El 10 de junio del 2000 se inauguró un puente peatonal en Londres sobre el río Támesis (Millenium bridge). Cuyas exigencias artísticas le hicieron salirse del diseño habitual de este tipo de puentes.

Ese mismo día acudieron a cruzarlo por primera vez una gran número de personas que vieron como poco a poco el puente se iba tambaleando de modo que apenas podía mantener el equilibro y debían agarrarse; este hecho hizo al puente ganarse el sobre nombre de “wobbly bridge” (el puente tembloroso). El Millelium bridge tuvo que ser cerrado al publico hasta febrero del 2002; una vez analizadas las causas y realizados los trabajos para solucionar el problema y esto es lo que intentaremos explicar a continuación.

Lo primero es comprender el fenómeno de la resonancia. Cuando subimos un columpio y lo soltamos, comienza a moverse con un movimiento determinado y a un ritmo determinado; al igual que al abanicarnos con una hoja de papel, o al saltar de un trampolín; estos objetos quedan un movimiento natural propio a su naturaleza que dependerá de su masa y su rigidez. En sistemas más complejos como coches, aviones y puentes, también existen estos movimientos propios de cada sistema con ese determinado ritmo propio en el cual se mueven. A estos movimientos es lo que llamaremos modos propios del sistema a cada cual ira asociado un ritmo característico a las cuales llamaremos frecuencias propias. Cuando excitamos un sistema favoreciendo un modo propio y a su frecuencia propia, es lo que se conoce como resonancia, y lo que estamos haciendo es amplificar sobremanera ese movimiento.

Cuando la gente empezó a caminar sobre en puente, es fácil comprender que con sus pasos se introducía una excitación aleatoria al puente combinación de las diferentes frecuencias de paso de cada persona; con lo que no cabía esperar una respuesta resonante del puente.

El puente presenta un modo de flexión lateral a 0.8 Hz, lo que es casi un paso por segundo de una persona paseando, por lo que este modo se empezó a excitar aunque en un principio de manera despreciable, y el puente comenzó un leve balanceo lateral. El problema comenzó cuando poco a poco la gente iba acomodando su paso a este balanceo sincronizándose a este, lo que provocó que esta excitación empezase a no ser tan aleatoria y con sus pasos realimentaban este movimiento del puente. Este es uno de los principales problemas de los puentes peatonales, que la frecuencia de paso esta muy cerca de los modos de frecuencia propios. Esto es tan importante que los ejércitos obligan a romper filas cuando van a cruzar un puente. En el video anterior se puede ver como se sincroniza el andar de los peatones.

¿Como se puede solucionar esto? Se puede sacar al puente de la carga resonante modificando el modo propio en cuestión (aumentando la rigidez, modificando la forma y la masa del sistema) o minimizar este movimiento amortiguándolo. En este caso se optó por lo segundo, ya que, aunque una solución más compleja, no atentaría con la estética del puente. Esta opción consistía en colocar unas masas con unos muelles los cuales tenían unos modos propios opuestos a ese modo a 0.8 Hz del puente, con lo que se acoplarían estos al movimiento y se compensarían. También se optó por colocar amortiguadores, que harían más suave y lento el movimiento.
La solución de las masas y lo muelles, es una solución conocida, se utiliza por ejemplo en lavadoras, pero, un sistema complejo como este puente, supuso un reto más importante. Que como ya dijimos llegó a buen puerto dos años después convirtiendo al puente en un de las estructuras amortiguadas más complejas del mundo.

En este caso, fueron los propios peatones, los que produjeron la excitación resonante, pero puede ser el viento, que ejerza fuerzas aerodinámicas funcionando el puente como un ala. Las fuerzas aerodinámicas modifican la forma, la forma modifica las fuerzas aerodinámicas, siendo estas las que realimentan así el movimiento, como el paso sincronizado de los peatones en el Milleniun Bridge, produciéndose el denominado fenómeno de flameo.

En el siguiente video se ven modos distintos excitados, el millenium bridge parace el segundo modo de flexión lateral , en este parece segundo o incluso tercero de flexión simple

Gracias a Sergio que es el verdadero autor de esta entrada.

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Publicado el Domingo, 20-06-2010 a las 10:12 pm por jorge
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