¨AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIEN FORTALECIMIENTO TO DE LA EDUCACIÓN¨
TEMA
: INFORME SOBRE EL COLAPSO DEL PUENTE TACOMA
CURSO
: ANÁLISIS ESTRUCTURAL I
DOCENTE
: DIAZ GARCIA, GONZALO HUGO
FACULTAD FACULTAD : INGENIERÍA CIVIL
CICLO
:V
INTEGRANTES
:
CASTRO QUIJANO ELVIS GUTIERREZ ALONSO YHOSEP
201 ! I
INTRODUCCI"N
El puente Tacoma sirve como antecedente para todos los ingenieros, puesto que nos demuestra que la gran magnitud de una obra y la inversión millonaria que se pueda invertir en ella no determina la efectividad y durabilidad de esta, sin lugar a dudas era un puente muy vistoso que satisfacería con el fin principal de los puentes, que es enlazar dos o mas lugares separados por algún accidente geográfico, se convirtió en uno de los puentes mas famosos de Estados Unidos aunque no precisamente por su belleza o tamaño, dica obra fue un precedente para futuros puentes en los que aparte de vistosidad y elegancia se buscaba tambi!n seguridad ante cualquier tipo de eventualidad, sin lugar a dudas desastres como estos de"an muco para la refle#ión y para valorar el traba"o de los ingenieros que como umanos se pueden equivocar pero lo importante es aprender de ello, siendo este el propósito de este informe$
OBJETIVOS
% % % %
&onocer sobre las diferentes fallas que pueden tener los puentes$ 'rever en nuestra futura labor como ingenieros riesgos ambientales como vientos intensos, uaycos, sismos, etc$ &onocer sobre lo importante de la construcción de una obra est!ticamente vistosa y a la vez segura$ &oncientizarnos sobre los riesgos que se puede correr al tratar de reducir los costos o esfuerzo en mano de obra$
PUENTE TACOMA &on una longitud de ()** metros y construido con vigas de acero ancladas a grandes bloques de ormigón, era el tercer puente colgante más grande del mundo cuando se inauguró, muy cerca de la ciudad estadounidense de +eattle$ as primeras ideas para ubicar un puente en este sitio se remontan a (--., con una propuesta del /ortern 'acific 0ail1ay, pero fue acia mediados de la d!cada de (.2* cuando la idea comenzó a cobrar fuerza$ a cámara de comercio de Tacoma comenzó una campaña y estudios para su financiación en (.23$ 4arios renombrados ingenieros de puentes, incluidos 5osep 6$ +trauss, quien luego sería ingeniero principal del puente 7olden 7ate8 y 9avid 6$ :ñigo ;omo +teinman, constructor del 'uente
no era lo suficientemente activo> en la búsqueda de financiación$ En (.3? el proyecto toma impulso, cuando la legislatura del estado de @asington +tate crea la @asington +tate Toll 6ridge Autority y asigna B$*** dólares para estudiar el pedido de los condados de Tacoma y 'ierce para construir un puente sobre el /arro1s$ 9esde el comienzo, el problema fue la financiación8 la recolección del pea"e no sería suficiente para pagar los costes de construcción$ 'ero e#istía un fuerte apoyo para el puente por parte de la marina estadounidense, que operaba el astillero naval de 'uget +ound en 6remerton, y del e"!rcito estadounidense, que tenía el diseño preliminar de un puente convencional desarrollado sobre conceptos probados y demostrados,> y la autoridad de pea"e del puente solicitó (( millones de dólares al 'ublic @or=s Administration D'@A federal$ 'ero según Eldridge, un grupo de >prominente ingenieros consultores del este>, encabezados por el ingeniero eon
ERRORES DE FABRICACI"N a caída de este puente es el e"emplo clásico que se emplea para e#plicar el fenómeno de la resonancia mecánica, aunque a quedado demostrado que esto no es e#actamente lo correcto, se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar se somete a la acción de una fuerza periódica, cuyo período de vibración coincide con el período del propio cuerpo$ Esto provoca que el cuerpo vibre aumentando progresivamente la amplitud del movimiento$ En el caso de este puente, la ligera velocidad del viento y la frecuencia del mismo coincidieron con la frecuencia natural del puente, por lo que la energía transferida se ma#imizó de tal maner a que las ondas lo balancearon asta colapsarlo, a pesar de estar construido para soportar vientos de asta 2** =ilómetros por ora según sus constructores$ +i la velocidad del viento es pequeña, el remolino irá recorriendo el puente durante más de un período de torsión$ Es decir, mientras el remolino se encuentra a medio camino, la torsión del puente abrá cambiado de sentido y aora se formará un remolino en la parte inferior$ El efecto de ambos remolinos se anula$ 'ero si el viento sopla con fuerza, el remolino recorrerá el puente con rapidez y saldrá por el lado de la dereca antes de que el tablero del puente aya vuelto a la orizontal$ &uando la torsión sea la opuesta, será la parte inferior la que genere un remolino$ Aora el abuelo está empu"ando el columpio desde atrás, corre acia delante y vuelve a empu"ar en sentido opuesto$ En ambos casos, los efectos se refuerzan$ F lo acen de modo espectacular$
