DESTRUCCION DEL PUENTE TACOMAFACULTAD DE INGENIERA Ao de la diversificacin productiva y del fortalecimiento de la educacin

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

INFORME

INTEGRANTES: Aranda Giraldo Luis Arturo Rodrguez Rupay James Josmar

AREA: ANALISIS ESTRUCTURAL

DOCENTE: GONZALO HUGO DIAZ GARCIA

Huaras Per2015

I. INTRODUCCIONElpuente de Tacoma Narrowses unpuente colgantede 1600metros de longitud con una distancia entre soportes de 850m (el tercero ms grande del mundoen la poca en que fue construido).1El puente es parte de la carreteraWashington State Route 16en su paso a travs deTacoma NarrowsdePuget SounddesdeTacomaaGig Harbor(Estados Unidos). La primera versin de este puente, apodado Galloping Gertie, fue diseada por Clark Eldridge y modificada por Leon Moisseiff. En 1940, el puente se hizo famoso por su dramtico colapso estructuralinducido por el viento, evento que qued registrado en una filmacin. El puente de reemplazo se inaugur en 1950.Habitualmente, cuando pensamos en el fenmeno de la resonancia, aparecen en nuestras mentes imgenes de la famosa catstrofe del puente de Tacoma. Dichas imgenes nos recuerdan la capacidad destructora de dicho fenmeno cuando ocurre en estructuras civiles flexibles, como un puente colgante de acero. El Tacoma Narrows abierto al pblico el 1 de Julio de 1940, fue diseado para el cruce de 60.000 autos por da, tena unos 2,5km de longitud aproximadamente y era el tercer puente ms largo del mundo en el momento de la construccin. Rpidamente fue bautizado Gertrudis galopante debido a su temprana tendencia a oscilar, oscilacin que apareci durante su construccin. El da de su cada sufri oscilaciones verticales de flexin de amplitud entre 0.5 y 1.0 metros, repitindose alrededor de 12 veces cada minuto, seguidas de movimientos de torsin cuya amplitud fue aumentando hasta alcanzar 8.5 metros, lo que supona que el tablero se situaba con una inclinacin de 45 respecto de su posicin horizontal. Esta oscilacin de repiti aproximadamente 14 veces por minuto hasta que finalmente se produjo el colapso.II. HISTORIAA mediados de la dcada de los aos 20, la Cmara de Comercio de Tacoma retom un viejo proyecto de construccin de un puente que conectase la ciudad, a travs de la carretera Washington State Route 16, con Gig Harbor. Tras arrancar la campaa para promover la construccin del puente, la Cmara de Comercio de Tacoma contrat unos estudios preliminares para estudiar la viabilidad del proyecto y, con tal fin, cont con los servicios de algunos de los ingenieros civiles ms famosos de la poca (comoJoseph B. Strauss, que trabaj en el Golden Gate de San Francisco, yDavid B. Steinman, que trabaj en el puente del Estecho de Mackinac en Michigan). Steinman fue, originalmente, el ingeniero que tuvo ms vinculacin con el proyecto y realiz una propuesta preliminar en 1929 pero, dos aos ms tarde, fue despedido porque, a los ojos de la Cmara de Comercio, no era muy activo a la hora de apoyar la recaudacin de fondos.En 1937, el Gobierno Estatal asign 5.000 dlares de presupuesto al proyecto y ste se reactiv pero esta partida presupuestaria no era suficiente y el modelo de negocio (cobrar un peaje) tampoco vala como para recuperar la inversin en un tiempo razonable. Desde el punto de vista estratgico,el puente era importante para la reginporque ayudara al transporte de personas y mercancas por la zona (en la que exista un astillero de la Marina de Estados Unidos y una base del ejrcito).Clark Eldridge, un ingeniero civil de Washington, present un diseo de un puente convencional basado en conceptos probados y que, segn sus clculos, sera un puente muy robusto pero que, por contra, tenaun coste de 11 millones de dlaresque se solicitaran al Gobierno Federal. Sin embargo, como su proyecto era muy caro, las autoridades federales recurrieron a un consultor externo para ver si poda recortar el proyecto.Recurrieron aLeon Moisseiff, un ingeniero civil de Nueva York (diseador del Golden Gate y del puente de Manhattan), que present un proyecto mucho ms barato en el que se rebajaban algunas de las especificaciones.Moisseiff cambi vigas de 7,6 metros de espesor(que se incluan en el diseo de Eldridge y cuya misin era aportar rigidez al puente)por otras de 2,4 metros de espesor que lo haran ms estticoa los ojos del pblico. Recortando en las especificaciones,el proyecto de Moisseiff requera solamente 8 millones de dlaresy se impuso a Eldridge obteniendo as la adjudicacin de los 5 millones de dlares de fondos federales que se complementaran con 1,6 millones de dlares que se prevean recaudar en peajes y lo ya recaudado.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 dlares para estudiar el pedido de los condados de Tacoma yPiercepara construir un puente sobre el Narrows.Desde el comienzo, el problema fue la financiacin; la recoleccin del peaje no sera suficiente para pagar los costes de construccin.Pero exista un fuerte apoyo para el puente por parte de lamarina estadounidense, que operaba el astillero naval de Puget Sound enBremerton, y delejrcito estadounidense, que tena elMcChord FieldyFort Lewisen Tacoma.El ingeniero Clark Eldridge del estado de Washington present un, "diseo preliminar de un puente convencional desarrollado sobre conceptos probados y demostrados," y la autoridad de peaje del puente solicit 11 millones de dlares alPublic Works Administration(PWA) federal. Pero segn Eldridge, un grupo de "prominente ingenieros consultores del este", encabezados por el ingenieroLeon Moisseiffde Nueva York, propusieron al PWA construir el puente a menor costo.El puentese inaugur el 1 de julio de 1940y, gracias a su longitud, se convirti en el tercer mayor puente del mundo (por detrs del puente de Washington de Nueva York y el Golden Gate de San Francisco). Desde que se inaugur y se abri al trfico, los habitantes de la zona vean cmo el puente se deformaba yse ondulaba de un extremo a otromientras los coches pasaban o porque, simplemente, soplase una pequea brisa.Que un puente de acero y hormign oscilase no era nada normal y, desde luego, no era algo esperado por los constructores y promotores de la obra. Desde el punto de vista de la fsica, el puente experimentaba un movimiento ondulatorio que era provocado por las vibraciones de los vehculos que lo cruzaban y que, por un efecto de resonancia mecnica, el puente lo amplificaba.Galloping Gertie, que fue el nombre que recibi el puente, se convirti en un fenmeno turstico de la zona apto, nicamente, para valientes que soportasen viajar en su coche, o cruzar el puente a pie, sintiendo el vaivn de una montaa rusa.Los ingenieros responsables del proyecto aseguraron que el movimiento longitudinal no afectaba a la estructura del puente y ste sigui abierto al trfico rodado (y a los ms valientes); sin embargo esta prediccin no tardara mucho en venirse abajo (literalmente).El7 de noviembre de 1940entr en escena un factor que no haba sido tenido en cuenta en el diseo del puente. Comenz a soplar un viento que impactaba de manera transversal en la estructura del puente,un viento de 68 kilmetros por hora que provoc una nueva resonancia en el puente(de orientacin transversal) quehaca que ste se retorciese. El eje central del puente permaneca quieto y los dos lados de la carretera se retorcan sin parar por efecto del viento que soplaba (que era de intensidad media), en un fenmeno conocido como flameo aeroelstico.A las 11 de la maana, despus de todas las torsiones, el puente se vino abajo por completo, quedando nicamente en pie los pilares de ste.

