Il ponte Morandi e gli effetti disastrosi della risonanza

E’ passato un anno dalla tragedia del crollo del ponte Morandi che ha causato 43 vittime e danni incalcolabili. Oggi si celebra il primo anniversario di questa tragedia. Sappiamo  per  certo che si trattava di  una struttura logora, malata, con gli stralli deformati e l’acciaio al limite della tenuta. La causa scatenante del  crollo però non è ancora del tutto chiara, neppure oggi, nonostante siano stati utilizzati persino dei satelliti. La storia anche recente riporta numerosi casi di ponti crollati e per motivi anche diversi. In questo post affronteremo una delle cause più insidiose per la stabilità dei ponti.

Uno  degli effetti più subdoli e pericolosi per queste strutture è  la risonanza di  cui abbiamo  intravisto invece gli effetti meravigliosi nei post La  fisica  della musica    e La fisica del violino.

Uno degli esempi di risonanza  distruttiva più recente risale al 1940 quando una folata  di vento di traverso colpì proprio nel modo e nel punto  giusto la  campata principale del Tacoma  Narrows Bridge.

Questa straordinaria opera  di ingegneria iniziò ad  oscillare paurosamente per effetto della  risonanza e il  vento trasversale  aumentò progressivamente l’ampiezza  delle  oscillazioni. Il ponte  iniziò a vibrare e torcersi fino a collassare  definitivamente.

Poco  meno  di un secolo  prima, ad Angers in Francia, un ponte sospeso  sul fiume Maine collassò quando 478 soldati lo attraversarono a tempo di marcia, in formazione militare. Il  passo di marcia aveva eccitato una risonanza  che aveva provocato la rottura di alcuni cavi logori. Duecento militari  persero la vita.

Nel 1831, furono invece le truppe  inglesi  in marcia sul  Broughton Suspension Bridge a provocare con il loro passo cadenzato la fuoriuscita di un bullone ed  il conseguente collasso  del ponte che per fortuna non causò  vittime. 
Molto più recentemente nel 2000,  a Londra, fu inaugurato  il Millennium Bridge  migliaia di passanti scoprirono con grande  spavento l’effetto della  risonanza laterale. 

Le autorità chiusero il  ponte per  ben due anni per  installare degli ammortizzatori in grado di evitare quelle  inquietanti oscillazioni. Persino il più famoso  di tutti i ponti, il  ponte  di Brooklyn, nel  2003, in seguito ad un black out cittadino ed al conseguente riversamento di molti cittadini sulla  struttura iniziò ad oscillare paurosamente.  Molti passanti si sentirono male ma fortunatamente, in questo caso, non ci furono altre conseguenze.

Sembra  paradossale ma se in un ponte sospeso  si affollano moltissime persone  il  combinato disposto del loro peso e del moto dei piedi, anche fuori sincrono,  può innescare una vibrazione risonante, ovvero un’oscillazione della  struttura. Quando  il  ponte va in una direzione, i passanti compensano andando  nella direzione opposta e questo produce un aumento dell’ampiezza delle vibrazioni che in casi particolari, in presenza di opere logore e bisognose di manutenzione, può causare veri e propri disastri. 

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