Puente de Tacoma Narrows

El Puente de Tacoma Narrows es un puente colgante de 1600 metros de longitud con una distancia entre soportes de 850 m (el tercero más grande del mundo en la época en que fue construido).​ El puente es parte de la carretera Washington State Route 16 en su paso a través de Tacoma Narrows de Puget Sound desde Tacoma a Gig Harbor, Norteamérica. La primera versión de este puente, apodado Galloping Gertie, fue diseñado por Clark Eldridge y modificado por Leon Moisseiff. En 1940, el puente se hizo famoso por su dramático colapso estructural inducido por el viento, evento que quedó registrado en una filmación. El puente de reemplazo se inauguró en 1950.

Primer puente

Las primeras ideas para ubicar un puente en este sitio se remontan a 1889, con una propuesta del Northern Pacific Railway, pero fue hacia mediados de la década de 1920 cuando la idea comenzó a cobrar fuerza. La cámara de comercio de Tacoma comenzó una campaña y estudios para su financiación en 1923. Varios renombrados arquitectos de puentes, incluídos Joseph B. Strauss, quien luego sería ingeniero principal del puente Golden Gate; y David B. Steinman, constructor del Puente Mackinac, fueron consultados. Steinman realizó varias visitas pagadas por la cámara culminando en la presentación de una propuesta preliminar en 1929, aunque hacia 1931 la cámara decide cancelar el acuerdo con Steinman debido a que Steinman "no era lo suficientemente activo" en la búsqueda de financiación.

En 1937 el proyecto toma impulso, cuando la legislatura del estado de Washington State crea la Washington State Toll Bridge Authority y asigna $5,000 dólares para estudiar el pedido de los condados de Tacoma y Pierce para construir un puente sobre el Narrows.

Desde el comienzo, el problema fue la financiación; la recolección del peaje no sería suficiente para pagar los costos de construcción. Pero existía un fuerte apoyo para el puente por parte de la marina norteamericana, que operaba el astillero naval de Puget Sound en Bremerton, y del ejército norteamericano, que tenía el McChord Field y Fort Lewis en Tacoma.

El ingeniero Clark Eldridge del estado de Washington presentó un, "diseño preliminar de un puente convencional desarrollado sobre conceptos probados y demostrados," y la autoridad de peaje del puente solicitó $11 millones de dólares al Public Works Administration (PWA) federal. Pero según Eldridge, un grupo de "prominente ingenieros consultores del este", encabezados por el ingeniero Leon Moisseiff de Nueva York, propusieron al PWA construir el puente a menor costo.

Los planes preliminares especificaban el uso de vigas horizontales de 7.6 m de espesor, que se ubicarían debajo del puente para hacerlo más rígido. Moisseiff, diseñador muy respetado del Golden Gate Bridge, propuso utilizar vigas más esbeltas, de solo 2.4 m de espesor. Según su propuesta el puente sería más delgado y elegante, y además se reducirían los costos de construcción. El diseño de Moisseiff se impuso. El 23 de junio de 1938, the PWA aprobó un presupuesto de casi $6 millones de dólares para el puente de Tacoma Narrowse. Un monto adicional de $1.6 millones de dólares sería recolectado de los peajes para alcanzar el costo total de $8 millones de dólares.

Colapso

Colapso del puente de Tacoma Narrows

El colapso inducido por el viento ocurrió el 7 de noviembre de 1940 a las 11.00, a causa de un fenómeno físico del sector de la aeronáutica conocido como flameo. Leonard Coatsworth, un conductor sorprendido sobre el puente durante este evento, lo relató así:

Apenas había atravesado las torres, el puente comenzó a retorcerse en forma violenta de lado a lado. Antes de que pudiera darme cuenta, la inclinación se hizo de tal magnitud que perdí el control de mi auto... Frené y salí del vehículo, y caía de cara sobre el pavimento... Podía escuchar el sonido del hormigón resquebrajándose... El auto comenzó a desplazarse de lado a lado de la ruta.

Me arrastré sobre mis manos y rodillas durante 450 m hasta llegar a las torres... Estaba muy agitado; mis rodillas estaban peladas y sangraban, tenía las manos lastimadas e hinchadas de intentar agarrarme al pavimento de cemento... Hacia el final, me arriesgué a ponerme de pie y correr en pequeños tramos... Una vez que alcancé la seguridad del puesto de peaje presencié el colapso final del puente y cómo mi auto se precipitaba en el Narrows.

