Charles Ellis: Héroe olvidado del Golden Gate
Un gigante rojo de acero, que se extiende con dimensiones récord sobre la entrada a la bahía de San Francisco. El nombre detrás de esta incomparable hazaña de ingeniería parecía ser conocido desde hace mucho tiempo. Pero los historiadores demostraron: El verdadero genio técnico detrás del puente Golden Gate no era otro que Charles Ellis!
Examinamos más de cerca la historia de este ingeniero y nos sumergimos en un mundo de pasión por la estática, rivalidades, una obra maestra y la niebla del olvido sobre la bahía de San Francisco. ¿Quién era Charles Ellis? ¿Y por qué el puente Golden Gate no habría sido posible sin él? ¡Sigue atento!
Aplausos para el puente Golden Gate, pero no para Charles Ellis
En 1937 se inauguró el puente Golden Gate. Una obra maestra de la ingeniería. Después de más de cuatro años de construcción, la gigantesca estructura de acero finalmente se elevaba sobre la entrada a la bahía de San Francisco. Con una celebración desbordante se celebraron las mentes brillantes detrás del puente.
Aplausos, fama y una ovación atronadora para el ingeniero jefe Joseph Strauss. Pero faltaba un hombre importante: Charles Ellis. Su nombre sigue siendo casi desconocido décadas después. El ingeniero Charles Ellis nunca estuvo en el centro de atención. Ni siquiera fue invitado a la inauguración. Sin embargo, sin Charles Ellis el puente Golden Gate probablemente nunca se habría construido.
Charles Ellis: Construcción de un puente imposible
A principios del siglo XX surgió el clamor por un puente muy especial. Debía conectar San Francisco con la península de Marin: un punto de conexión crucial para el comercio. Tanto por agua como por tierra. Durante mucho tiempo se consideró imposible de construir. Los vientos eran demasiado fuertes, el vano demasiado grande. Para la época casi impensable.
El ingeniero jefe Joseph Strauss presentó a partir de 1921 sus primeros diseños. Un puente híbrido de puente colgante y vigas en celosía. Los ingenieros entre vosotros seguramente ya están sacudiendo la cabeza. Eso no habría funcionado. De hecho, Strauss tenía poca experiencia con vanos extremadamente grandes.
Sus diseños eran demasiado pesados, ineficientes y tampoco tenían buen aspecto. No es de extrañar, ya que un vano superior a los 1280 m planeados era más grande que cualquier cosa que se hubiera construido hasta entonces. En ese momento, los responsables decidieron embarcar a un verdadero experto para tales casos: Charles Ellis.
Papel de Charles Ellis en la construcción del puente Golden Gate
¿Por qué fue Charles Ellis tan importante para el proyecto? Muy sencillo, él era el mejor en su campo. Pocas personas eran más adecuadas para este trabajo que él. Charles Ellis era profesor de estática estructural en la Universidad de Illinois y sus principales áreas de especialización eran:
- Teoría de la elasticidad
- Cálculo de puentes colgantes
- Modelos de carga complejos.
Exactamente lo que el proyecto del puente Golden Gate necesitaba urgentemente. Su tarea era llevar las ideas de Joseph Strauss a una realidad calculable. Tenía que determinar todos los datos importantes, desde el diámetro del cable principal hasta las alturas de las torres y el comportamiento bajo fuerzas de viento.
Avance para Charles Ellis: La teoría de la deflexión
En ese momento, la teoría de la deflexión ya llevaba varias décadas circulando, pero su aplicación práctica era relativamente nueva. El principio es simple. Anteriormente, los puentes se construían con la mayor rigidez posible para evitar la deflexión. Sin embargo, hubo muchos desastres en los que esos puentes colgantes fueron destruidos.
Un ejemplo muy significativo de ello fue el puente colgante de Broughton cerca de Manchester, sobre el cual informamos brevemente en esta entrada: Puente del Milenio: Por qué oscilan los puentes . Colapsó debido al conocido problema de las vibraciones propias. Los puentes más antiguos se construían extremadamente rígidos para minimizar la deflexión. Pero según la teoría de la deflexión, esto era el camino equivocado.
Desde 1888, la teoría se fue difundiendo cada vez más. El punto clave: Una cierta flexibilidad en la construcción es segura y más económica. La deflexión de la plataforma del puente y la deformación del cable portante asociado actúan en conjunto.
Esto hizo posible utilizar de repente construcciones portantes más ligeras y delgadas. La rigidez del cable portante apoya además la capacidad de carga. Finalmente, los puentes colgantes permanecieron estables incluso bajo deformaciones, por ejemplo, por vibraciones y fuerzas de viento.
