Colapso Puente Topara

O. M UROY

Ingeniero Consulto

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COLAPSO DEL PUENTE TOPARA ALBUM FOTOGRAFICO

El presente Informe se ha preparado, casi exclusivamente, en base a las fotografías del archivo adjunto Las fotografías se han extraído de las páginas web, que se publicaron sobre este asunto en esos días (17/7/2015 y siguientes) En el croquis de vistas fotográficas se muestra la orientación de las vistas fotográficas SECUENCIA PROBABLE DE SUCESOS

1. Hay señales visibles de disfunción de las péndolas, se observan marcas pintadas en la parte inferior de casi todas las péndolas, (ver Foto N° 1D, detalle 1), probablemente fisuras o rajaduras y que no son recientes A partir del 2° evento, todos han ocurrido o currido el mismo día (17/7/2015) y momento que ha cruzado el camión cargado (44.8T), por el puente 2. Hay un desprendimiento limpio de las péndolas en su conexión con el arco, (ver Foto N° 2A, detalle 2). Se observa la cara superior y los costados de la parte superior, completamente limpios y lisos, sin trazas de desgarramientos o rajaduras de su conexión con el arco 3. Sin el sustento de las péndolas, se produce la rotura del arco en el centro (ver Foto N° 2A, Foto N° 3A, detalle 3) 4. También, simultáneamente con la rotura del arco, y por el peso del camión, se produce la rotura de la viga, cerca del centro (ver Foto N° 3A, detalle 4) y se desploma el tablero 5. Con el arco quebrado, sus partes del lado sur se desploman e impactan contra las péndolas (ver Foto N° 3A, detalle 5) 6. Las partes del lado norte del arco, se quiebran cerca de sus arranques (ver Foto N° 1A, detalle 6)

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FOTO N° 1A

FOTO N° 1D

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FOTO N° 1A

FOTO N° 1D

FOTO N° 2A

FOTO N° 3A

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CAUSAS DEL COLAPSO DEL PUENTE

1. La causa primordial de esta falla catastrófica, es el deficiente diseño y/o construcción de las conexiones entre las péndolas y los arcos 2. La disfunción en estas conexiones, ha desencadenado la falla de los arcos y de las vigas y el tablero, seguido inmediatamente, del colapso total del puente 3. Si bien, el camión cargado ha iniciado los eventos de la falla final, la carga de diseño, según el Reglamento AASHTO, es muchísimo más alto: Carga de servicio: 2x33.3T+50.00mx2x0.97T/m=161.4T Carga última: 2x33.3Tx1.75x1.33+50.00mx2x0.97x1.75=321.0T

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CAUSAS DEL COLAPSO DEL PUENTE

1. La causa primordial de esta falla catastrófica, es el deficiente diseño y/o construcción de las conexiones entre las péndolas y los arcos 2. La disfunción en estas conexiones, ha desencadenado la falla de los arcos y de las vigas y el tablero, seguido inmediatamente, del colapso total del puente 3. Si bien, el camión cargado ha iniciado los eventos de la falla final, la carga de diseño, según el Reglamento AASHTO, es muchísimo más alto: Carga de servicio: 2x33.3T+50.00mx2x0.97T/m=161.4T Carga última: 2x33.3Tx1.75x1.33+50.00mx2x0.97x1.75=321.0T Más aún este camión de 44.8T era de 6 ejes 4. De tal manera que, un puente bien diseñado y construido, de acuerdo con los Reglamentos vigentes, no hubiera fallado con estas cargas, de esta manera 5. Puede darse el caso, que un puente nunca llegue a soportar las cargas de diseño, si consideramos los factores de seguridad superiores a 2 OTRAS DEFICIENCIAS QUE SE HAN PODIDO DETECTAR

1. Las conexiones entre los arriostramientos metálicos y en la parte superior de los arcos, no tienen pernos de anclaje (ver FOTO N° 2A) 2. Se puede observar un deficiente recubrimiento de las armaduras del arco en sus arranques (ver FOTOS 1A, 1B, 3D y 4B) 3. Deficiente calidad del concreto en la losa del tablero, extremos de apoyo, como se observa en la FOTO N° 1F DEFICIENCIAS EN EL PUENTE GEMELO

1. Debido a que las fotos de detalles se han enfocado en el puente colapsado, no se tienen buenas vistas del Puente gemelo 2. Apenas se puede distinguir las marcas pintadas, similares a la descrita en el punto 1. de la Secuencia probable de sucesos, en las fotos N° 1D, 2A, 3D y 4C 3. Aunque en menor cantidad, extensión y tamaño, estos han sido señales precursoras al colapso total del otro Puente 4. Como lo más probable es que sea el mismo diseño para los dos puentes, lo más recomendable es también la demolición del puente gemelo

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VULNERABILIDAD DE LOS ARCOS ATIRANTADOS

1. La Administración Federal de Carreteras de los Estados Unidos emitió en 1978 una nota de advertencia referido a puentes en arco atirantados metálicos sobre dos aspectos 2. Primero, sobre la calidad de las soldaduras en las conexiones entre el arco y las péndolas y viga inferior atirantada 3. Segundo, el mecanismo de falla de este tipo de estructuras, debido a la ausencia de elementos redundantes que propicien la formación de rótulas plásticas de fluencia, que puedan advertir su inminente falla y no se produzca un colapso total y violento de la estructura

