I problemi di risonanza del Millennium Bridge di Londra

Sottotitolo: “Ecco il motivo per cui i militari quando attraversano un ponte rompono il passo!”

Il Millennium Bridge di Londra è un ponte pedonale in acciaio che attraversa il fiume Tamigi unendo la zona di Bankside con la City. L'estremità sud del ponte si trova vicino al teatro Globe, alla Galleria di Bankside e alla galleria d'arte moderna Tate. L'estremità nord del ponte arriva vicino alla City of London School e si situa giusto sotto la cattedrale di St Paul.

Il Millennium Bridge

Il progetto

Il progetto vincitore del concorso lanciato nel 1996 era molto innovativo e fu realizzato da Arup, da Foster and Partners e da sir Anthony Caro. Date le restrizioni di altezza imposte ai fini urbanistici, e per migliorare la vista offerta dal ponte, i cavi che sostengono il ponte stanno sotto il livello del piano di camminamento. Il ponte è divisi in tre sezioni di 81m, 144m, e 108m e la struttura risultante misura 325m; il piano di alluminio ha una larghezza di 4m. Gli 8 cavi che sostengono il ponte sono tesi per sostenere 2.000 tonnellate, sufficienti ad ospitare 5.000 persone contemporaneamente. Il costo dell'opera fu di 18,2 milioni di sterline (oltre 27 milioni di euro).

 
L’innaugurazione del Wobbly Bridge

Il ponte fu inaugurato il 10 giugno del 2000, due giorni più tardi del previsto, ma inaspettate vibrazioni laterali dovute a fenomeni di risonanza costrinsero a chiuderlo già il 12 giugno, due giorni dopo l'apertura. Il gruppo di architetti responsabili del progetto del Millennium Bridge, già all'epoca dell'inaugurazione aveva subito ammesso di non aver considerato le oscillazioni orizzontali che si propagano sul ponte, ma soltanto quelle verticali, che provocano oscillazioni "in su e in giù" e di aver sottovalutato il fenomeno del moto sincronizzato dei passanti.  All’inizio, si pensò che questi movimenti di oscillazione orizzontale (con spostamenti di circa sette centimetri) fossero dovuti al gran numero di persone che furono 90.000 il primo giorno e più di 2.000 in contemporanea. In seguito si scoprì che le prime piccole vibrazioni si manifestavano anche quando il ponte era poco frequentato e bastavano 166 persone contemporaneamente a provocarle. A causa di queste oscillazioni il ponte si guadagnò l'appellativo di Wobbly Bridge (ponte instabile).

Dal video è possibile vedere come le oscillazioni laterali hanno un periodo di 1 secondo circa. Il movimento oscillatorio del ponte porta le persone a camminare sincronizzati ai movimenti del ponte andando così ad amplificare così tali movimenti creando un fenomeno di risonanza.

Gli studi e le soluzioni al problema

Dopo analisi approfondite durate più di un anno e costate ben 5 milioni di sterline, il problema venne risolto con l'addizione di smorzatori ad inerzia (a contrasto delle oscillazioni verticali) e idraulici (per quelle orizzontali).  Dopo la riapertura non sono più stati riscontrati problemi strutturali.

 Modifiche effettuate al ponte:

1) Nuove strutture in acciaio istallate sotto il piano del ponte in alluminio. Queste trasferiscono i movimenti oscillatori del ponte agli smorzatori viscosi.

2) Smorzatoti viscosi  sotto il piano del ponte che impediscono il propagarsi dell’eccitazione delle oscillazioni orizzontali. Quando il ponte ondeggia, la nuova struttura in acciaio sotto il piano del ponte trasferisce il movimento agli smorzatori viscosi che dissipano energia.

3) Smorzatori d’inerzia (smorzatore a massa risonante) installati per ridurre il movimento verticale. Sono dei pesi vincolati a delle molle che si muovono in controfase al ponte per smorzare le sue oscillazioni verticali.

4) Smorzatori viscosi nelle pile. Questi ammortizzatori viscosi aggiungono ulteriore smorzamento per contrastare movimenti orizzontali e verticali.

5) Due smorzatori laterali nel collegamento alla sponda sud che aggiungono ulteriore smorzamento alle oscillazioni laterali.

Riferimenti:
- http://it.wikipedia.org/wiki/Millennium_Bridge
- http://www.arup.com/MillenniumBridge/index.html (sito del ponte dove vengono illustrati tutti gli studi effettuati e le soluzioni utilizzate)

Altri post che potrebbero interessarti