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sábado, 18 de marzo de 2017

CUANDO LAS ESTRUCTURAS CAEN: PUENTE LA SOLIDARIDAD (PERU, MARZO 2017)


     En Perú, el jueves 16 de marzo de 2017, un puente peatonal que unía los distritos de San Juan de Lurigancho y El Agustino colapsó debido a la crecida del río Rimac.




     Éste puente atirantado y asimétrico fue construido en el 2010 por la municipalidad de Lima, el mismo presentó varios aspectos interesantes entre los cuales se pueden destacar:

   1. Diseño no muy eficiente y con poca redundancia.
El diseño de este puente es asimétrico. Solo en uno de sus lados contaba con cables que tensionaban y cargan la estructura, llevando el peso hacia el mástil.

   2. Suelo de Cimentación.  
Una parte estaba compuesto por relleno, lo que lo hace especialmente vulnerable al lavado de finos y socavaciones de sus partículas constitutivas.

   3. Tipo de Cimentaciones.
Tal vez por tratarse de un puente peatonal donde la carga muerta es un alto porcentaje del peso total de la estructura se sintieron confiados de usar cimentaciones superficiales, sin pensar en una posible socavación del terreno. 

     Causa del colapso:  El suelo socavado por el río invalida las hipótesis estáticas planteadas inicialmente para el apoyo de la derecha (se liberó la restricción vertical en ese punto), lo que genera un desequilibrio en la estructura. El apoyo opuesto termina soportando más carga y al final cede.





¿Cómo se pudo evitar el colapso?

Se pudo construir una cimentación profunda previendo la socavación del terreno (pilotes), también pudo hacerse estructuras de protección para evitar la socavación  del suelo. 


Definitivamente se cumple aquello que "Las estructuras se comportan como se construyen, no como se modelan". Nos vemos, hasta la próxima estructura colapsada.

lunes, 31 de octubre de 2016

CUANDO LAS ESTRUCTURAS CAEN (VIDEO): CAE PUENTE EN ITALIA (OCTUBRE, 2016)


Este puente, que une las ciudades de Milán y Lecco, se derrumbaba en el momento en el que circulaba sobre él un camión de 108 toneladas, a las 05:20pm de la tarde hora local del viernes. Las autoridades han abierto una investigación sobre el suceso.

A continuación se presenta el registro en video de cómo falla un puente en italia cuando pasa sobre éste un camión cargado.





“Al parecer el puente tenía precedentes preocupantes. Hace 10 años ya se había registrado problemas y situaciones de peligro”, cita el fiscal de Lecco, Antonio Chiappani.
Anas, la compañía estatal que gestiona la red viaria del país, ha acusado a las autoridades locales de no actuar con la rapidez necesaria después de que les pidiera que cerraran el puente a las dos de la tarde, cuando sus trabajadores detectaron problemas.

domingo, 30 de octubre de 2016

CUANDO LAS ESTRUCTURAS CAEN: REGISTRADO EN VIDEO COLAPSO DE NAVE INDUSTRIAL EN TEXAS



En abril de 2015 en la Escuela Superior Argyle en Texas se registró el colapso de una nave industrial de grandes luces, la cual estaría realmente destinada para el uso deportivo del instituto.

Colapsó en el proceso de construcción, a las 07:30am ante unas ráfagas de viento de bajas velocidades. El hecho produjo un (1) muerto y tres (3) heridos. 

La estructura, enteramente en perfiles metálicos, era parte de un paquete de bonos de $ 45 millones para mejorar las instalaciones deportivas de la Escuela. La construcción  fue hecha por Northstar Group Constructores y había estado en marcha durante unos tres meses.


A continuación se muestra el video del colapso donde se puede notar cómo pórtico tras pórtico se va desmoronando.



¿Qué causó el colapso?

¿Fue error de diseño? NO. El colapso fue debido a que torpemente el constructor no había colocado ninguno de los arriostramientos ni en los laterales ni el techo, haciendo terriblemente inestable la estructura ante el viento. Un error que cualquier estudiante de ingeniería hubiese detectado.