No se perdió ninguna vida humana como consecuencia del colapso del puente. Theodore von Kármán, director del Guggenheim Aeronautical Laboratory y renombrado estudioso de aerodinámica, fue miembro del comité de investigación del colapso.​ Von Kármán menciona que el estado de Washington no pudo cobrar una de las pólizas de seguro porque el agente de seguros se había embolsado en forma fraudulenta los pagos del seguro. El agente, Hallett R. French que representaba a la Merchant's Fire Assurance Company, fue acusado de fraude por retener las primas correspondientes a un valor asegurado de $800,000 dólares. Sin embargo el puente estaba asegurado por varias otras pólizas que cubrían el 80% del valor de $5.2–millones de la estructura. La mayoría de estos fueron cobrados sin inconvenientes.​

Filmación del colapso

La destrucción final del puente fue filmada por Barney Elliott, propietario de un negocio de fotografía local. The Tacoma Narrows Bridge Collapse (1940) está archivado en el National Film Registry norteamericano, y aún hoy en día se muestra a estudiantes de ingeniería, arquitectura, y física como un cautionary tale.​ El video puede ser visto en el Powerhouse Museum en Sídney, Australia, en el centro de ciencia da Vinci en Allentown, Pennsylvania, y en YouTube ([1]).

La filmación del colapso fue proyectada muchas veces en un programa de la televiión norteamericana de la década de 1950, que proyectaba filmaciones solicitadas por el público show You Asked for It.

Causa del colapso

El puente estaba sólidamente construido, con vigas de acero al carbono ancladas en grandes bloques de hormigón. Los diseños precedentes tenían un entramado característico de vigas y perfiles metálicos por debajo de la calzada. Este puente fue el primero en su tipo en utilizar plate girders (pares de grandes I vigas) para sostener la calzada. En los diseños previos el viento podía atravesar la estructura, pero en el nuevo diseño el viento sería redirigido por arriba y por debajo de la estructura. Al poco tiempo de haber concluido la construcción a finales de junio (fue abierto al tráfico el 1 de julio de 1940), se descubrió que el puente se deformaba y ondulaba en forma peligrosa aún en condiciones de viento relativamente benignas para la zona.

Esta resonancia era de tipo longitudinal, por lo que el puente se deformaba en dirección longitudinal, con la calzada elevándose y descendiendo alternativamente en ciertas zonas. La mitad de la luz principal se elevaba mientras que la otra porción descendía. Los conductores veían a los vehículos que se aproximaban desde la otra dirección desaparecer y aparecer en hondonadas, que a su vez oscilaban en el tiempo. Debido a este comportamiento es que un humorista local le dio el sobrenombre de "Galloping Gertie". Sin embargo, se consideraba que la estructura del puente era suficiente como para asegurar que la integridad estructural del puente no estaba amenazada.

La falla del puente ocurrió a causa de un modo de torsión nunca antes observado, con vientos de apenas 65 km/hora. Este modo es conocido como de torsión, y es distinto del modo longitudinal, (véase también torque), en el modo de torsión cuando el lado derecho de la carretera se deforma hacia abajo, el lado izquierdo se eleva, y viceversa, con el eje central de la carretera permaneciendo quieto. En realidad fue el segundo modo de torsión, en el cual el punto central del puente permaneció quieto mientras que las dos mitades de la carretera hacia una y otra columna de soporte se retorcían a lo largo del eje central en sentidos opuestos. Un profesor de física demostró este punto al caminar por el medio del eje de la carretera, que no era afectado por el ondular de la carretera que subía y bajada a cada lado del eje. Esta vibración fue inducida por flameo aero elástico. El flameo se origina cuando una perturbación de torsión aumenta el ángulo de ataque del puente (o sea el ángulo entre el viento y el puente). La estructura responde aumentando la deformación. El ángulo de ataque se incrementa hasta el punto en que se produce la pérdida de sustentación, y el puente comienza a deformarse en la dirección opuesta. En el caso del puente de Tacoma Narrows, este modo estaba amortiguado en forma negativa (o lo que es lo mismo tenía realimentación positiva), lo cual significa que la amplitud de la oscilación aumentaba con cada ciclo porque la energía aportada por el viento excedía la que se disipaba en la flexión de la estructura. Eventualmente, la amplitud del movimiento aumenta hasta que se excede la resistencia de una parte vital, en este caso los cables de suspensión. Una vez que varios de los cables fallaron, el peso de la cubierta se transfirió a los cables adyacentes, que no soportaron el peso, y se rompieron en sucesión hasta que casi toda la cubierta central del puente cayó al agua.