LA AEROELASTICIDAD COMO CAUSA DEL COLAPSO DEL PUENTE 'ero a pesar de lo que suele contarse, el día fatídico del derrumbe del puente de Tacoma /arro1s el viento soplaba a unos )- =mH y para esa situación la resonancia no podía producirse$ Estudios realizados con maquetas en túneles de viento an demostrado que en esas circunstancias el periodo de desprendimiento de los vórtices no coincidía con ningún periodo característico del puente$ Además ese día el puente no oscilaba de un e#tremo al otro Dcomo era abitual, sino que se retorcía alrededor de su e"e central$ &uando el carril dereco subía el izquierdo ba"aba, en un movimiento característico de la torsión$Entonces, Isi el puente no abía entrado en resonancia, qu! le sucedíaJ
a respuesta está en otro fenómeno conocido desde principios del siglo pasadoK la aeroelasticidad$ E#plicarlo sin ecuaciones es difícil, pero voy a intentar acer una descripción sencilla de lo que es$ :maginad un cuerpo inmerso en una corriente de aire$ Todos sabemos que el cuerpo estará sometido a presiones provocadas por el contacto con el flu"o incidente$ +i estas presiones mueven al cuerpo, las condiciones del aire alrededor del cuerpo cambiarán, lo que provocará un cambio en las propias presiones$ Este cambio en las presiones dará lugar a que se produzcan nuevos movimientos del cuerpo, y así seguiríamos asta llegar a un equilibrio, o noL a interacción fluido% estructura puede dar lugar a diversos fenómenos aeroelásticos, que pueden tener
carácter oscilatorio y ser crecientes en el tiempo, en cuyo caso dan lugar a inestabilidades que pueden acabar en catástrofe$ +in embargo la istoria de 7ertrudis 7alopante aún no está del todo resuelta$ ;ay varios fenómenos aeroelásticos a los que podría deberse su colapso e investigadores de todo el mundo siguen discutiendo los detalles del suceso$ Estudiando las imágenes se puede ver que antes del derrumbe el periodo de la oscilación era de unos cinco segundos, por lo que parecería que el fenómeno es el fenómeno de flutter$ 'ero sigue sin entenderse del todo la razón por la que la oscilación se amplificó tanto asta llegar al colapso$ o que queda claro es que eso de que el puente de Tacoma /arro1s cayó simplemente por el efecto de la resonancia no es cierto, y que sigue siendo oy en día un tema de debate y controversia entre quienes defienden un e#traño modelo de resonancia no lineal y quienes defienden un modelo de flutter en torsión$
EL DERRUMBE DEL PUENTE TACOMA &on un viento de alrededor de )B =ilómetros por ora que soplaba de manera constante, el puente comenzó a moverse peligrosamente y a oscilar como si se tratara de una bandera, lo cual llamó poderosamente la atención de los que estaban viendo seme"ante espectáculo$ a caída de este puente es el e"emplo clásico que se emplea para e#plicar el fenómeno de la resonancia mecánica, que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar se somete a la acción de una fuerza periódica, cuyo período de vibración coincide con el período del propio cuerpo$ Esto provoca que el cuerpo vibre aumentando progresivamente la amplitud del movimiento$En el caso de este puente, la ligera velocidad del viento y la frecuencia del mismo coincidieron con la frecuencia natural del puente, por lo que la energía transferida se ma#imizó de tal manera que las ondas lo balancearon asta colapsarlo, a pesar de estar construido para soportar vientos de asta 2** =ilómetros por ora según sus constructores$Tras poco más de una ora en esta situación de vaivenes y sacudidas, el puente se desmoronó y cayó eco pedazos al agua El colapso inducido por el viento ocurrió el ? de noviembre de (.G* a las (($**, a causa de un fenómeno aerodinámico de flameo Dflutter en ingl!s$ /o se perdió ninguna vida umana como consecuencia del derrumbe del puente$ Teodore von Mármán, director del 7uggeneim Aeronautical aboratory y renombrado estudioso de aerodinámica, fue miembro del comit! de investigación del colapso$ 4on Mármán menciona que el estado de @asington no pudo cobrar una de las pólizas de seguro porque el agente de seguros se abía embolsado en forma fraudulenta los pagos del seguro$ El agente, ;allett 0$
CONSTRUCCI"N DE UN PUENTE DE REEMPLAZO
El puente fue rediseñado y reconstruido utilizando una estructura de entramado abierto, además de elementos de apoyo para aumentar la rigidez$ Esto permitió el paso del viento por el puente$ El nuevo puente fue inaugurado el (G de octubre de (.B*, y tiene una longitud de B$.?. pies D(-22 m N G* pies D(2 m más largo que su predecesor$ Es actualmente el quinto puente en suspensión más largo de los Estados Unidos$ os abitantes locales apodaron el nuevo puente +turdy 7ertie, ya que las oscilaciones que acabaron con el anterior an sido eliminadas en !ste$ &on esta e#periencia se cambió el m!todo de construcción de puentes, aci!ndolos más aerodinámicos y reduciendo su esbeltez, para disminuir el efecto del viento$