Otro elemento estructural que ayudó al colapso fue el hecho de que las columnas no eran prismáticas, trayendo como consecuencia que los momentos flectores en las bases de las columnas fueran muy pequeños en ambas direcciones, no extrañando que las platinas de anclaje se hayan diseñado a sólo carga axial sin considerar nada de momento (práctica común en éste tipo de estructuras).  Esa hipótesis trabaja bien siempre los pórticos tengan sus arriostramientos y contravientos colocados.

Como podemos destacar, se cumple aquella máxima que cita: "Las estructuras no se comportan como se modelan, sino como se construyen".

¿Qué aprendimos con éste hecho?

Que es importante que al constructor sepa los principios de un correcto montaje de estructura metálica, el no colocar los arriostramientos sino al final de la construcción fue un error garrafal. Siempre se deben arriostrar las estructuras metálicas, sino harán de las suyas nuestras amigas las cargas de viento. Otro caso parecido sucedió con "LA ESCOLLERA" un edificio en Cartagena de Indias, el cual además de tener errores en las conexiones, no estuvo arriostrado. Por supuesto colapsó. Pero esa, es otra historia. Hasta el próximo artículo mensual.

sábado, 15 de octubre de 2016

CUANDO LAS ESTRUCTURAS "NO QUIEREN" CAER: CASO DEL PUENTE BROADWAY (OCTUBRE 2016)

Figura 1. Vista de la detonación controlada.


   Por lo general se plantean en éste Blog casos de estructuras que caen antes que el estimado de su vida útil haya llegado.  Sin embargo, el día de hoy se plantea un caso un tanto opuesto, pues se trata de una estructura que se trató de demoler y se resistió al proceso de implosión al cual fue sometida.


   El caso en específico ocurrió ésta semana y se trata del puente Broadway en Arkansas, USA.  Las autoridades del estado intentaron demoler el puente de 93 años de edad, el cual une el sur y el centro de la capital del estado, Little Rock, con una carga de explosivos.

   El puente era de estructura metálica (acero) con uniones empernadas, específicamente un puente de arco con tablero intermedio. De más está comentar la alta resistencia que presentan las estructuras bien diseñadas en arco.

   Bien, resulta que el estallido sólo debilitó los miembros del puente y luego los obreros debieron pedir la ayuda de una grúa la cual finalmente logró hacer caer la construcción.


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Video 1. Implosión del puente

   Tomó casi cinco horas, pero el puente finalmente cayó en la tarde  del martes 11-10-2016. Los ingenieros encargados manifestaron que se hizo el procedimiento correcto, pero que simplemente la estructura no cayó.



Video 2. Caída efectiva del puente.


   Da para reflexionar el que algunas estructuras de muchos años se resistan a caer y otras más recientes, simplemente caen. Demostración que los principios estructurales originarios y de sentido común siguen vigentes actualmente. Hasta una próxima publicación.

domingo, 28 de agosto de 2016

DISEÑOS ORIGINALES MODELADOS POR EL ING. ANTONIO LEÓN

     A continuación imágenes de algunos modelos originales en los cuales he trabajado. Modelados en diversos software de cálculo estructural, entre ellos: ROBOT, SAP2000, ETABS, CYPECAD y CYPE 3D. Por razones de privacidad de clientes no se puede especificar a qué obra pertenecen.







 












domingo, 21 de agosto de 2016

CUANDO LAS ESTRUCTURAS CAEN: PUENTE FERROVIARIO EN CHILE (AGOSTO, 2016)



     El 18 de agosto, mientras pasaba un tren de carga sobre él, colapsó el puente metálico sobre el río Toltén en Chile, Pitrufquén región de La Araucanía.

   Se trataba de un puente en estructura metálica, constituido básicamente por tablero con cerchas inferiores y cables colgantes.