La espectacular destrucción del puente es a menudo utilizada como elemento de reflexión y aprendizaje en cuanto a la necesidad de considerar los efectos de aerodinámica y resonancia en la concepción de estructuras e ingeniería civil. Sin embargo el efecto que causó la destrucción del puente no debe ser confundido con resonancia forzada (como por ejemplo el movimiento periódico inducido por un grupo de soldados que desfilan a través del puente).​ En el caso del puente de Tacoma Narrows, no existía una perturbación periódica. El viento soplaba en forma constante a 67 km/h. La frecuencia del modo destructivo fue 0,2 Hz, que no se corresponde ni con un modo natural de la estructura aislada ni con la frecuencia de un blunt-body vortex shedding del puente a la velocidad del viento. El evento solo puede ser comprendido si se consideran acoplados los sistemas estructurales y aerodinámicos lo cual requiere un riguroso análisis matemático para descubrir todos los grados de libertad de esta estructura en particular y el conjunto de cargas impuestas sobre ella.

El perro Tubby

Tubby, un perro cocker spaniel, fue la única víctima del desastre del puente de Tacoma Narrows. Leonard Coatsworth, un fotógrafo del Tacoma News Tribune, estaba cruzando el puente en su vehículo con el perro cuando las vibraciones se tornaron violentas. Coatsworth debió abandonar su auto, y Tubby se quedó. Dos personas intentaron rescatar a Tubby, pero el perro estaba demasiado aterrorizado como para salir del auto y mordió a uno de los rescatistas. Tubby murió al caer el puente, y ni su cuerpo ni el auto pudieron ser rescatados.​ Coatsworth en realidad estaba llevando a Tubby de regreso con su hija que era la dueña del perrygvby468pojkkn9.295

Coatsworth recibió $364.40 dólares como compensación por el contenido de su auto, incluido Tubby. con esta experiencia se cambió una metedologia de construcción de puentes, haciendolos mas aerodinámicos y reduciendo su esbeltez, para disminuir el efecto del viento.

Enlaces externos

• Filmación en color de la construcción y colapso del puente original
• Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Puente de Tacoma Narrows.
• Explicación física de la causa del colapso del puente
• Fotos del puente y de la cosntrucción del nuevo

Históricos

• Historia del puente de Tacoma Narrows
• University of Washington Libraries Digital Collection – Tacoma Narrows Bridge Collection More than 152 images and text documenting the infamous collapse in 1940 of the Tacoma Narrows Bridge. Also covers "Galloping Gertie's" creation, subsequent studies involving its aerodynamics, and finally the construction of a second bridge spanning the Narrows.
• The Tacoma Narrows Bridge Disaster, November 1940
• Imágenes de la falla
• Information and images of failure
• Relatos de primera mano e imágenes de la falla
• Official site of the Tacoma Narrows Bridge
• Timeline of the bridges
• Tacoma Narrows Bridge
• Suspended Animation - Failure Magazine (November 2000)
• Footage of the Tacoma Narrows bridge wobbling and eventually, collapsing, Stillman Fires Collection, in the Internet Archive.

Second span project

• Tacoma Narrows Bridge Project (WS DOT Web Page; information about the new bridge construction project)
• SR 16 - New Tacoma Narrows Bridge (computer projection of completed project)
• Puget Sound Transportation projects:Tacoma Narrows Bridge (unofficial site providing news, photos and information about the second span construction)
• Wind Tunnel Testing Summary from the National Research Council of Canada
• Wind Tunnel Testing Press Release from the National Research Council of Canada
• Tacoma Narrows Bridge Project (continuing coverage of bridge construction from The News Tribune)
• Bridge Workers are Walking Tall Above the Narrows Rob Carson (The News Tribune), Kitsap Sun, September 25 2005
• Wire by wire, Tacoma Narrows bridge is built Mike Lindblom, The Seattle Times, October 15 2005