Un lunes negro para la ingeniería estructural: colapso del Puente Chirajara y de un forjado en la Bolsa de Valores de Yakarta.

El lunes de la semana pasada fue un día negro para la ingeniería estructural. Dos colapsos estructurales fueron noticia a nivel mundial. El primero provocaba al menos 75 personas heridas en Indonesia al hundirse el techo del vestíbulo de uno de los edificios de dos torres que acoge la Bolsa de Valores de Yakarta. El segundo, aún peor, dejaba al menos 9 muertos en el colapso del Puente Chirajara, un atirantado en construcción en Colombia.

A la izquierda, el estado final de la Bolsa de Valores de Jakarta y a la derecha el estado del Puente de Chirajara, ambos tras los colapsos.

Ambos colapsos fueron registrados por cámaras y sus imágenes han dado la vuelta al mundo incendiando las redes sociales.

Viendo la cantidad de comentarios que han suscitado estos hechos, en Estructurando se nos ha ocurrido hacer un pequeño análisis de las imágenes aportando algunas ideas de lo que ha podido ocurrir en ambos casos.

En el siguiente video hemos ralentizado al máximo los colapsos para poder apreciar lo que sucedió:

Es obvio que pretender dar una conclusión de lo que ha podido pasar viendo unas imágenes que duran apenas unos segundos es toda una temeridad. El objetivo de este post no es deducir lo que pasó, sino dejar sobre la mesa algunas ideas que se desprenden de las imágenes captadas. Creemos que puede ser interesante, a nivel divulgativo, hablar de lo sucedido y sobretodo, el disponer, con este post, de un lugar donde podáis dejar vuestros comentarios y así enriquecernos con más puntos de vista. De hecho, en el post que publicamos ya hace algún tiempo llamado “Colapsa pasarela atirantada en Bogotá durante la prueba de carga” se ha convertido en todo una colección de opiniones muy enriquecedoras de lo que pasó con aquella pasarela gracias a vuestros comentarios.

Dicho esto, analicemos lo sucedido.

Colapso del Puente Chirajara.

El puente Chirajara es un puente atirantado en construcción en la autopista al Llano, parte de la Ruta Nacional 40 de Colombia, que conecta a las ciudades de Bogotá y Villavicencio.

Lo primero que podemos apreciar en el vídeo del colapso es que los tirantes más cercanos de la pila, tanto en el lado del voladizo como en el de aproximación, pierden tensión.

Justo después de que los cables perdieran tensión, la pila, en el lado más alejado de la cámara, desciende mientras que el otro lado permanece inmóvil. En este punto realmente la estructura tiene un fallo total pues esta pila tipo diamante tenía, como puede apreciarse en la siguiente fotografía, macizado el fuste por debajo del tablero (tímpano):

Otro tipos de pilas diamante para puentes atirantados pueden tener la pila abierta (sin tímpano) debajo del tablero, como por ejemplo:

Pilas diamantes en puentes atirantados

A la izquierda, Puente Atirantado Jesus Izcoa Moure, Naranjito, Puerto Rico, y a la derecha el Puente Baluarte en Mexico. Ambos con pilas diamantes sin tímpano entre fustes.

Sin embargo, el Puente Chirajara tenía un tímpano que realmente no cumplió con su objetivo, mantener los dos fustes de la pila, unidos. En los siguientes fotogramas se puede observar que los fustes de la pila se abren, sin descender lo que puede indicar que el cimiento de la pila no cedió, si no que la unión que ofrecía el tímpano a los dos fustes o no fue suficiente o no fue correctamente ejecutada. De hecho, se puede apreciar un surco en uno de los fustes donde debería estar la unión con el tímpano:

Por tanto, nuestra opinión es que debido a unos esfuerzos descompensados (ya sea por el viento pegando a todo el tablero en voladizo, descompensación lateral de los tiros de los tirantes o algún giro en la cimentación) se produjeron unas tracciones importantes intentando abrir los fustes inferiores que el tímpano no fue capaz de resistir.

Una vez los fustes se “despegaron” del tímpano, el colapso era inevitable. Se abrieron dejando caer toda la pila.

Por último, sólo comentar el buen comportamiento del cimbrado del vano de aproximación que aguanta hasta el último momento:

Colapso de forjado en la Bolsa de Valores de Jakarta (Indonesia).

El forjado involucrado en el accidente de la Bolsa de Valores, estaba compuesto por vigas metálicas aligeradas Boyd y sustentadas por tirantes metálicos a un nivel superior.

 

En el vídeo a cámara lenta vemos como una aglomeración de personas (alumnos de un instituto que estaban de visita), se concentra para entrar en una de salas del edificio.

En un momento dado, parece que uno de los tirantes, el señalado con la letra A, deja de funcionar cediendo su carga al tirante mas cercano, el señalado con la letra B. Este último, no es capaz de resistir su carga mas la que le llega al no funcionar el tirante A y falla también, cediendo toda su carga al tirante C. De igual manera, el tirante C ahora empieza a soportar su carga mas la que le viene de B que a su vez llevaba carga de A…. como veis, un colapso progresivo o efecto cremallera.