De la Enciclopia WIKIPEDIA, artículo sobre ARCOS ATIRANTADOS Problemas[editar] 1. En un aviso de 1978 emitido por la Administración Federal de Carreteras de Estados Unidos (Federal Highway Administration, FHWA), se señalaba que los puentes en arco atirantados eran susceptibles de tener problemas causados por soldaduras deficientes en la conexión entre el arco costal y las vigas de empate, y en la conexión entre el arco y los vínculos verticales. Además, los problemas con soldaduras electroslag (electroslag welds, o ESW), aunque no aislen los puentes en arco atirantados, dan como resultado reparaciones molestas, costosas y que llevan bastante tiempo. La estructura en su conjunto fue descrita como no redundante; el fracaso de cualquiera de las dos vigas atirantadas se traduciría en el fallo de toda la 2

estructura.

Volver arriba ↑ Federal Highway Administration (28 de septiembre de 1978). «TIED ARCH BRIDGES: T 5140.4». Consultado el 22 de julio de 2008.

Technical Advisory Tied Arch Bridges September 28, 1978

T 5140.4

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PURPOSE

To acquaint the Federal Highway Administration and States with problems recently associated with tied arch bridges and to emphasize the need for a thorough evaluation of alternate designs which provide more redundancy. The problems associated with these structures will also be made known. BACKGROUND

1. Tied arch bridges have experienced lamellar tearing in the hanger connections to the arch rib, due primarily to high restraint in the welded connections. Cracking has also been observed at weld details in the tie girder at floorbeam locations, and in the floorbeams at locations where diagonal struts have been provided from the bottom of the floorbeam to the stringers supported on top of the floorbeam. 2. Several tied arch structures have been fabricated with electroslag welds in the tie girders and have required bolted splice repairs to the tie girder. 3. Although these problems with electroslag welds are not indigenous to tied arch bridges, the serious consequences of weld cracking associated with the tie girder of a tied arch structure should not be overlooked. Repairs to rectify the above fractures have been very costly, time consuming and in many cases have inconvenienced the traveling public. 4. While the tied arch structure may be economically competitive with other alternate designs, it is one of the most nonredundant structures, relying entirely on the capability of two tie girders to accommodate the total thrust imposed by the arch ribs. 5. The effect of rib shortening in a tied arch is accentuated by the effect of tie lengthening and hanger stretch and the resultant moments in both the rib and tie girder can be largely eliminated by proper camber, provided the fabrication and erection account for this. If fabrication and erection procedures are such that reversing moments are not introduced into the structure, the actual stresses in the final structure may be quite different than designed. RECOMMENDATIONS

Preliminary and detailed development which involves a tied arch structure should be given careful consideration in light of the previous comments. Existing structures having similar details should be inspected carefully, especially the tie girders. W. J. Wilkes, Director Office of Engineering

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EL ARCO ATIRANTADO ES UN ARCO VERDADERO?

Según la definición de arco verdadero (true arch) que figura en la Sección 6, Estructuras de Acero del Reglamento AASHTO, el arco atirantado no sería un arco verdadero El arco atirantado es en realidad una estructura reticulada, cuya brida superior en compresión tendría forma curva En el croquis siguiente se muestra cómo evoluciona un reticulado típico de peralte constante al arco atirantado (reticulado con brida superior curva) Pero más allá de esta cuestión semántica, existe un criterio de fondo que lo diferencia y es que el arco verdadero se concibe con una configuración curva de tal forma que se eliminen o disminuyan los momentos de flexión, cuando se somete a cargas verticales. Así las secciones del arco funcionan básicamente a esfuerzos axiales, consiguiéndose la distribución de esfuerzos más eficiente en la sección. La curva directriz del arco con la que se equilibran las cargas actuantes, se llama curva funicular Un puente está sometido a cargas variables de tránsito, por lo que se tendría funiculares variables para cada caso de carga, por lo que se tiene que fijar el estado de cargas más representativo ó crítico para encontrar una funicular, tal que los otros casos de carga, produzcan curvas funiculares de cargas que se desvíen lo menos posible de la directriz seleccionada Sin embargo, mientras más largo sea el puente, (en arcos de concreto se han alcanzado los 400m y en arcos de acero ya se superan los 500m), el peso propio y peso muerto se hace predominante y el efecto de las cargas variables de tránsito sería insignificante En el puente de Gladesville, de 305m de luz entre arranques, se calculó la curva funicular y se encontró que la excentricidad por la variación de las cargas, eran menores de 2.5cm Este puente fue construido como un puente romano de la antigüedad, usando dovelas prefabricadas, que se montaban sobre el falso puente y no tiene ninguna armadura de continuidad. El arco se sostiene solamente por su estado de compresión y un pretensado inicial con gatas chatas (flat jacks)

Puente de Gladesville, Sydney, Australia Montaje de las dovelas prefabricada sobre el falso puente

Puente de Gladesville, Sydney, Australia Vista panorámica del Puente terminado

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