III. DERRUMBEEl colapso inducido por el viento ocurri el7 de noviembrede1940a las 11.00, a causa de un fenmeno aerodinmico de flameo no se perdi ninguna vida humana como consecuencia del derrumbe del puente.Theodore von Krmn, director delGuggenheim Aeronautical Laboratoryy renombrado estudioso de aerodinmica, fue miembro del comit de investigacin del colapso.2Von Krmn menciona que el estado deWashingtonno pudo cobrar una de las plizas de seguro porque el agente de seguros se haba 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 dlares. Sin embargo el puente estaba asegurado por varias otras plizas que cubran el 80% del valor de 5,2 millones de dlares de la estructura. La mayora de estos fueron cobrados sin inconvenientes.Qu fue lo que fall?El puente de Tacoma se usa mucho como ejemplo de suma de errores en el campo de laingeniera. Si los ingenieros del puente obviaron el efecto de la resonancia al pasar los coches sobre el puente, tambin obviaron lo que poda pasar con el viento, algo que se amplific con la excesiva flexibilidad de los materiales utilizados (al recortar en la robustez de las vigas) que dejaron al puente a un tercio de la rigidez recomendada para este tipo de construcciones (que son tan dependientes del lugar en el que se emplacen). De hecho, por aquella poca no se pensaba en que la aerodinmica tambin influa en estas construcciones y, desde entonces, construcciones a escala son sometidas a pruebas en tneles de viento y se aaden aberturas a los elementos de soporte para permitir el paso del viento.Afortunadamente, la cada del puente de Tacomano ocasion vctimas humanas. Momentos antes del derrumbe, Leonard Coatsworth, un fotgrafo del peridico local, cruzaba el puente en su coche acompaado del perro de su hija, Tubby. Ante las oscilaciones, se baj del coche y huy pero el perro se qued dentro del vehculo y aunque dos personas intentaron sacarlo de all, el perro presa del miedo mordi a los que se acercaron que, al final salieron huyendo. Tubby muri dentro del coche cuando el puente se derrumb y Coatsworth recibi una indemnizacin de 364,40 dlares.Aos ms tarde otro puente, que an se utiliza hoy en da, sustituye al primer puente de Tacoma y, tras la experiencia, apostaron por la robustez ms que por la esttica.IV. ERRORES DE FABRICACIONEl anlisis de las causas de la cada de este puente demostr que hubo errores graves en su fabricacin que propiciaron que se viniera abajo con condiciones meteorolgicas tan benignas. Por ejemplo, en su construccin se emplearon vigas de acero que formaban una estructura de sustentacin horizontal maciza y cerrada que favoreca la resistencia del viento. Esto permita la formacin de peligrosas turbulencias y corrientes de aire alrededor del mismo.Las lecciones aprendidas a partir de este desastre permitieron mejorar considerablemente la seguridad en la construccin de los nuevospuentes colgantesen todo el mundo, incluido el sustituto del fatalmente colapsado, el cual se inaugur en 1950 y afortunadamente, existe an en nuestros das.

