1940년 7월 개통 당시 터코마 내로스 교량은 지구상에서 세 번째로 긴 현수교 경간이자 가장 우아한 다리였다. 폭이 겨우 39피트인 차도가 얕은 판형 거더에 매달려 있었고, 레온 모아세프가 더 길고 가벼운 경간은 안전하게 휨이 가능하다는 이론에 따라 설계했다. 개통 첫날부터 그것은 휘었다. 약한 바람에도 수직 파동이 차도 위를 굴러갔고, 운전자들은 앞차가 골짜기 속으로 사라지는 것을 지켜봤다. 주 정부는 자문위원을 고용해 감쇠를 연구했지만, 대중은 그 흔들림을 구경거리로 여겼다.
1940년 11월 7일 아침, 시속 42마일의 꾸준한 바람 속에서 움직임의 성격이 바뀌었다. 수직 파동에서 격렬한 나선형 비틀림으로 변했고, 차도는 좌우로 45도씩 기울었다. 교량은 약 한 시간 동안 몸부림쳤고, 촬영팀이 이를 담을 만큼 충분히 길었다. 그런 다음 중앙 경간이 뜯겨 나가 퓨젯 사운드로 떨어졌다. 유일한 사상자는 고립된 차에서 나오기를 너무 두려워한 코커 스패니얼 종의 개 터비였다.
파괴 방식은 공기탄성 플러터였다. 단단한 거더가 바람을 붙잡았고, 비틀림이 구조물이 에너지를 흘려보낼 수 있는 속도보다 빠르게 에너지를 스스로에게 되먹였다. 조사는 교량 공학을 바꿔 놓았다. 차도 단면의 풍동 시험이 의무화되었고, 이후의 모든 긴 경간은 중력만큼이나 공기역학에 의해 형태가 결정되었다.
비용은 얼마였나
교량의 단단한 거더가 바람을 붙잡아 공기탄성 플러터를 일으켜 교량을 비틀어 찢었다. 640만 달러짜리 경간이 한 시간 만에 무너져 개 한 마리가 죽었다.
왜 일어났나
설계 이론이 증거를 넘어 외삽했다. 더 가볍고 더 좁은 것이 통했으므로, 더 가볍고 더 좁은 것도 괜찮을 것이라고 가정했다.
단단한 판형 거더가 이전의 개방형 트러스가 통과시키던 바람을 붙잡았다. 아무도 공기역학적으로 분석하지 않은 공기역학적 변화였다.
넉 달 동안 눈에 보이는 진동이 데이터로 취급되지 않고 별난 특성으로 정상화되었다.
그 학문에는 아직 플러터 이론이 없었다. 교량이 곧 실험이었다.
교훈
시스템이 무언가 잘못되었다고 큰 소리로 말하고 있는데, 당신의 모델이 괜찮다고 말한다고 해서 시스템은 신경 쓰지 않는다. 익숙해진 경고도 여전히 경고다.
그 후
교량을 보험에 들지 않고 보험료를 챙긴 보험 대리인은 감옥에 갔다. 개방형 트러스와 풍동 실험 시간을 바탕으로 1950년에 개통한 대체 교량은 지금도 서 있다. 1940년의 영상은 지구상의 모든 공학 신입생에게 상영된다.
근거 확인하기
출처
- Tacoma Narrows Bridge (1940) — Wikipedia en.wikipedia.org
- Tacoma Narrows Bridge history — WSDOT wsdot.wa.gov