Diseño

El puente de Tacoma

El puente de Tacoma, uno de los puentes colgantes mas importantes de su época, fue construido en la década del treinta y ganó notoriedad cuando la mañana del 7 de noviembre de 1940 comenzó a moverse imprevistamente y a presentar oscilaciones trasversales y torcionales de gran amplitud hasta que la estructura no pudo más y finalmente se desplomó.
Aunque parezca poco creible,la teoria mayoritariamente aceptada para explicar este fenómeno,atribuye la destrucción del puente a un viento moderado de.... 68 km/h que soplaba transversalmente al mismo esa mañana fatídica.
La investigación del desastre fue encargada a una comisión de ingenieros encabezada por el ingeniero aeronáutico Theodore von Karman uno de los especialistas en Mecanica de Fluidos mas importantes de lahistoria.
Su teoria se basa en la observación experimental de las alteraciones que sufre un flujo uniforme cuando es obstaculizado por un cuerpo de ciertas dimensiones. La figura muestra una situacion de laboratorio en la que el obstáculo es una esfera y el flujo proviene del lado izquierdo de la imagen.

Los remolinos que se observan a la derecha son emitidos periódicamente y la frecuencia de esaemision esta dada por la formula
f=S.U/D
Donde S es un número adimensional llamado número de Strouhal y depende de la forma del cuerpo, U es la velocidad que caracteriza el flujo sobre el cuerpo y D es la dimensión que caracteriza al cuerpo.
Aplicar estas ideas al puente de Tacoma significa reemplazar la esfera de la foto por el propio puente y el flujo que proviene de la izquierda debe serequivalente al vientito moderado de 68km/h. Teniendo en cuenta las dimensiones del puente los remolinos deben haber sido emitidos a una frecuencia de 1Hz (unidad que significa 1 por segundo).
Ahora bien, como es que la emisión de unos fragiles remolinos de viento pudo destruir un recio puente de acero y concreto? Por un fenómeno que se llama resonancia. La resonancia ocurre cuando un oscilador (que puedeser un resorte, un columpio, un puente, un edificio, etc.) es forzado con una frecuencia que coincide con algunas de sus frecuencias propias.
Tomando como ejemplo un columpio o hamaca de plaza donde se balancea un niño, el oscilador es la propia hamaca con el niño y el forzador somos nosotros que lo impulsamos aplicándole periódicamente leves impulsos. La amplitud en las oscilaciones de la hamacacrece aún cuando aplicamos una fuerza mínima. Eso es precisamente la resonancia, una pequeña fuerza produce un efecto enorme.
En el caso del puente de Tacoma, los remolinos que se emiten a una dada frecuencia producen también una variación periódica en las tensiones que soporta el puente. Por lo tanto pueden ser considerados como nuestros forzadores.
Por otro lado, el puente es, en si mismo, unaestructura que oscila que, dependiendo de la forma del puente y de los materiales de construccion, tiene algunas frecuencias de oscilación característica o frecuencias propias.
Ese dia de fines de 1940 las oscilaciones producidas por los remolinos, coincidieron con las oscilaciones propias del puente (de 1Hz). La amplitud de los vaivenes creció desmesuradamente y el puente se terminó rompiendo.TACOMA BRIDGE

Cuando los constructores subestiman el poder de las fuerzas de la Naturaleza, las consecuencias suelen ser desastrosas. El viento, la lluvia, la nieve y otros fenómenos meteorológicos pueden derribar o dañar severamente una edificación si no se toman los debidos recaudos durante la fase de planificación del proyecto. 

Uno de los casos emblemáticos sobre desastres de la ingeniería esel del colapso del puente de Tacoma Narrows, en el año 1940, derribado por acción del viento. Este puente colgante construido en la ciudad estadounidense de Seattle, de 1600 metros de longitud, fue uno de los de mayor extensión de su época, superado sólo por el puente de Washington de la ciudad de Nueva York y el puente Golden Gate, sobre San Francisco. 

Con sólo dos carriles para los vehículos,...