Ponte Tacoma Narrows

13 Mar 2017

Obra que foi construída em 1 de julho de 1940 no condado de Pierce (Washington, EUA). Foi eleita a terceira maior ponte suspensa do mundo até aquele ano. A Ponte Tacuma Narrows era um projeto que tinha tudo para dar certo mas em apenas quatro meses de uso a ponte desabou (em 7 de novembro de 1940).

 

A Ponte Tacuma Narrows

 

A ponte interligava as cidades de Gig Harbor e Tacoma sobre o canal Puget Sound e possuía, aproximadamente, 1600 metros de extensão. Apesar de o projeto ter excedido as proporções de comprimento, largura e profundidade previstas incialmente, o engenheiro responsável pela concepção, Leon Moisseiff, afirmava que a “gigante de concreto” era absolutamente segura.

Figura 01- Ponte Tacoma Narrows. Fonte: http://www.diariodiunexstacanovista.com/2015_08_01_archive.html. 08/03/17

 

A ponte seguia o modelo proposto por Moisseiff, estabelecia uma ponte pênsil com dois pilares, na qual substituiu as estruturas triangulares que eram usadas mais habitualmente por duas vigas simples em I, uma em cada lado, além de uma pequena estrutura interna de suporte do piso de apenas 2,4 metros de espessura. 

Possuía um vão pênsil de, aproximadamente, 853 metros, e extensão de 1600 metros. Tal solução tinha a vantagem de estar, à princípio, dentro do orçamento e permitir vencer grandes distâncias (ao contrário das pontes em arco ou em viga).

A queda

Conforme dito anteriormente, a ponte construída  era mais frágil que o modelo previsto no projeto inicial, entretanto estava perfeitamente habilitada a suportar cargas dinâmicas, estáveis e permanentes.
Durante as obras, os técnicos e engenheiros já começavam a perceber que, mesmo diante de correntes de ventos menos intensas, a ponte Tacoma Narrows oscilava transversalmente, chamando a atenção de muitos curiosos.
No dia 7 de novembro, os ventos atingiram os 70km/h durante a madrugada, fazendo a estrutura oscilar. A polícia fechou então a ponte ao tráfego. Quando o relógio marcava 9h30m a ponte oscilou em 8 ou 9 segmentos com amplitude de 0,9m e frequência de 36 ciclos por minuto. Às 10h00m deu-se um afrouxamento da ligação do cabo de suspensão norte ao tabuleiro, o que faz a ponte entrar num modo de vibração torcional a 14 ciclos por minuto. O eixo da via, os dois pilares e o meio da ponte começaram a desprender e às 11h10m a ponte entrou em colapso, caindo no rio.

Veja o vídeo do momento do rompimento:

 

Teorias do rompimento

 

O colapso de sua estrutura foi explicado por muitos anos como ressonância, mas com estudo mais profundos cientistas e engenheiros afirmam que a verdadeira causa foi um complexo fenômeno chamado de flutter aeroelástico. Entretanto hoje ainda se encontram em livros as duas teorias que apesar de quase 77 anos do ocorrido ainda causam polêmica, intrigando cientistas e engenheiros.

Na teoria da ressonância o processo acontece pela ação de uma força externa contínua e periódica (causada pelo vento) sobre um oscilador mecânico (a ponte). Ou seja sempre que a frequência de vibração de uma estrutura coincidir com a frequência da excitação externa, ocorre o fenômeno conhecido como ressonância, o qual resulta em deflexões excessivas e falha de estruturas.

Na teoria do flutter o que acontece é um fenômeno aerodinâmico semelhante à ressonância, porém inverso, pois é uma oscilação auto excitada, ou seja, não há necessidade de repetição constante da força.
A engenharia da época da construção da Ponte Tacoma pensava em dominar técnicas construtivas que evitariam vibrações violentas, por meio de ensaios incipientes realizados anteriormente à construção. Entretanto, a forma não aerodinâmica da seção, fez com que as forças atuantes, vórtices e outros, atuassem como desestabilizadores estruturais, o que anulou o amortecimento estrutural e resultou em amplificação das vibrações. 

 

Nova Ponte Tacoma Narrows

 

Depois de estudos mais aprofundados acerca da região e do projeto, a nova ponte Tacoma Narrows foi construída em 1980 e em 2007 recebeu uma extensão criando uma ponte paralela com intenção de levar o tráfego em sentido leste, enquanto a original transportava para oeste, tudo a um custo de US$ 827.7 milhões e 1.6 km de extensão.

Figura 03 - Nova Ponte Tacoma Narrows. Fonte: http:// http://bomjardimnoticia.com/2014/09/22/top-10-pontes-mais-caras-ja-construidas/. 08/03/17


Esse acidente foi um marco nos estudos das ações dos ventos em estruturas, a partir dele começou a modelagem de ventos com carga dinâmica.

Isso deixou claro a importância das novas tecnologias para contornar as condições adversas naturais e realizar qualquer tipo de construção, não só a ponte citadas, mas também ferrovias, barragens e muitas outras necessidades humanas são dificultadas pelas condições que o meio ambiente impõe. 
Exigindo também esmero na execução e uma interface constante com o projeto de modo que todas as premissas teóricas sejam verificadas ao longo do processo executivo ou corrigidas quando necessário, além do uso de ferramentas de análise estrutural cada vez mais sofisticadas, e computadores com grande capacidade de processamento, com o objetivo de representar com a maior fidelidade possível as características da estrutura em operação.

 

Natália Dias
Estudante de Engenharia Elétrica
LinkedIn | natalia.nasd@gmail.com

 

Fonte:
Amann, O. H., T. von Karman, e Woodruff, G. B. The Failure of the Tacoma Narrows Bridge. Federal Works Anegncy, 1941.
Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl. Fundamentals of Physics, (Chapters 21-44). John Wiley & Sons.
Tipler, Paul Allen; Mosca, Gene. Physics for Scientists and Engineers : Volume 1B: Oscillations and Waves; Thermodynamics (Physics for Scientists and Engineers). W. H. Freeman.

 

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