Warum hat der Wind die Tacoma-Strait - Brücke zerstört?

Tacoma Straits Brücke durch Carmen Vortex Straße verursacht Resonanz Zusammenbruch, die Armee über die Brücke, Schaukeln ist das gleiche, danach das Engineering-Design muss durch den Windkanal Sicherheit überprüft werden.

Warum hat der Wind die Tacoma-Strait - Brücke zerstört?

Die Tacoma Straits Bridge liegt im nordwesten des US-Bundesstaates Washington und überquert die Tacoma Straße. Die 853 Meter lange Hängebrücke wurde am 1. Juli 1940 fertiggestellt und eingeöffnet. Bei der Fertigstellung war es ein Phänomen, das mit dem Wind schwankte, und der Fahrer konnte das Schwanken der Brücke deutlich spüren, wenn er auf der Brücke fuhr. Die Brücke wurde von den Einheimischen als "Tanzende Getty" bezeichnet. Am 7. November brach die Brücke zusammen, glücklicherweise kam bei dem Unfall niemand ums Leben. Der weltberühmte Aerodynamiker und Leiter des Guggenheim-Labors von Carmen war Mitglied des Unfalluntersuchungsteams. Er zeigte in einem Windkanal-Experiment am California Institute of Technology, dass der Grund für den Zusammenbruch der Stahlbrücke war, wenn die Geschwindigkeit von weniger als 20 Metern pro Sekunde war!

Aerodynamische Studien haben gezeigt, dass, wenn der Wind über die Brücke weht, die Luftströmung über die Brücke in einem bestimmten Bereich von Windgeschwindigkeiten periodisch zwei Reihen von parallelen umgekehrten Wirbeln erzeugt, die sogenannten "Carmen-Wirbelstraßen". Wenn jeder Wirbel von der Oberfläche des umgewickelten Objekts getrennt wird, wird das Objekt einer Kraft ausgesetzt, und das Auftreten von aufeinanderfolgenden Wirbeln wird eine periodische Kraft auf die Brücke erzeugen, wenn die Frequenz der Kraft der natürlichen Frequenz der Vibration der Brücke nahe ist, wird eine Resonanz erzeugt. Die Brücke schwankte zunehmend und brachte schließlich zum Zusammenbruch der Brücke. Das Auftreten dieses schweren Unfalls hat die Brückentechnik begann, die Bedeutung der Aerodynamik in der Strukturentwicklung zu erkennen, und seitdem müssen alle Brücken und Hochhäuser-Design - Lösungen durch Windkanal-Modell - Experimente sicherer Verifizierung durchlaufen.

Ähnliche Situationen passieren auch, wenn eine Gruppe von Pferden in ordentlichem Tempo eine Brücke überquert. Wenn die gleiche periodische Kraftfrequenz, die durch den gleichzeitigen Schritt erzeugt wird, nahe oder gleich der Eigenfrequenz der Vibration der Brücke ist, kann die Brücke auch durch Resonanzen zusammenbrechen. Im Jahr 1905 führte eine Armee des russischen Reiches zum tragischen Zusammenbruch der Brücke, als sie die Fontanka-Brücke bei Petersburg überquerte.

Ein weiteres häufiges Beispiel im Leben ist, dass die Frequenz der Schaukel, wenn sie mit der Frequenz der Kraft übereinstimmt, die von der Schaukel ausgeübt wird, wird die Schaukel höher, umgekehrt ist es schwierig, die Schaukel sehr hoch zu schwingen.