¿Donde vino el primer fallo? Si observamos el vídeo, parece que la mayoría de los tirantes fallaron por el anclaje en nivel superior. De hecho, se puede observar la placa de anclaje de los tirantes en todos ellos (menos en el D, que en ese caso parece fallar en la unión con el forjado):

Pero si observamos el vídeo desde otro ángulo:

Podemos observar que los primeros tirantes en fallar lo hacen por la unión entre el forjado y el propio tirante.

Por tanto, nuestra opinión es que un primer tirante falló en su unión con el forjado y eso originó un colapso en cadena de los demás tirantes que no parecían estar tampoco muy sobrados tanto en su unión con el forjado como su unión con el nivel superior. El que los tirantes fallaran tanto en la unión con el forjado como en su unión con el nivel superior me hace sospechar que las cargas en el cálculo estaban infravaloradas.

Por cierto, este caso me recuerda horrores al caso del “Colapso y derrumbe de las pasarelas del hotel Hyatt Regency” del que ya hablamos hace tiempo y donde explicamos el origen del fallo en base a los resultados de las investigaciones y un análisis mediante elementos finitos.

Espero que con este post hayamos arrojado unas pinceladas de lo que pudo ocurrir en ambos accidentes y lo que, con pericia, se puede llegar a ver en los vídeos.

Finalmente serán las investigaciones de las autoridades, que tendrán mil datos más de lo ocurrido, las que darán una conclusión fiable de lo sucedido. Hasta entonces dejamos abierto este post a vuestros comentarios para todo lo que queráis aportar. Estaremos atentos para ampliar el post con las conclusiones oficiales en cuando aparezcan.


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José Antonio Agudelo Zapata

Ing. Caminos, Canales y Puertos y Máster de Estructuras por la Universidad de Granada. Cofundador y responsable de Estructurando.net

16 Responses to Un lunes negro para la ingeniería estructural: colapso del Puente Chirajara y de un forjado en la Bolsa de Valores de Yakarta.

  1. Anónimo dice:

    En el puente la pila pasa de ser hiperestática a ser un mecanismo como bien dices por la rotura del diafragma inferior.

  2. Muy buen análisis inicial, enhorabuena.
    A ver qué van diciendo las investigaciones, especialmente del caso de Chirajara, que parece menos obvio.

  3. Manuel Luces dice:

    Buen análisis el del Puente. He visto discusiones por facebook, desarrolladas por expertos de América. Pero su análisis es claro y aproximadamente acertado, muy bien apoyado con el análisis del video. Detalle si el de los tirantes.

  4. Paco Molina dice:

    FELICIDADES José Antonio, muy claro el análisis a partir del video, ojalá se pueda determinar claramente el fallo estructural que permita en un futuro corregir errores tanto de diseño como de ejecución.

  5. jgbenitez dice:

    Excelente análisis. Saludos

  6. David R. dice:

    Buen analisis. Solo aclarar que la cimbra del vano de retenida estaba practicamente retirada. Esto acorde a la enteevista de uno de los soldadores que sobrevivio. En el video la descarga de los primeros tirantes puede obedecer al fallo inicial. Segun la entevista comentada se escucho un sonido fuerte un par de minutos antes de colapsar y luego se vino abajo.

  7. Manuel Rojas dice:

    Muy interesante el análisis de ambas roturas.Enhorabuena.

  8. Jorge Salamanca dice:

    Interesante análisis, gracias por compartirlo.

  9. Julio Ching Wong dice:

    Colapso del puente Chirajara
    Coincido con su comentario sobre este episodio triste para la Ingeniería.
    Los puentes tensionados durante la construcción constituyen una estructura predominantemente isostática que se mantiene en equilibrio sobre el pilón soportando los tramos del tablero que se van suspendiendo de los tirantes en forma progresiva a cada lado del pilón, y manteniendo la estabilidad con los cables de retención asegurados en los bloques de anclaje en los extremos y con el balance que producen las cargas del tablero que se procura produzcan una resultante lo más cercana al eje vertical del pilón para suprimir cualquier excentricidad excesiva, que pudiera generar flexiones o pandeo.
    Los pilones están apoyados en los macizos de cimentación que tienen soportes en pilotes, tienen una configuración romboidal con una prolongación vertical en la parte superior que contiene el conjunto de tirantes con distribución tipo arpa. Los ángulos intermedios están unidos por un elemento horizontal un poco debajo de la plataforma del puente cuya finalidad es mantener la configuración triangular hacia arriba y por debajo del romboide. El triángulo inferior ha sido diafragmado con una placa de concreto cuyo contacto con los brazos del rombo no parece solidario y puede decirse que no aporta mucho al sistema. Los dos brazos superiores del romboide es de una configuración “tipo arco atirantado” hiperestático.
    De las fotos y videos que se pueden visualizar del momento del inicio de la caída del Puente Chirajara se puede constatar lo siguiente:
    1. El tirante horizontal del triángulo superior a nivel del tablero se arranca y el triángulo se abre con lo que el sistema de cables se debilita empezando a perder tracción primero en los más cercanos al pilón lo que progresivamente conduce al colapso.
    2. Las fracturas en las uniones de los elementos del triángulo muestran una rara limpieza, sin mostrar detalles de la armadura que considero no se corresponden con las necesidades para resistir los grandes esfuerzos de flexocompresión que deben soportar en esas partes.
    3. No parece que pequeños asentamientos puedan desestabilizar este tipo de estructura, que no han mostrado movimientos importantes en la base.
    Es necesario revisar minuciosamente el diseño de ingeniería del puente, el efecto de la ejecución, los métodos empleados y los efectos que producirán en cada etapa hasta la conclusión de los trabajos y luego las pruebas de carga.