V. LA RESONANCIA EN EL PUENTE TACOMALaresonancia mecnicaes un fenmeno que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la accin de una fuerza peridica cuyo periodo de vibracin coincide con el periodo de vibracin caracterstico de dicho cuerpo. En estas circunstancias el cuerpo vibra, aumentando de forma progresiva la amplitud del movimiento tras cada una de las actuaciones sucesivas de la fuerza. Este efecto puede ser destructivo en algunos materiales rgidos como el vaso que se rompe cuando un tenor canta.El viento que provoc la cada del puente se mova a una velocidad de 61 kilmetros por hora y tena 5 segundos de frecuencia, que result ser muy similar a la frecuencia natural del puente "con lo cual la energa transferida al sistema era mxima y las ondas estacionarias producidas en el puente empezaron a balancearlo y acabaron colapsndolo."Pero tambin el mtodo de construccin empleado en el puente de Tacoma influy en el incidente. La utilizacin de vigas de acero formando una estructura de sustentacin horizontal cerrada y maciza opona resistencia al viento, creando corrientes y turbulencias de aire por encima y por debajo de la estructura.El caso del puente de Tacoma es un clsico ejemplo deerrores de ingenieray de la importancia que tienen tanto la aerodinmica como los efectos producidos por la resonancia en las estructuras y construcciones. En el nuevo puente que sustituy al autodestrudo en 1950, as como en los puentes construidos con mtodos modernos de sustentacin, los elementos de soporte disponen de aberturas y deflectores diseados para permitir y dirigir el paso de viento a travs de stos. En grandes estructuras modernas adems se llegan a hacer pruebas en tneles de viento, tanto del elemento en s como del elemento una vez ubicado en su entorno (en forma de maqueta a escala) teniendo en cuenta tanto accidentes geogrficos como otras construcciones cercanas que puedan producir turbulencias y efectos aerodinmicos.An as parecer ser que en 2004 un puente de Chile sufri un accidente similar al de Tacoma, aunqueno he encontrado informacin al respectono parece que la causa fuera la resonancia sino un problema de apoyo. Ms conocido esel blanceo del Puente del Milenio, en Londres, que en 2000 oblig a cerrarlo y modificarlo debido a que la frecuencia de resonancia natural del pequeo puente peatonal era muy similar a la frecuencia producida por un puado de pares de pies caminado sobre l.En distintos episodios de la serieCazadores de MitosAdam y Jamie han puesto a prueba algunos mitos relacionados con la frecuencia de resonancia y con la cada de puentes y estructuras por efecto de las vibraciones: Breakstep Bridge(Primera temporada y revisin en la segunda), comprobaron si es cierto el mito que dice que un grupo de soldados marcando el paso al unsono pueden producir una frecuencia armnica capaz de derrumbar un puente. Aunque el veredicto inicial fue un contundente "cazado" con una posterior revisin del experimento, realizado ya en la segunda temporada, qued calificado con un ambiguo "tan posible como improbable". Breaking Glass(segunda temporada), una copa de cristal efectivamente salta en pedazos con el tono y la potencia de voz adecuados. Aunque Adam necesit un amplificador para poder hacer saltar la copa en pedazos (el tono s lo puso l) un cantante de rock invitado al programa consigui lo mismo pero "a pelo", confirmando la veracidad del mito. Miniature Earthquake Machine"cazaba" el mito de la mquina generadora de terremotos que supuestamente haba probado con xito nuestro admiradoNikola Tesla: un pequeo aparato vibrador acoplado a cualquier estructura (un edificio, un puente...) y ajustado a la frecuencia adecuada para cada caso (mediante ensayo y error) era capaz de causar una destruccin similar a la que provocara un terremoto de mediana intensidad.En este episodio despus de probar fallidamente varios ingenios basados en los planos del invento de Tesla los cazadores construyen uno con el que consiguen hacer vibrar ligeramente un enorme puente de acero. El aparato, que apenas tiene el tamao de una barra pan, genera vibraciones a baja frecuencia que se hacen sentir por toda la estructura en un radio de 30 metros del punto de origen. Sin embargo, en tanto la vibracin no era suficientemente fuerte para derribar el puente (aunque s para causar cierto temor a los presentadores) el mito fue desechado y la crnica que narra los espectaculares resultados del invento de Tesla tachados de exagerados.

