لئونارد کواتس‌ورث، روزنامه‌نگار، همراه با تابی، سگ سه‌پای دخترش، در حال عبور از روی پل بود که ناگهان آسفالت زیر چرخ‌هایش شروع به موج‌برداشتن کرد. این چرخش دیگر مثل نوسان‌های عمودی همیشگی نبود؛ پل به طرفین نیز کج می‌شد.
به‌نقل‌از لایوساینس، پل تاکوما نروز که شهر تاکوما در ایالت واشنگتن آمریکا را به شبه‌جزیره‌ی کیتسپ وصل می‌کرد، در یکم ژوئیه‌ی ۱۹۴۰، با هیجان و شادی فراوان افتتاح شده بود. این پل باریک و انعطاف‌پذیر که در زمان خود سومین پل معلق بزرگ جهان به شمار می‌رفت، به‌دست لئون موئیسیف، یکی از مشهورترین مهندسان پل‌سازی، طراحی شده بود؛ همان چهره‌ای که در طراحی پل گلدن‌گیت نیز نقش داشت.
کارگران از همان روز اول متوجه نوسان‌های غیرعادی پل در باد شده بودند
تاکوما نروز، این سازه‌ی زیبا و انعطاف‌پذیر که تنها چهار ماه از افتتاح پر‌سر‌و‌صدایش می‌گذشت، لقب کنایه‌آمیز گالوپینگ گرتی، به معنای گرتی خروشان را از کارگران ساختمانی گرفته بود. کارگران از همان روز اول متوجه نوسان‌های غیرعادی پل در باد شده بودند.
اف. برت فارکوارسون، مهندسی که برای بررسی حرکات پل استخدام شده بود، می‌گوید: «از همان شب اول افتتاح پل فهمیدیم مشکلی وجود دارد. همان شب پل شروع به تاختن کرد.» مهندس فارکوارسون از سوی سازمان اخذ عوارض استخدام شده بود تا منشأ این نوسان عجیب را پیدا کند.
وقتی تیم فارکوارسون با موئیسیف تماس گرفتند، او پذیرفت که دو پل دیگرش هم دچار نوسان هستند، اما شدت آن‌ها خیلی کمتر است. همین اشاره نشان می‌داد که مسئله‌ی تاکوما نروز تنها «رفتار عادی یک پل سبک» نیست، بلکه نشانه‌ی ایرادی بنیادی در طراحی است.
تیم تحقیقاتی برای درک بهتر رفتار سازه، یک مدل مقیاس ۱:۲۰۰ به طول ۱۶٫۵ متر از کل پل ساخت و همچنین، نمونه‌ای بزرگ‌تر از بخش‌های اصلی پل با مقیاس ۱:۲۰ و طول ۲٫۴ متر تهیه کرد. این مدل‌ها همراه با آزمایش‌های تونل باد استفاده شدند تا دقیقاً مشخص شود پل در برابر جریان هوا چگونه واکنش نشان می‌دهد.
قرار بود طرح مقاوم‌سازی پل طی ۴۵ روز به پایان برسد
همزمان، سازمان اخذ عوارض تلاش می‌کرد مشکل را با راه‌حل‌های سریع مهندسی کنترل کند. چند هفته بعد از افتتاح، چهار جک هیدرولیک برای کاهش نوسان نصب شد، اما تأثیر چشمگیری نداشت. در اکتبر، کابل‌هایی به‌طور موقت نصب شد تا پل را در امتداد دهانه‌اش به زمین مهار کند. این کابل‌ها نوسان دو انتهای پل را تا حدی کاهش دادند، اما بخش میانی همچنان بالا و پایین می‌رفت. نهایتاً یکی از کابل‌ها در باد شدید اول نوامبر پاره شد و پل دوباره به حرکت‌های شدید افتاد.
دوم نوامبر، مدل‌سازی‌ها به پایان رسید و نتیجه مشخص بود: پل هنگام وزش بادهای جانبی دچار پیچش می‌شود. این «پیچش» یک نوع نوسان دورانی است که در آن سطح پل به‌جای بالا و پایین رفتن، حول محور طولی می‌چرخد. تیم پیشنهاد کرد یا در تیرهای اصلی (گِردِرها) سوراخ‌هایی ایجاد شود تا باد از میان آن‌ها عبور کند، یا با نصب دیفلکتور مسیر جریان هوا تغییر یابد. آن‌ها حتی تخمین زده بودند که ۱۰ روز بعد، بخشی از این تغییرات می‌تواند پایداری پل را به سطح قابل قبول برساند و کل طرح مقاوم‌سازی طی ۴۵ روز به پایان برسد.
اما سرنوشت فرصت نداد.
صبح ۷ نوامبر، لئونارد کواتس‌ورث، دبیر روزنامه‌ی تاکومانیوز‌تریبون، در حالی که همراه تابی، سگ سه‌پای دخترش، به سمت کلبه‌ی تابستانی خانواده رانندگی می‌کرد، دید پل دوباره شروع به موج‌برداشتن کرده است، اما این بار شدیدتر و همراه با پیچش است. او بلافاصله با روزنامه تماس گرفت و خیلی زود برت بریتنال، گزارشگر و هاوارد کلیفورد، عکاس، به محل رسیدند.