   El puente tería un largo total de 450 metros, compuesto de 9 tramos de 49 metros cada uno y una altura sobre el río de 20 metros.   Por otra parte, el tren que pasaba de 25 vagones, sólo cayeron 6 vagones al río. 3 de los carros cargaban soda cáustica y 2 petróleo.




   ¿Cuáles fueron las causas del colapso? Las autoridades investigan pero anticipadamente puedo manifestarles que un dato importante es que el puente fué inaugurado en 1898, por lo que lógicamente la causa más probable de su desplome sea los efectos de fatiga, tan debilitantes en las estructuras de acero motivado a las cargas  móviles repetitivas y de inversión de esfuerzos. Ésto por supuesto aunado a la falta de inspección y mantenimiento del puente.

Nota adicional sobre la fatiga: 

   Fatiga en estructuras metálicas: se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas. Destacándose que las cargas dinámicas son mucho menores a las estáticas que podría hacer colapsar la estructura. Acá se cumple que la perseverancia de una carga pequeña repetidas veces logra el colapso que no lo ocasiona una gran carga estática.



   En la anterior gráfica vemos como se reduce la tensión máxima admisible al aumento de los ciclos de carga y descarga de un acero. Luego del millón de repeticiones tiende a estabilizarse, sin embargo, la capacidad que ha perdido el material es impresionante.


   Un ejemplo más sencillo es el del trozo de alambre. Si trata de romper con sus manos un  trozo de alambre a tracción se dará cuenta  que es casi imposible  hacerlo fallar. Sin embargo si lo dobla en un sentido y luego hace lo mismo en sentido opuesto, repitiendo éste proceso unas 20 veces notará que el alambre se debilita y se rompe con cargas mucho menores a la carga estática que estaba aplicando inicialmente.

   En conclusión, era una gran obra, pero que como reza un proverbio: "Dios perdona siempre, el hombre algunas veces, pero la naturaleza nunca".

    Saludos y hasta la próxima.

domingo, 17 de julio de 2016

CUANDO LAS ESTRUCTURAS SE MUEVEN (Y NO DEBEN) RESONANCIA Y PUENTES (VIDEOS)

   La resonancia es el fenómeno que se produce cuando un cuerpo que vibra es sometido a una vibración parecida a la de su período fundamental causando amplificación sucesiva de los desplazamientos del cuerpo.

   En las estructuras, especialmente en puentes colgantes, debemos evitar que ocurra éste fenómeno; el cual es por lo general causado por acciones de sismos y vientos. Cuando ocurren resonancias se forman esfuerzos difíciles de controlar.

   Para sorpresa de muchos que creen que los defectos de resonancia son cosas de la edad antigua de la ingeniería, a continuación se presentan cuatro casos famosos de estructuras de puentes que experimentaron resonancia (2 antiguos y 2 recientes). Seguro que el segundo era el único que conocías.

   Caso 1. Puente de Broughton.
   El puente de Broughton fue un puente colgante en Manchester, Inglaterra, que en 1831 colapsó supuestamente a raíz del paso rítmico de una tropa de soldados.


   Según narran las crónicas pasaron por él 74 soldados marchando a paso redoblado causando resonancia en el mismo y haciéndolo colapsar. Sin embargo, fuentes más técnicas indican que hubo mala calidad de las conexiones y ante la carga amplificada de impacto de las 74 personas simultáneas hicieron fallar las conexiones. No obstante, a partir del hecho surgió una ley que ordenaba romper el paso rítmico a las tropas cuando cruzaran un puente o pasarela.


   Caso 2. Puente Tacoma Narrows.
Tal vez es el caso más famoso (y siempre el que más impresionaba a mis estudiantes cuando mostraba videos en clase). El 7 de noviembre de 1940, a 5 meses de su inauguración, el puente entró en resonancia con un viento de apenas 65 Km/h cuando había sido calculado para velocidades de viento mucho mayores.