VI. PUENTE DE REMPLAZOEl puente fue rediseado y reconstruido utilizando una estructura de entramado abierto, adems de elementos de apoyo para aumentar la rigidez. Esto permiti el paso del viento por el puente. El nuevo puente fue inaugurado el14 de octubrede1950, y tiene una longitud de 5.979 pies (1822m) 40 pies (12m) ms largo que su predecesor. Es actualmente el quinto puente en suspensin ms largo de los Estados Unidos. Los habitantes locales apodaron el nuevo puenteSturdy Gertie, ya que las oscilaciones que acabaron con el anterior han sido eliminadas en ste.Con esta experiencia se cambi el mtodo de construccin de puentes, hacindolos ms aerodinmicos y reduciendo su esbeltez, para disminuir el efecto del vientoVII. BIBLIOGRAFIA http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Tacoma_Narrowshttp://curiosidades.batanga.com/5251/el-derrumbe-del-puente-de-tacoma-narrowshttp://www.microsiervos.com/archivo/mundoreal/caida-puente-colgante-tacoma.htmlhttp://www.fing.edu.uy/if/cursos/mecsis/apoyo/tacoma.pdfhttp://hipertextual.com/2012/02/puente-de-tacoma-viento-resonanciahttps://youtu.be/SzObC64E2Ag VIII. ANEXOS