  10. Gabriel dice:

    Buen artículo amigos, les dejo acá una pequeña exposición del tema hecha por un ingeniero colombiano, su hipótesis se basa en la falla por pandeo del pilón principal por causa de la esbeltez del mismo y la falta de rigidez de la cimentación. Saludos desde Venezuela

    http://www.erosion.com.co/presentaciones/category/87-ing-colombia.html?download=628:chirajara

  11. J.R.Perronet dice:

    Alguien debería echar un vistazo al plano de pretensado del travesaño de arriostramiento horizontal del pilono (la diagonal del diamante bajo el tablero).

    A lo mejor descubre por qué no hay que hacer que la ingeniería española compita con la colombiana.

  12. La viga transversal en la diagonal del rombo horizontal, debajo del tablero trabaja a tracción cuando no hay diafragma y por eso suele diseñarse pretensada. En el caso del puente de Chirajara había diafragma y habría sido muy importante que si la viga traviesa iba pretensada este pretensado se introdujera antes de ejecutar el diafragma; porque si no el diafragma impediría que la traviesa se comprimiera y deformara, de manera que impediría actuar al pretensado.
    Así que en la investigación seria muy importante aclarar:
    1) Si el proyecto llevaba pretensado en la viga traviesa de la torre que había debajo del tablero.
    2) Si la ejecución de ese pretensado se hizo antes o después de ejecutar el diafragma inferior e la torre.

    • Franklin Fitzgerald dice:

      Hi, segun la interventoria ,esa viga fue la que fallo, y realmente esta sometida a flexion en su luz y a una tension terrible, (componentes horizontes) axial se podria decir ,por eso han recomendado demoler la otra parte . Los expertos no han dicho nada acerca del diseno de esa viga, simplemente armada? , no creo , debe ser postensada .El diafragma triangular , no es estructural segun dicen , no ayudo.

      Muy bien .

  13. Ignacio Pulido dice:

    Buenas a todos,

    Me da que el fallo, lo tenemos todos bastante claro….. aunque me voy a permitir alguna nueva idea:

    – como estimación, el fallo se produce con ¿el 70%? del peso propio. Asumiendo que carga muerta y sobrecarga sea un 50% del total y poniendo un coeficiente de seguridad de 1,35 y el del acero de 1,1 quiere decir que ha roto a un 20-25% de la carga característica de diseño. Telita!!!!

    – con tímpano o sin él, el equilibrio del diamante, se produce en el nudo. No se porqué me temo que hay un modelo de elementos infinitos de la pila, con elementos placa para el tímpano y, salvo que uno fisure, el equilibrio en elástico se produce a lo largo de todo el tímpano, mientras q la realidad estructural no es esa, pues el desvío está donde está.

    – ¿qué controles ha llevado el proyecto y la supervisión para que una cosa casque al 30% de su carga de diseño? Experiencia del Proyectista, independent checker, supervisión, oficina técnica de obra, creo que no ha fallado un eslabón, sino toda la cadena.

    – ¿qué vamos a hacer con el otro tablero? Soluciones técnicas, se me ocurren varias, pero hay que ejecutarlas y poner vidas a trabajar al lado de algo al límite y de rotura frágil…..

    Por cierto, una cosa que me parece genial de este tema es el que se pueda tratar abiertamente y que haya datos relevantes (vídeo) que permitan aprender a la comunidad científica, hechos que habitualmente se tapan o no se difunden adecuadamente.

    Un saludo y muy buen artículo.

    Ignacio Pulido

  14. interesante

    ahora pregunto ¿si la pilas tipo diamante hubieran sido mas grande aun así hubiera existido la probabilidad de colapso?

  15. Anónimo dice:

    Es triste, pero esas cosas hacen espabilar a los ingenieros. Toques de atención. Como los terremotos. Recordatorios de que un simple error profesional puede matar a una o muchas personas.

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