Colapso y derrumbe de las pasarelas del hotel Hyatt Regency

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El hotel Hyatt Regency de Kansas City se inauguró el 1 de julio de 1980, el vestíbulo principal lo formaba un atrio de varias plantas conectadas por pasarelas colgantes. Sus dimensiones eran unos 37 metros de largo y su peso aproximado era de unos 29.000 kg.

Al año de su inauguración, durante una fiesta en el hotel en la que se congregaron cerca de 1500 personas, dos de estas estructuras se desplomaron sobre el baile, provocando más de 114 muertos, 216 heridos y un coste económico de millones de dólares.

En el post de hoy analizaremos las causas de dicho accidente y calcularemos el proceso de colapso de las pasarelas con modelos de elementos finitos creado con CivilFEM Powered by Marc.

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Las investigaciones realizadas tras el accidente demostraron que el suceso ocurrió porque las pasarelas no fueron instaladas como originalmente se proyectaron pues hubo un cambio en el diseño original en las uniones.

Las pasarelas se encontraban suspendidas mediante unos tirantes; en el diseño inicial un único tirante atravesaba la viga metálica cajón (creada mediante el soldado de dos perfiles en canal MC 8×8.5) de forma continua conectando por encima con el techo y por debajo con la pasarela inferior. En lugar de este diseño se optó por desdoblar los tirantes en otros más cortos con un sistema doble de varillas y tuercas que tuvo el efecto de duplicar la carga de la unión superior  provocando que esta conexión sólo aguantara el 30 por ciento del peso mínimo estipulado.

La ilustración de la izquierda  muestra el diseño original, el cual fue finalmente desestimado por problemas técnicos y su elevado coste y tiempo. En el diseño original, la tuerca solo recibía una carga P de la viga mientras que la carga procedente de la pasarela de la planta inferior se transmitía por el tirante. Con el cambio de diseño, la carga de la planta inferior se transmite a la viga y, por tanto, la carga sobre la tuerca era el doble.

Para analizar el fallo estructural hemos realizado, en CivilFEM Powered by Marc, varios modelos de elemento finitos.

1. Elementos viga con diseño original y modificado.

Inicialmente hemos generado un modelo de elementos viga y barra por cada configuración, el estado original y modificado. Estos modelos son elásticos lineales y sirven para ver las posibles diferencias en la distribución de cargas y esfuerzos entre los dos modelos y comprobar si la estructura de vigas cumple con la norma.

Sobre estos modelos, se han aplicado las cargas correspondientes a su uso, con sus respectivos coeficientes de mayoración, y se ha chequeando según norma. Del chequeo según el Eurocódigo 3 se puede observar que el tramo de viga situado entre los dos tirantes pasa de tener un cortante de 213,2 KN a 477,9 KN y deja de cumplir con el criterio a cortante al pasar de 0,73 a 1,64 (no cumple si es mayor que 1).

En las siguientes imágenes se representa el esfuerzo cortante y el resultado del criterio a cortante del EC-3:

Aunque, al tratarse de una unión es necesario realizar un modelo detallado no lineal para una correcta evaluación, con este análisis podemos descartar que el colapso fuera debido al fallo del resto de la estructura metálica de vigas que soportaba las pasarelas.

2. Elementos sólidos con no linealidades del material.

Para un correcto análisis de la unión, hemos realizado un modelo con elementos sólidos y comportamiento no lineal del acero, donde se puede observar como la unión falla por plastificación de las alas inferiores de la unión en el apoyo con la tuerca produciéndose el colapso de las pasarelas:

Estos resultados coinciden con las fotos de la inspección realizada in situ tras el colapso:

En la siguiente imagen se aprecia por dónde colapsó la unión:

Con el modelo creado podemos representar los desplazamientos verticales frente al porcentaje de la carga aplicada y podemos observar que el colapso se produce para un 36% de la carga total aplicada.

Por tanto, se puede establecer que el colapso se debió  a una modificación las uniones de los tirantes a las pasarelas que duplicaban los esfuerzos sobre las vigas de soporte. Además, las vigas de soporte utilizadas sólo aguantaban aproximadamente el 36 por ciento del peso total de aquel fatídico día.

Espero que este pequeño ejemplo de “ingeniería forense” con modelos de elementos finitos sirva para poder explicar lo que pasó en esta tragedia y aprender del error para evitar accidentes en el futuro.


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Flecha-roja

15 Comentarios

    • En el primer gráfico se ve claramente que al separar el tirante en dos partes se cambió la disposición de las fuerzas. En el tramo inferior y en el superior las fuerzas son equivalentes pero en la tuerca que soporta el segundo nivel se cargaron los pesos de los dos pisos lo que produjo la falla del perfil de soporte por la mayor fuerza en la tuerca. La solución pudo ser colocar unos manguitos roscados para unir las dos partes o reforzar el perfil de soporte en los puntos de apoyo de las tuercas. Esta fue una falla por descuido y malas decisiones del constructor y la supervisión. Este caso recibió gran difusión, lo leí en Reader Digest, por las pérdidas personales y materiales.

  1. Estos siniestros pasan de manera más frecuente, a escalas diferentes, pero no se llegan a publicar, siempre por causas similares o parecidas:cambios en el diseño al momento de construir, utilización de materiales y elementos no adecuados, o la combinación de ambos. En la mayoría de los casos, sin consultar con el Ing. Estructurista. Aquí en Venezuela son muy comunes estos casos de colapso de estructuras metálicas y de hormigón armado

  2. Excelente trabajo! Es sorprendente ver el avance de las técnicas y programas estructurales, que mediante un buen modelado pueden simular la realidad. Sobre el error puede comentar, que es el reflejo de la improvisación.

  3. En mi criterio la falla se debió a una falta de conocimiento en lo que a flujo de fuerzas se refiere. Si era necesario un tensor inferior de 1 1/4″ , el superior ha debido ser de
    1 3/4″. La viga cajón compuesta por dos canales de 8x 8.5 “, han debido reforzarse
    mediante una plancha de 6″ x 1/4”, en todo el perímetro de la unión. Esto me lo indica mi experiencia en este tipo de obras. Lamentable el suceso pero de ello hay que aprender. FAVOR PUBLICAR. Gracias

  4. Lo que falló es la falta de conocimiento del proyecto original en cuanto no se dio cuenta de que era imposible fabricar las varillas roscadas del caso dado la longitud de las mismas y posteriormente la modificación sin la aplicación del diagrama de cuerpo libre que le dicen

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