Ellis utilizó esta teoría para sus cálculos. Determinó cuánto podía deformarse elásticamente el puente bajo carga de tráfico sin que fallara la estructura. Con ello permitió que el puente, a diferencia de los diseños de Strauss, tuviera un menor peso, menores costos de material y el tan deseado vano gigantesco. Sin estos cálculos, el puente habría sido demasiado caro o no habría sido aprobado por razones de seguridad.
Cálculos de Charles Ellis para el puente Golden Gate
Vamos al meollo del asunto. ¿Qué calculó Charles Ellis en el puente Golden Gate? La respuesta corta: todo. Para quienes estén interesados en los detalles, aquí un pequeño resumen.
Charles Ellis determinó el diámetro necesario de los cables portantes de unos 92 cm, las fuerzas de tracción máximas de aproximadamente 90.000 t por cable, así como la carga total. También las torres estaban bajo su supervisión calculadora. Con una altura de 227 m sobre el nivel del agua, ya eran algo especial. Aquí había muchos puntos cruciales a considerar:
- Dimensiones de la sección transversal
- Estabilidad de pandeo
- Peso propio
- Fuerzas de los cables
- Cargas de viento
Y ya que estamos en cargas: El puente Golden Gate tiene una viga de rigidización en celosía con una altura de aproximadamente 7,6 m. Por pequeño que parezca en comparación con el puente, su papel es crucial. Literalmente. Porque esta viga tiene la tarea de prevenir vibraciones peligrosas.
Ellis calculó su rigidez, las tensiones bajo carga de tráfico y se aseguró de una estabilidad suficiente frente al viento. Porque el viento era uno de los mayores riesgos del proyecto Golden Gate. Charles Ellis lo sabía y dedicó mucho tiempo al tema.
Finalmente, el camino de la Golden Gate sigue siendo conocido hoy por sus vientos extremos y el clima extremo que cambia constantemente. Recuerden: En ese entonces no había pruebas en túneles de viento, ni computadoras. Charles Ellis tuvo que modelar teóricamente todas las cargas de viento.
Ya fueran cargas laterales o fuerzas de torsión: calculó todo con lápiz, papel y regla de cálculo. Muchos de vosotros seguro que adivináis lo laborioso que era esto. ¡Pero valió la pena! En comparación, solo tres años después de la inauguración del puente Golden Gate, el puente Tacoma Narrows colapsó debido a las fuertes fuerzas del viento. Hablamos de esto en esta entrada: Puente del Milenio: Por qué oscilan los puentes . La puente de Charles Ellis se ha mantenido estable hasta hoy.
Charles Alton Ellis: Todo cuestión de forma
El diseño final del puente Golden Gate también es atribuido a Charles A. Ellis. Por ejemplo, determinó a partir de sus cálculos la flecha de los cables de aproximadamente 152 m. Era un valor crucial para el puente. ¿Por qué era tan importante?
Si los cables están demasiado tensos, se ejerce demasiada fuerza directamente sobre ellos. Eventualmente podrían romperse bajo la carga. ¿Y qué pasa si los cables están demasiado flojos? Entonces el puente es demasiado flexible, se mueve demasiado y podría ceder en algún momento. Charles Ellis optimizó este valor, de modo que la longitud de los cables fuera exactamente correcta.
Alcance del trabajo de Charles Ellis
Los ingenieros entre vosotros probablemente lo habrán adivinado. Calcular un puente tan complicado por completo, y hacerlo a mano: Eso era un gran trabajo. Charles Ellis produjo más de 10.000 páginas de cálculos, todo con papel, lápiz y regla de cálculo.
Para lograrlo, trabajó durante dos años sin descanso. Día y noche, siete días a la semana y a menudo hasta la total extenuación. Se convirtió en el cerebro técnico central de todo el proyecto del puente. Sus documentos fueron la base para la construcción del puente Golden Gate: una hazaña increíblemente fuerte. Seguro que también fue reconocido por ello. ¿Verdad?
Charles Ellis: Despido del proyecto
Tener una mente tan técnicamente dotada en el equipo: seguramente el ingeniero jefe Strauss debía estar especialmente orgulloso de ello. De hecho, no podría haber sido más opuesto. A Strauss todo le parecía demasiado lento y, por lo tanto, demasiado caro. Y eso, a pesar de que Charles Ellis ya trabajaba día y noche. El alcance y la complejidad, con los que Ellis calculaba, eran demasiado para su jefe.
