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Informations générales

Nom en langue locale: Tacoma Narrows Bridge
Début des travaux: 27 septembre 1938
Achèvement: 1 juillet 1940
Etat: écroulé (7 novembre 1940)

Type de construction

Structure: Pont suspendu
Conditions de support:
Éléments de la construction: Structurae Plus
Fonction / utilisation: Pont routier (pont-route)
Matériau: Pont en acier
Structurae Plus
Plan: Structurae Plus

Prix et distinctions

Situation de l'ouvrage

Lieu: , , ,
Franchit le/la:
  • Puget Sound
Remplacé par: Pont sur le détroit de Tacoma (1950)
Coordonnées: 47° 16' 4.29" N    122° 33' 4.01" W
Montrer les coordonnées sur une carte

Informations techniques

Dimensions

portée principale 853.4 m
longueur totale 1 810.2 m
tablier épaisseur du tablier 2.4 m
largeur de la poutre 11.9 m

Coût

coût de construction USD 8 400 000

Matériaux

tablier acier
pylônes acier

Chronologie

7 novembre 1940, 11:10

Pont et détruit par un vent médiocre de 68 km/h.

Remarques

A comparer aux autres ponts suspendus, celui-ci avait une faible rigidité. Le rapport largeur du tablier / Portée = 1 / 72. Ce rapport est de 1/53 pour le Golden Gate et 1/30 pour le pont George Washington.
Les poutres de rigidité de 2,45 m de hauteur donnaient un rapport hauteur / portée = 1 / 350.
Le poids au mètre linéaire de tablier était faible.
Bien que des incidents semblables se soient déjà produits auparavant sur des ponts, les études aérodynamiques des grands ponts n'existaient pas encore.

Extrait de la Wikipédia

Le pont du détroit de Tacoma ou pont de Tacoma, en anglais Tacoma Narrows Bridge, est un pont suspendu qui franchissait le détroit de Tacoma, un rétrécissement du Puget Sound, aux États-Unis. Il reliait les villes de Tacoma et de Gig Harbor dans l'État de Washington. Inauguré le 1er juillet 1940, il s'effondre le 7 novembre 1940, lors d'un des plus célèbres accidents de génie civil. Le pont de substitution, ouvert en 1950, est toujours en service ; il a été doublé en 2007.

Le pont, conjointement avec celui construit en 1950, a été désigné en 2012 comme faisant partie de la liste des Historic Civil Engineering Landmarks par l'American Society of Civil Engineers.

Effondrement

Lors de la rupture de l'ouvrage, la vitesse du vent était d'environ 65 km/h. Des oscillations de grande amplitude en torsion sont apparues à 10 h, menant à l'effondrement du pont à 11 h 10. Le pont avait été dimensionné pour résister au vent, mais en ne tenant compte que des effets statiques.

Une explication erronée de l’accident, néanmoins très répandue, consiste à incriminer un phénomène de résonance entre le pont et des tourbillons d’air formés dans le sillage du tablier. Ce type de tourbillon se forme à la surface des obstacles, puis s'en détache à l’arrière, à une fréquence déterminée, qui dépend de la vitesse moyenne du vent et de la forme de l’obstacle. Ils produisent en aval des variations alternatives locales de la pression de l’air, ce qui se traduit par des forces aérodynamiques périodiques. Si la fréquence de ces forces correspond à l’une des fréquences de vibration naturelles du pont, un phénomène de résonance pourrait se déclencher, au cours duquel les mouvements de la structure s'amplifient, mais dans le cas du pont de Tacoma, cette explication n'est pas valable : la fréquence de torsion du pont était de 0,2 Hz, tandis que celle des tourbillons (en aval de l'écoulement) était d’environ 1 Hz

En raison du couplage aéroélastique, un échange d’énergie mécanique se produit entre le vent et le pont qui oscille. On dit que le pont est stable lorsque l’énergie mécanique est transférée du pont vers le vent qui la dissipe. Lorsqu’un événement extérieur engendre une petite oscillation initiale, par exemple le passage d’un camion ou une rafale de vent, alors cette oscillation va s’amortir. De plus, le vent n’est jamais parfaitement constant : les petites variations de vitesse autour de la vitesse moyenne suffisent à produire de petites oscillations. Mais si la vitesse moyenne du vent est suffisamment élevée, au-dessus de ce que l’on appelle la « vitesse critique », le pont est instable, et l’oscillation initiale s’amplifie. L'énergie se transfère alors du vent vers le pont, et les oscillations s’amplifient en raison du couplage aéroélastique, jusqu'à la ruine. Ce mécanisme n'était connu en 1940 que pour les structures d'avions (ailes, fuselage, empennage…), personne n'avait alors envisagé ce scénario pour des ponts suspendus.[style à revoir]

Dans le cas du pont de Tacoma, la déformation en torsion du tablier s’observe facilement sur les extraits du film et engendre une variation de l’angle d’incidence du vent. Ce changement d’incidence modifie l’écoulement du vent autour du tablier, lequel, en retour, modifie le couple de torsion, et ainsi de suite, de sorte que le pont capte de l’énergie au vent à chaque oscillation. Ce mécanisme s'appelle « flottement ». De façon plus générale, il s'agit d'une instabilité aéroélastique, en torsion dans le cas de ce pont, dans laquelle apparait un effet d'amplification plutôt qu'un simple amortissement : l’amplitude des vibrations risque alors d'augmenter progressivement, jusqu’à ce que les grandes déformations conduisent à des ruptures mécaniques, et d'autres effets sur les câbles et certains composants du pont, ce qui conduit finalement à sa ruine. Cette explication a été confirmée par plusieurs études réalisées en soufflerie depuis les années 1940. Ce phénomène étant aujourd’hui bien compris, et connu des concepteurs, il est systématiquement étudié.

Les forces de couplage aérodynamique avec l'air ou un fluide léger sont en général négligeables devant les forces d'inertie et les efforts élastiques, sauf que ces forces augmentent comme le carré de la vitesse d'écoulement du fluide sur la structure. Si des fréquences apparaissent dans l'écoulement fluide au voisinage de celles de résonances de la structure, des instabilités aéroélastiques se produisent typiquement sur les premiers modes de résonance (les plus basses fréquences), au voisinage de leurs fréquences propres, ce qui a pu induire l'explication erronée d'une excitation forcée.

Texte tiré de l'article Wikipédia "Pont du détroit de Tacoma (1940)" et modifié le 30 novembre 2021 sous la license CC-BY-SA 3.0.

Intervenants

Sites Internet pertinents

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Autres publications...
  • Informations
    sur cette fiche
  • Structure-ID
    20000074
  • Publié(e) le:
    28.10.1998
  • Modifié(e) le:
    30.11.2021