   Caso 3.  Puente del Milenio.
Diseñado por el famoso arquitecto Norman Foster. Éste es realmente una pasarela que cruza el Támesis en Londres. En el 2000 al poco tiempo de su inauguración se presentaron, con la carga de 2000 personas y presencia de fuertes vientos, unas vibraciones que causaron el cierre del puente por 2 años, para poderlo rehabilitar. Se destaca que se había calculado para el equivalente de tránsito de 5000 personas.






   Caso 4. Puente de Volgogrado.
Ubicado en la ciudad rusa de Volgogrado.  Era el más largo de Europa, en mayo de 2010 presentó unas  amplitudes de oscilación estructural de más de un metro. Luego de investigaciones, el problema se subsanó al colocar amortiguadores de masa en partes estratégicas de la estructura.



   Caso Extra. Demostración de Resonancia en Puente Pequeño.
   Si les queda duda sobre los efectos de resonancia (o qué es), acá se presenta un excelente ejemplo en un pequeño puente peatonal.  Vean cómo los movimientos rítmicos o armónicos de las personas causan grandes deformaciones (y esfuerzos) en el pequeño puente colgante al coincidir sus períodos con los principales del puente. Noten cómo se amplifican los desplazamientos sin necesariamente aumentar las cargas verticales y con relativamente pocas personas ocupando el puente. Saludos y hasta el próximo artículo.



domingo, 15 de mayo de 2016

CUANDO LAS ESTRUCTURAS DEBEN CAER: PUENTE EN CHILE (Mayo, 2016) Y UN HOTEL EN USA (Mayo, 2016).

   Muchas veces pensamos que en pleno siglo XXI es imposible conseguir el caso de estructuras que se diseñen y empiecen a construir por un equipo de ingenieros y resulte que luego de una gran inversión de tiempo y dinero tenga dicha obra que terminar demoliéndose parcial o totalmente.  

   Si vamos al pasado remoto conseguiremos muchos casos, pero el día de hoy nos enfocaremos en dos estructuras de países que tienen tradición de buena ingeniería y que precisamente en éste año se ha decidido su demolición.

   Caso 1: Puente construido al revés en Chile.



   Proyectado como el primer puente basculante de Chile terminó siendo, con la intervención de una empresa Española, un fracaso de la ingeniería de dicho país.

   El Ministerio de Obras públicas de Chile concluyó que la empresa española AZVI colocó al revés el tablero.

   Se esperaba tener en funcionamiento en 2014, pero por complicaciones desde el inicio, ese puente proyectado sobre el río Cau Cau está lejos de ser terminado.

   La obra adjudicada en 2011 por un monto de 13.900 Millones de dólares, con 90 metros de largo y que uniría Isla Teja con las Ánima con tramos móviles y elevable para permitir la navegación del río, desde sus inicio comenzaría con problemas. El topógrafo Roberto Mendez involucrado en su replanteo sería detenido por ejercicio ilegal de la profesión, al presentar documentación falsa para trabajar en la empresa.

   Ese episodio pasaría como algo menor hasta que en 2014 se detectara que el puente misteriosamente sufría una desviación de 75cm entre sus eje estructural fijo y su parte móvil, por lo que cuando se cerraba se formaba un gran desnivel o bache entre un extemo y otro.

   Resulta que las etiquetas para la instalación de los brazos del puente habían sido enviados al revés desde España y absolutamente nadie se percató del error. A continuación un reportaje completo sobre el puente, hecho en Discovery Channel (Puenden verlo a partir del minuto 04:50 que comienza lo interesante para los ingenieros, reportaje hecho en el 2015, cuando no se había decidido aún demolerse).




   Una de las soluciones de planteaba la empresa española era salvar la diferencia de altura con pavimento, pero la carga muerta adicional no iba a ser soportada por el mecanismo del puente.


   Luego en pruebas de operación un pistón se rompió, evidenciándose que la calidad del acero no era la exigida en el diseño inicial.


   Posteriormente un informe de la empresa Estadounidense de ingeniería Hardesty & Hanover concluyó que los brazos del puente debían demolerse y que:  "El término de los estudios nos permite afirmar que el puente tiene que ser hecho, en lo medular, completamente de nuevo".