Los dos se pelearon y Ellis fue despedido en 1931, dos años antes del inicio de la construcción. La razón oficial: Strauss lo acusó de perder el tiempo. Y esto, a pesar de que los cálculos de Charles Ellis ya estaban completamente hechos. Posiblemente, también había una gran cantidad de celos involucrada. Esta impresión se intensificó, ya que Strauss borró el nombre de Ellis de todos los registros.
¿Cómo continuaron los cálculos de Charles Ellis?
La ironía de esto: Los ingenieros civiles en el lugar continuaron usando todos los documentos de Charles Ellis. Al final, el puente final esencialmente correspondía a los cálculos del profesor de estática. Más aún, estaban en cada pieza.
Por ejemplo, Charles Ellis había determinado la cantidad necesaria de hilo, que luego se utilizó in situ para hilar los cables. Los cables fueron proporcionados por la empresa Roebling, detrás de la cual estaba John A. Roebling, también una persona interesante de la que ya hemos hablado aquí: John A. Roebling: la historia trágica detrás del puente de Brooklyn .
También para los diferentes estados de construcción Ellis había calculado todo de antemano. Por ejemplo, los estados de carga mientras el puente estaba a medio terminar. Cargas asimétricas que, con la mínima desviación, podrían tener consecuencias catastróficas.
Incluso el comportamiento del puente Golden Gate bajo carga de tráfico se basaba en sus modelos. Charles Ellis calculó la máxima deflexión bajo carga completa de tráfico de aproximadamente 3 m, lo cual no debería perjudicar la estabilidad del puente. Hasta hoy se demuestra que sus pronósticos son sorprendentemente precisos al comportamiento real del puente Golden Gate.
Charles Alton Ellis: El genio olvidado
No solo borrar su nombre de todos los documentos del proyecto fue olvidado. Ellis ni siquiera fue invitado a la inauguración del puente Golden Gate en 1937. Tampoco encontró su nombre en la placa conmemorativa original. Nadie lo mencionó más en este contexto.
Charles Ellis regresó a la universidad y más tarde abrió su propia empresa de consultoría. En vida, nunca recibió reconocimiento por sus logros. Cuando murió en 1949, en su obituario se mencionó que él era el verdadero diseñador del puente Golden Gate, pero oficialmente no lo era.
Tardó décadas en cambiar. En 2007, para el 70º aniversario de la inauguración, el Distrito del Puente Golden Gate reconoció oficialmente en un informe que Ellis tenía la mayoría del diseño. Desde entonces, se ha sabido que Strauss actuó como director del proyecto y motor político, mientras que Charles Ellis ocupó el lugar del ingeniero teórico central. Así lo indica desde 2012 una placa en la torre sur del puente.
Conclusión: Charles Alton Ellis y el puente Golden Gate
Strauss logró minimizar la participación de muchos de sus colaboradores importantes, no solo Ellis, en el proyecto del puente Golden Gate. Se presentó como el único autor intelectual y creador del puente. Pero muchos de ustedes saben que: Con la visibilidad de los ingenieros en los proyectos de construcción siempre es difícil.
Porque el público ve las torres, los cables masivos y la calzada, pero no ve los cálculos detrás de ellos. Quizás conozcan el nombre del arquitecto, que es celebrado por su trabajo. Las personas detrás, que convierten diseños en estructuras realistas, generalmente permanecen invisibles.
Hay constructores cuya participación en grandes proyectos se muestra abiertamente, por ejemplo: Gustave Eiffel, legendario ingeniero . Luego están los héroes silenciosos de la industria de la construcción, como por ejemplo: Fritz Leonhardt: Un ingeniero que hace flotar el hormigón . Y, por supuesto, aquellos como Joseph Monier: Cuando un jardinero inventó el hormigón armado , que han dejado su huella en nuestra industria de la construcción con sus invenciones más por casualidad.
Charles Ellis fue definitivamente algo especial en la historia de las personalidades importantes de la ingeniería. No disponía de una computadora en ese entonces y aún así resolvió problemas no lineales complejos y algunos de los que probablemente fueron desafíos del puente más grandes de su tiempo. Todo en teoría, y al final resultó exitoso.
El puente Golden Gate permanece en pie hasta hoy, mostrando su brillante rojo-naranja incluso en las nieblas más densas. Ya sean terremotos, tormentas o marejadas: Hasta ahora ha resistido casi sin daño gracias sobre todo a los cálculos precisos de un hombre: Charles Alton Ellis.