پیش از این، کواتس‌ورث فقط نوسان عمودی پل را تجربه کرده بود، اما پیچیدن پل او را به‌شدت غافلگیر کرد. او همان روز در گزارش خود نوشت:
قبل از اینکه متوجه شوم، کج‌شدن پل از یک طرف به طرف دیگر آن‌قدر شدید شد که کنترل خودرو را از دست دادم و برای لحظه‌ای فکر کردم ماشین از لبه‌ی بلند پل بالا می‌پرد، از پیاده‌رو عبور می‌کند و مستقیم به نرده‌ها می‌کوبد. – لئونارد کواتس‌ورث
قبل از اینکه متوجه شوم، کج‌شدن پل از یک طرف به طرف دیگر آن‌قدر شدید شد که کنترل خودرو را از دست دادم و برای لحظه‌ای فکر کردم ماشین از لبه‌ی بلند پل بالا می‌پرد، از پیاده‌رو عبور می‌کند و مستقیم به نرده‌ها می‌کوبد.
کواتس‌ورث ناچار شد خودرو را همان وسط رها و پیاده فرار کند.
هاوارد کلیفورد، عکاس، آخرین نفری بود که از پل پایین آمد. روایت او یکی از تکان‌دهنده‌ترین گزارش‌های آن روز است:
سطح جاده بالا و پایین می‌پرید، زیر پایم خالی می‌شد و عملاً در هوا معلق می‌شدم. سپس دوباره به سمت بالا برمی‌گشت و من را روی زانو می‌انداخت. مدت‌زمانی که احساس می‌کردم یک عمر طول کشید که احتمالاً فقط چند دقیقه بود، ادامه دادم تا بالاخره به زمین ثابت رسیدم. برت آن‌جا منتظرم بود و باعث شد من آخرین کسی باشم که از پل خارج شد. – هاوارد کلیفورد
سطح جاده بالا و پایین می‌پرید، زیر پایم خالی می‌شد و عملاً در هوا معلق می‌شدم. سپس دوباره به سمت بالا برمی‌گشت و من را روی زانو می‌انداخت. مدت‌زمانی که احساس می‌کردم یک عمر طول کشید که احتمالاً فقط چند دقیقه بود، ادامه دادم تا بالاخره به زمین ثابت رسیدم. برت آن‌جا منتظرم بود و باعث شد من آخرین کسی باشم که از پل خارج شد.
لحظه‌ی فروپاشی به‌طرز دردناکی نزدیک بود. ناگهان صدایی شبیه به شلیک توپ بلند شد؛ کابل ۱۷٫۵ متری پاره شد و ساعت ۱۱:۰۲ صبح، بخش مرکزی پل به درون آب سقوط کرد. کلیفورد، بریتنال و یک فیلم‌بردار، لحظه‌ی سقوط را ثبت کردند. تنها قربانی حادثه، تابی کوچک، سگ کواتس‌ورث بود؛ هیچ انسانی آسیب ندید.
فاجعه سقوط پل تاکوما نروز اعتبار حرفه‌ای لئون موئیسیف را خدشه‌دار کرد و او سه سال بعد بر اثر حمله‌ی قلبی درگذشت. اما همین فروپاشی یکی از مهم‌ترین درس‌های تاریخ مهندسی سازه را رقم زد.
تیم تحقیقاتی بعدها دریافتند فروپاشی نتیجه‌ی پدیده‌ای موسوم به «لرزش پیچشی» بوده است. لرزش پیچشی نوعی نوسان خودتقویت‌شونده است که وقتی سازه شروع به پیچیدن می‌کند، زاویه‌ی برخورد باد نیز تغییر می‌کند و سپس، باد انرژی بیشتری را به سازه انتقال می‌دهد.
پس از اینکه یکی از کابل‌های میانی لغزید و به دو بخش نامساوی تقسیم شد، پل وارد چرخه‌ی پیچش شد. این پیچش زاویه‌ی باد نسبت به تیرهای اصلی را تغییر داد و باعث شد سازه انرژی بیشتری جذب کند. شدت نوسان آن‌قدر بالا رفت که پیچیدن پل با ورتکس‌های جریان هوا هماهنگ شد و حرکت خودپایدار به‌وجود آمد.
وزارت راه و ترابری واشنگتن این پدیده را چنین توضیح می‌دهد: «به عبارت دیگر، نیروهای وارد بر پل دیگر ناشی از باد نبود. خود حرکت عرشه نیروها را تولید می‌کرد. مهندسان این حالت را خودتحریکی می‌نامند.»
در گزارش نهایی آمده بود که پل بیش‌از‌حد بلند، عرشه بیش‌از‌حد سبک و سطح جاده نیز بیش‌از‌حد باریک بوده است و همین عوامل باعث شده که سازه نتواند در برابر نیروهای آیرودینامیکی مقاومت کافی داشته باشد.
پس از فاجعه، قوانین مهندسی پل‌سازی تغییر کرد. از آن پس، مدل سه‌بعدی مقیاس‌دار همه‌ی پل‌ها باید پیش از ساخت، در تونل باد آزمایش شود. نظریه‌ی قدیمی «انحراف» نیز که فقط حرکت عمودی را در پل‌های معلق مهم می‌دانست، بازنگری شد تا تمام انواع حرکت‌ها، از جمله پیچش در طراحی لحاظ شود. حتی پل گلدن‌گیت نیز پس از یک طوفان بزرگ در سال ۱۹۵۱ تقویت شد تا پایداری پیچشی‌اش افزایش یابد.
منبع: زومیت