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domingo, 17 de julio de 2016

CUANDO LAS ESTRUCTURAS SE MUEVEN (Y NO DEBEN) RESONANCIA Y PUENTES (VIDEOS)

   La resonancia es el fenómeno que se produce cuando un cuerpo que vibra es sometido a una vibración parecida a la de su período fundamental causando amplificación sucesiva de los desplazamientos del cuerpo.

   En las estructuras, especialmente en puentes colgantes, debemos evitar que ocurra éste fenómeno; el cual es por lo general causado por acciones de sismos y vientos. Cuando ocurren resonancias se forman esfuerzos difíciles de controlar.

   Para sorpresa de muchos que creen que los defectos de resonancia son cosas de la edad antigua de la ingeniería, a continuación se presentan cuatro casos famosos de estructuras de puentes que experimentaron resonancia (2 antiguos y 2 recientes). Seguro que el segundo era el único que conocías.

   Caso 1. Puente de Broughton.
   El puente de Broughton fue un puente colgante en Manchester, Inglaterra, que en 1831 colapsó supuestamente a raíz del paso rítmico de una tropa de soldados.


   Según narran las crónicas pasaron por él 74 soldados marchando a paso redoblado causando resonancia en el mismo y haciéndolo colapsar. Sin embargo, fuentes más técnicas indican que hubo mala calidad de las conexiones y ante la carga amplificada de impacto de las 74 personas simultáneas hicieron fallar las conexiones. No obstante, a partir del hecho surgió una ley que ordenaba romper el paso rítmico a las tropas cuando cruzaran un puente o pasarela.


   Caso 2. Puente Tacoma Narrows.
Tal vez es el caso más famoso (y siempre el que más impresionaba a mis estudiantes cuando mostraba videos en clase). El 7 de noviembre de 1940, a 5 meses de su inauguración, el puente entró en resonancia con un viento de apenas 65 Km/h cuando había sido calculado para velocidades de viento mucho mayores.



   Caso 3.  Puente del Milenio.
Diseñado por el famoso arquitecto Norman Foster. Éste es realmente una pasarela que cruza el Támesis en Londres. En el 2000 al poco tiempo de su inauguración se presentaron, con la carga de 2000 personas y presencia de fuertes vientos, unas vibraciones que causaron el cierre del puente por 2 años, para poderlo rehabilitar. Se destaca que se había calculado para el equivalente de tránsito de 5000 personas.






   Caso 4. Puente de Volgogrado.
Ubicado en la ciudad rusa de Volgogrado.  Era el más largo de Europa, en mayo de 2010 presentó unas  amplitudes de oscilación estructural de más de un metro. Luego de investigaciones, el problema se subsanó al colocar amortiguadores de masa en partes estratégicas de la estructura.



   Caso Extra. Demostración de Resonancia en Puente Pequeño.
   Si les queda duda sobre los efectos de resonancia (o qué es), acá se presenta un excelente ejemplo en un pequeño puente peatonal.  Vean cómo los movimientos rítmicos o armónicos de las personas causan grandes deformaciones (y esfuerzos) en el pequeño puente colgante al coincidir sus períodos con los principales del puente. Noten cómo se amplifican los desplazamientos sin necesariamente aumentar las cargas verticales y con relativamente pocas personas ocupando el puente. Saludos y hasta el próximo artículo.