   Caso 2: Hotel de UltraLujo a Demoler en las Vegas

   Éste es el caso del el Harmon Hotel and Spa.  Un exclusivo hotel de Las Vegas diseñado por el Arquitecto británico Norman Foster que se encontraba en la última etapa de su construcción será demolido sin haber sido inaugurado debido a defectos en su estructura. 

   Desde sus inicios tuvo problemas en la mala instalación de los aceros de refuerzo (2008). La construcción siguió pero limitando a 25 plantas las 49 incialmente proyectadas.

   Luego en 2010 un informe técnico determinó que el hotel ante la presencia de un sismo podrían "hundirse" sobre el terreno y los trabajos cesaron hasta el 2016.

   El propietario decidió demoler el inmueble, pero por disputas legales se ha demorado mucho el proceso, el edificio se desmantelará piso por piso, lo que costará unos 11.5 millones de dólares.

   Estos casos nos enseñan a que por muy experimentado que sea un equipo de ingenieros que realicen un diseño o una construcción, nunca debemos dejar de usar el buen criterio y el sentido común.

domingo, 1 de mayo de 2016

CUANDO LAS ESTRUCTURAS CAEN: EDIFICIO EN KENIA (ABRIL, 2016)


   El colapso del edi̮ficio, que tiene unas 126 viviendas, todas con una única habitación, tuvo lugar en torno a las 21:15 de la noche en la capital de Kenia.

   El muro de la vivienda, conocida como urbanización Huruma, colapsó después de las fuertes lluvias que azotaron durante la jornada a la ciudad. El edi̮ficio derrumbado estaba ubicado entre la embajada de Rusia en el país y el Departamento de Defensa.




   Debido a una alta demanda de vivienda en Nairobi, algunos desarrolladores de propiedad no cumplen regulaciones de construcción para reducir costos y maximizar ganancias. La Sociedad Arquitectónica de Kenia ha calculado que 50% de las estructuras en Nairobi no cumplen el código de construcción.

   El presidente Uhuru Kenyatta ordenó el año pasado una auditoría a todos los edificios del país para ver si cumplen las regulaciones, después de que colapsaron ocho edificios y causaron la muerte de al menos 15 personas.

   El reporte de la auditoría realizada por la Autoridad Nacional de Construcción encontró que 58% de los edificios en la capital no eran aptos para ser habitados. La mayoría de la población de Nairobi vive en áreas de bajos ingresos o barrios marginados.

   En cualquier parte del mundo cuando no se cumplen las normativas de ingeniería ocurren desastres, a veces sin la intervención de un sismo. En éste caso por posibles socavaciones del terreno y empujes de fluídos. En éste caso perdieron la vida unas 15 personas. Hasta la próxima.

lunes, 18 de abril de 2016

CUANDO LAS ESTRUCTURAS CAEN: Caso de Puente en Ecuador (Abril, 2016)

   Ésta es la vista espacial del  puente en la avenida de las Américas en Guayaquil, el cual se derrumbó tras el terremoto de 7,8 que sacudió el Ecuador. Se ha registrado a la fecha la muerte de al menos 235 personas.



   Será interesante conocer los resultados patológicos estructurales de éste puente, los cuales seguramente arrojen insuficiencias en los requerimientos sismorresistentes en cuanto al refuerzo del acero, lo cual aparentemente ocasionó una falla frágil (cortante) por falta de ductilidad de los pilares lo que no le permitió incursionar en el rango inelástico a sus materiales componentes (concreto reforzado) condición con la que seguramente fue calculado.  Noten que las losas de concreto precomprimido aparentemente no sufrieron daños importantes, fueron los pilares o columnas las que fallaron.

   Siempre se reitera a los nóveles ingenieros: "Las estructuras no se comportan como se modelan, sino como se construyen". Hasta la Próxima.

