Casi todos los objetos poseen lo que los ingenieros y físicos denominan «frecuencia natural», es decir, un ritmo específico de vibración u oscilación cuando reciben un estímulo externo. Ocurre con los objetos en el ámbito de la arquitectura y la construcción igual que con todos los demás. Puentes, rascacielos, torres de telecomunicaciones, estadios y edificios en general, responden de la misma forma a los estímulos externos, aunque rara vez reparemos en ello: vibran u oscilan. Lo mismo una cuerda de guitarra cuando se pulsa que un gran rascacielos cuando se balancea por efecto del viento.

Sin embargo, el balanceo o la vibración natural de los objetos, también en arquitectura y construcción, puede convertirse en resonancia con una vibración adicional —el mismo viento, la vibración de una maquinaria, el paso rítmico de peatones o un sismo— aplicada en el momento oportuno y la frecuencia adecuada. Se trata de un peligroso fenómeno que puede llegar a derribar un puente o hacer tambalear un rascacielos.

La mejor forma de visualizar este proceso es imaginar que empujamos a un niño en un columpio. Cada nuevo empujón suma energía al impulso anterior y hace que el columpio suba más alto. En una estructura o edificio, la mecánica es idéntica: cada ciclo de vibración recibe una nueva aportación de energía que se suma a la anterior. El resultado es un aumento drástico de la amplitud de las oscilaciones.

La historia de la arquitectura, la construcción y la ingeniería está llena de lecciones dramáticas sobre este fenómeno, algunas de las cuales se han convertido en casos de estudio para generaciones de ingenieros en formación. El ejemplo más célebre de todos ellos es quizá el colapso en 1940 del puente de Tacoma Narrows, en el estado de Washington, Estados Unidos.

Aquel día, el viento sopló a la velocidad exacta para que el puente colgante entrara en resonancia. Las ondas de torsión que se generaron fueron tan violentas que la estructura de acero y hormigón comenzó a ondear como una cinta, hasta que finalmente se despedazó y, afortunadamente sin víctimas mortales, cayó a las aguas del estrecho.

Medio siglo después, el puente del Milenio en Londres, Reino Unido, protagonizó otro episodio inquietante. El día de su inauguración, en el año 2000, miles de peatones cruzaron simultáneamente el nuevo paso elevado sobre el Támesis. Sin ser conscientes de ello, sincronizaron los pasos con el balanceo lateral del puente, y las vibraciones aumentaron tanto que las autoridades tuvieron que clausurarlo a las pocas horas. El puente permaneció cerrado durante meses, hasta que se instalaron amortiguadores que rompieron el efecto resonante.

Incluso los ejércitos han aprendido a convivir con este fenómeno. Para evitar que el ritmo constante e idéntico de las pisadas de una columna militar coincida con la frecuencia natural de un puente y cause daños estructurales, las órdenes de marcha incluyen la de «romper el paso» y desincronizar su cadencia al cruzarlos.

Hoy en día, los ingenieros disponen de un arsenal de tecnologías que actúan sobre la estructura o sobre su interacción con el entorno, de forma que sus frecuencias críticas jamás se alcancen en condiciones normales de uso. Los amortiguadores y contrapesos —conocidos técnicamente como sintonizadores de masa, Tuned Mass Dampers o TMD—, dispositivos similares a la suspensión de los automóviles, se instalan en puntos estratégicos para atrapar y disipar la energía de la vibración.

El ejemplo más icónico es el del edificio Taipei 101, en Taiwán. Este cuenta con una gigantesca bola de acero de 660 toneladas suspendida cerca de su última planta. Esta masa se mueve en dirección opuesta al viento o al movimiento sísmico y así estabiliza la torre y cancela su balanceo antes de que alcance amplitudes peligrosas.

Otra estrategia consiste en modificar la rigidez de la estructura desde el diseño inicial. Se altera su geometría o los materiales empleados para que su frecuencia natural se aleje drásticamente del rango de las fuerzas comunes del ambiente, como las ráfagas de viento o el paso de vehículos.

Por Raúl Soriano, modelador sénior en el Dpto. de Arquitectura de Amusement Logic