Presión del viento en la torre Eiffel

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Presión del viento


Nos parece obvio hoy en día, pero a fines del siglo XIX no teníamos dispositivos de medición precisos para calcular la presión que el viento ejerce sobre un edificio. La Torre Eiffel, por su tamaño, era naturalmente adecuada para experimentos sobre este tema. Así que fue en su cumbre donde se instaló un nuevo tipo de aparato y llegó a una conclusión sorprendente, a saber, ¡que la resistencia del viento durante mucho tiempo había sido sobrevaluada en gran parte!

Según la opinión de muchos meteorólogos del siglo XIX, aún no existían buenos aparatos para la medición directa de la presión, ya que son muy difíciles de orientar en cuanto tienen una pequeña masa, y que no obedecen las variaciones lo suficientemente rápido; La fricción es importante y no permanece constante. En segundo lugar, se obtienen resultados muy diferentes según las dimensiones de la placa probada y su grosor, debido a los importantes remolinos que se forman detrás de ella. Por lo tanto, generalmente se prefiere medir la velocidad y deducir la presión por metro cuadrado, por la fórmula conocida P = 0.125 V 2. Pero, por otro lado, los ingenieros que han estudiado la estabilidad de las construcciones bajo el efecto del viento a menudo han reconocido que si se hubieran alcanzado las cifras dadas para la presión del viento, un gran número de edificios, incluidas algunas chimeneas altas, han sido derrocados. Por lo tanto, existe una cierta presunción de que la fórmula anterior da resultados exagerados.

Para asegurarse de esto y para determinar al menos un máximo, la Sociedad de la Torre, a propuesta del Sr. Kochlin, su ingeniero, había instalado aparatos imaginados por él, en las extremidades de las grandes vigas transversales de la cumbre.

Estos dispositivos, con el número seis (ver Fig. 222, opuesto), están dispuestos de manera que normalmente giran en dirección contraria en ocho direcciones diferentes, es decir, un dispositivo hecho con el siguiente ángulo 45 °. Cada aparato consta de 5 piezas de hierro fundido paralelepípedas cuyas dimensiones y estabilidad se calculan de manera que se invierten con un viento de una intensidad determinada. Estos bloques, hechos con gran cuidado como la exactitud de las dimensiones y la nitidez de los bordes, se colocan uno al lado del otro; están establecidos para ser volcados, uno con un esfuerzo de 50 kg por metro cuadrado, los otros con un esfuerzo creciente de 100, 150, 200 y 250 kg. Para este propósito, sus dimensiones son 0.20 x 0.20 en la superficie y los espesores son 97.4, 52.8, 64.7, 75 y 83.5 mm. Están dispuestos en un marco ligero que forma un estante elevado de 0,25 m transportado por pies entre los cuales el viento pasa libremente. Los resultados obtenidos por los aparatos que dan a los 50 kg más cercanos el esfuerzo máximo buscado proporcionan indicaciones exactas, al menos en lo que respecta a la fuerza que produjo la inversión, ya que se trata de un momento conocido de estabilidad. Solo puede ser destruido por un determinado esfuerzo. Una cadena de hierro evita que los bloques se desprendan.

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Sin embargo, bajo la gran tormenta de 1894, los anemómetros registraron una velocidad de 45 m por segundo que representa por metro cuadrado una fuerza de 253 kg, si adoptamos el coeficiente K = 0.125. Si este coeficiente fuera correcto, todos los bloques habrían tenido que ser volcados. Por el contrario, con el coeficiente de 0.07 determinado por los experimentos de MM. Cailletet y Colardeau (ver experimentos sobre la resistencia de los objetos al aire), el esfuerzo máximo es de tan solo 141.75 kg por metro cuadrado, por lo que solo hubo que invertir dos bloques. Es precisamente este último caso el que surgió: los bloques de 50 y 100 kg solo se invirtieron, y los otros permanecieron en pie. La presión del viento se mantuvo por debajo de los 150 kg en lugar de los 255 kg que se podían esperar.

Estas conclusiones son, desde el punto de vista práctico, muy satisfactorias y dan tranquilidad acerca de las presiones adoptadas en los cálculos de las construcciones metálicas en general y de la Torre en particular; Demuestran que estas presiones son exageradas. Debemos agregar que fue la única vez, el 12 de noviembre de 1894, que cayó el bloque de 100 kg. El de 50 kg, por el contrario, fue frecuentemente caído a velocidades promedio de 16 a 25 m dadas por los registradores; lo que demuestra que las velocidades máximas no registradas podrían ser notablemente más altas. Con el coeficiente de 0.070, las velocidades correspondientes a las presiones son las siguientes:

  • P = 50 Kg V = 26.7 m
  • P = 100 Kg V = 37.7 m
  • P = 150 Kg V = 46.0 m
  • P = 200 Kg V = 53.4m
  • P = 250 Kg V = 59.6 m

Estas últimas velocidades nunca se alcanzaron, sería ventajoso eliminar los bloques de 200 y 250 Kg e insertar nuevos bloques de 25, 75 y 125 Kg, para obtener resultados más cercanos. Esto es probablemente lo que lograremos en una próxima instalación, donde proponemos elevar aún más los bloques por encima de los obstáculos inferiores, tratando de orientarlos en la dirección exacta del viento.

En cuanto a los remolinos que ocurren en el lado opuesto del viento y tienen una tendencia a disminuir el esfuerzo de volcado, creando una especie de vacío, probablemente será fácil encontrar provisiones para eliminarlos. Cabe señalar, sin embargo, que ocurren en los casos más frecuentes de la práctica, al menos en lo que respecta a las construcciones metálicas donde el viento se encuentra especialmente con las superficies que tienen un espesor pequeño.


La torre Eiffel


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