Aparentemente el puente falla por insuficiencia de acero transversal (cortante) lo cual ocasionó una falla frágil en puntos de concentración de esfuerzos.



Los estudios patológicos en campo darán las causas exactas de la falla.

sábado, 2 de abril de 2016

CUANDO LAS ESTRUCTURAS CAEN: Caso puente en Calcuta (Abril de 2016)




   En Calcuta (India) mientras obreros construían una sección de 100 metros del puente el mismo cayó bruscamente. El paso elevado, de unos dos kilómetros, estaba siendo construido sobre una autopista en una zona comercial habitualmente muy concurrida en uno de los accesos del norte de la ciudad. 

   Hasta ahora hay 26 muertos, 92 heridos y 60 damnificados contabilizados, pero las autoridades temen que el balance de muertos sea aún más elevado, ya que no sabe cuántas personas siguen todavía debajo de los escombros.  En el lugar trabajaban todavía equipos de rescate con herramientas, detectores de vida y perros entrenados. 
  

  La Policía de Calcuta arrestó a varios empleados de la empresa constructora del puente (IVRCL), tras presentar una denuncia contra ella por "asesinato e intento de asesinato" y por un delito resultante en daños. Entre los detenidos se encuentran 2 ingenieros civiles que que supervisaban la construcción mientras se investiga su implicación en el desastre, dijo el gobierno estatal en el comunicado.


   Por su parte, un representante legal de la empresa, P. Sita, calificó el suceso de "accidente" en rueda de prensa.  
  
   Estaba en construcción desde 2009 y debía estar terminado en 2012.  Los derrumbes son relativamente frecuentes en la India debido al precario estado de las infraestructuras, mala calidad de materiales y la falta de mantenimiento en el sector de la construcción.


   En ésta última foto, noten la falla por  pandeo local del alma de la viga en voladizo del sistema de columna única que sostenía el elevado (sistema similar a péndulo invertido, sísmicamente hablando).  Causas múltiples pueden inducir ésta falla, entre ellas el exceso de compresión o un espesor insuficiente de las láminas verticales (alma) que conformaban la viga originando el pandeo, otra causa podría ser la falta de arriostramiento lateral para disminuir la luz libre (o no arriostrada) para evitar el alabeo de la lámina y para digidizarla de alguna manera. Sin embargo, pareciera totalmente atribuible a los calculistas estructurales la falla en ésta obra, a menos que la calidad del acero fuese distinta a la que se especificaron en los planos. Pero las investigaciones darán sus resultados.

   Nunca olvidemos la gran responsabilidad que tenemos como ingenieros estructurales o ingenieros de obra, pues los que pagan las consecuencia de nuestros errores son vida humanas de inocentes. Hasta un próximo tema.

domingo, 27 de marzo de 2016

UNA COSA ES LA MÁS ALTA, OTRA LA MÁS ESBELTA (TORRE BRITISH AIRWAYS)




   La relación de esbeltéz, ese concepto que define la relación entre la longitud de un elemento y las dimensiones de sus secciones transversales y por ende la rigidez de la sección transversal con su longitud total, ha sido ingeniosamente desafiada con la torre  British Airways i360.




   Ubicada en Brigton, Inglaterra, esta moderna torre mide aproximadamente 161 metros, y posee un diámetro de a penas 3,9 metros. Diseñada por el estudio Marks Barfield Arquitects, los mismos que diseñaron el icónico "London Eye",en Londres.  Esto le ha servido para romper el Récord Guinness a la torre más "delgada" (esbelta para los ingenieros) del mundo.


   La torre  aún no está abierta al público por lo que este reconocimiento la hará más atractiva para los visitantes. Contará con unas increíbles vistas panorámicas en 360 grados de la ciudad y una  hermosa e innovadora arquitectura. 

   Toda una maravilla de la ingeniería civil y mecánica. Lo que demuestra que muchas veces cuando hay recursos casi ilimitados toda obra de ingeniería puede llevarse a cabo ;)  Hasta la próxima novedad.