바람이 타코마 해협 다리를 무너뜨리는 이유는 무엇입니까?

타코마해협대교는 카르멘 소용돌이가로 공진이 붕괴되였는데 군대는 한걸음으로 다리를 건널고 스윙이 흔들리는것도 마찬가지였다. 그후 공사설계에는 풍동으로 안전성을 검증해야 한다.

바람이 타코마 해협 다리를 무너뜨리는 이유는 무엇입니까?

타코마 해협 다리는 미국 북서부 워싱턴 주에 위치해 있으며 타코마 해협을 가로지른다.총 길이가 853 미터인 현수교는 1940 년 7 월 1 일에 완공되어 개통되었다.그것은 건설되었을 때 바람에 흔들리는 현상이 나타났고 운전자는 다리를 주행 할 때 다리의 흔들림을 뚜렷하게 느낄 수 있습니다.이 다리는 지역 주민들에게 ' 춤추는 게티 ' 라는 별명을 붙였다.그해 11 월 7 일 대교가 격렬한 흔들림으로 붕괴되였는데 다행히 사고로 사망한 사람은 없었다.당시 세계적으로 유명한 공기 역학자이자 구겐한 항공 실험실의 디렉터 폰 카멘은 사고 조사 팀의 일원이었습니다.그는 캘리포니아 공과 대학의 풍동 실험에서 철근 다리가 붕괴되는 원인이 초당 20 미터 미만의 바람이라는 것을 보여주었습니다!

공기 역학 연구에 따르면 바람이 다리를 가로질러 불면 특정 풍속 범위 내에서 다리를 가로질러 흐르는 공기 흐름은 소위 "카르멘 워드 스트리트" 라고 불리는 두 개의 평행 역 소용돌이를 주기적으로 생성합니다.각 소용돌이가 둘러싸여있는 물체의 표면에서 분리되면 물체는 작용력을 받게되며 연속적인 소용돌이의 출현은 교량에 주기적인 작용력을 생성하며 작용력의 주파수가 교량 진동의 고유 주파수에 근접하면 공진이 발생합니다.이때 다리의 흔들림 폭이 갈수록 커져 결국 다리가 붕괴되였다.이 심각한 사고의 출현으로 교량 공학은 구조 설계에서 공기 역학의 중요성을 인식하기 시작했으며, 그 이후로 모든 다리 및 초고층 건물의 설계 계획은 풍동 모델 실험의 안전 검증을 거쳐야합니다.

비슷한 상황은 대대가 깔끔한 발걸음으로 다리를 통과 할 때도 나타납니다.만약 한걸음으로 생성된 동일한 주기적인 작용력 주파수가 다리진동의 고유주파수에 근접하거나 같으면 다리도 공진으로 붕괴된다. 1905 년, 러시아 제국의 군대가 페테르부르크 근처의 폰탄카 강 다리를 통과했을 때 다리가 붕괴되는 비극을 초래했습니다.

또 다른 삶에서 일반적인 예는 스윙의 주파수가 스윙 사람이 가하는 작용력의 주파수와 일치하면 스윙이 더 높아질 것이며, 반대로 스윙이 매우 높게 흔들리기 어렵다는 것입니다.