El pasado jueves 15 de marzo de 2018 será tristemente recordado por el impactante colapso –durante la construcción – del puente peatonal de la Florida International University (FIU), en Southwest Eighth Street en Miami, Florida. Hasta el día de hoy, 6 víctimas han sido confirmadas y hay varios heridos. Esta terrible situación tiene que hacernos pensar y aprender.
Cuando ocurre un evento terrible como este, la comunidad técnica tiene la obligación de analizar qué causó el fallo, explicar las conclusiones a la comunidad y proponer acciones destinadas a prevenir cualquier otra catástrofe similar en el futuro. Las lecciones deben ser aprendidas y ampliamente comunicadas para que los ingenieros y los profesionales de la construcción las puedan tener en cuenta a partir de ahora, es nuestro deber con la sociedad y con las víctimas y sus familias. Esto también se debe hacer de manera adecuada, rigurosa, técnica, metódica y sin demora, evitando juicios o evaluaciones precipitadas o prematuras que puedan distorsionar la imagen de los eventos y causar confusión. Qué tarea más difícil de lograr en la sociedad actual del conocimiento “fast food” donde lo inmediato tiene que ser contado, no importa cuán inexactos, vagos o meramente especulativos sean los hechos presentados.
Apenas unos momentos después que ocurriese el doloroso colapso, comenzamos a recibir “información” al respecto, y las personas en las redes sociales comenzaron a reaccionar. Nos quedamos asombrados por la insensatez de algunos de los comentarios que se publicaron, algunos de ellos incluso de supuestos ingenieros y expertos, sin mencionar la campaña casi inmediata de “señalar con el dedo” que comenzó en las redes. En ese ambiente, en Estructurando.net sentimos que era nuestro deber tratar de investigar sobre lo que sabemos a ciencia cierta, tratar de separarlo de las opiniones, las conjeturas y las apuestas y exponerlos a nuestra red, para que podamos tener una idea más clara. Toda la información que hemos recopilado está disponible públicamente en internet, y hay una gran cantidad. No esperéis descubrir las razones por las que sucedió en este post, porque es simplemente imposible llegar a conclusiones definitivas para personas que no están directamente involucradas en el proyecto y desde la distancia. Todo lo que queremos es exponer los hechos y refutar algunos de los comentarios que se han difundido hasta ahora. Citaremos las declaraciones y la información recopilada de las fuentes de los participantes en el Proyecto, e identificaremos nuestros comentarios al respecto utilizando cursivas.
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO.
Objetivo del Promotor (La FIU)
La pasarela es el elemento principal del proyecto “UniversityCity Prosperity Project”, promovido por la FIU para dotar a su campus principal de un acceso más seguro para peatones y ciclistas, queriendo crear además con él un nuevo emblema de la Universidad, tal y como se describe en el documento base para la presentación de propuestas de diseño y construcción: “FIU busca a los mejores diseñadores y constructores de Estados Unidos como miembros de un equipo de diseño y construcción para diseñar y construir un innovador puente singular que se convertirá en un hito de diseño respetado y valioso en Miami. Servirá como el elemento fundamental de un corredor de uso compartido orientado a los peatones entre FIU y Sweetwater, lo que promoverá el desarrollo de UniversityCity. Visualizamos un ancho puente peatonal (20 ‘de ancho mínimo hasta tal vez incluso más de 30’) que serviría no solo como un medio para cruzar de un lado a otro, sino que se convertiría en un destino por derecho propio donde los miembros de la comunidad podrían quedarse, reunir y crear un espacio social urbano, un parque lineal. Esperamos que el puente incluso se use como sede de eventos”. “Innovación: se debe lograr un equilibrio entre el deseo de un diseño innovador y las realidades de prácticas comprobadas de operación y mantenimiento. Se fomenta el compromiso con la innovación y la excelencia en el diseño, así como con la durabilidad, la facilidad de mantenimiento y la innovación de materiales.” [1] (traducción de Estructurando.net).
Nos parece también interesante reflejar un extracto de las condiciones que el promotor estableció para la interferencia con el tráfico rodado durante la construcción:
“J. Secuencia de construcción:
La Firma de Diseño-Construcción debe construir el trabajo de una manera lógica y con los siguientes objetivos como guías:
1. Mantener o mejorar, en la mayor medida posible, la calidad de las operaciones de tráfico existentes, tanto en términos de velocidad de flujo como de seguridad, durante la duración del Proyecto.
2. Minimizar el número de diferentes fases del Plan de control de tráfico (TCP), es decir, el número y tipo de desvíos para un movimiento de tráfico dado “.
“3. Restricciones de control de tráfico:
Los cierres de carriles ocurrirán solo durante las horas valle en las noches sin eventos. Las horas valle son de 9:00 p.m. a 5:30 a.m. de domingo a jueves y de 11:00 p.m. a 7:00 a.m. los viernes y sábados por la noche. Un carril solo se puede cerrar durante períodos de trabajo activos”.[2] (traducción de Estructurando.net).
Criterios de Diseño para las propuestas de Diseño y Construcción.
La FIU encarga a la prestigiosa empresa de ingeniería estadounidense TY Lin la redacción de los criterios de diseño que han de fundamentar las propuestas de los licitadores que se presenten al posterior concurso de Diseño y Construcción. En dichos criterios de diseño, ya se dejan claras las preferencias en cuanto a la tipología de la estructura: “Se ha llevado a cabo un estudio exhaustivo que analizó la factibilidad de múltiples tipologías estructurales, incluyendo atirantado, arco, banda tesa, estructura tensigrítica, celosías, vigas cajón típicas y varias otras. Al final, se determinó que una celosía o una solución híbrida entre varios tipos era la mejor tipología para el sitio dado el presupuesto, las limitaciones del sitio y el nivel estético deseado. Uno de los principales parámetros que rigen la selección de una tipología de celosía fue la capacidad de integrar a la perfección la valla de protección de 8 pies requerida sobre la carretera en la estructura y el revestimiento del puente. La valla no debe ser un componente discreto, sino que debe contribuir como una característica que se entrelaza en el diseño holístico y, como tal, funciona proporcionando sombra, seguridad, reforzando la geometría, etc. “[3] (traducción de Estructurando.net).
En dicho documento, se menciona explícitamente la posibilidad de que el adjudicatario plantee estrategias constructivas de las denominadas ABC (Accelerated Bridge Construction): “5.18 Construcción de puente acelerado (ABC). Para los puentes construidos en un área de ensamblaje y lanzados, deslizados o transportados a su ubicación final, proporcione los siguientes artículos al PROPIETARIO, sellados por un ingeniero profesional con licencia para ejercer en el Estado de Florida: … “(traducción de Estructurando.net).
La Propuesta ganadora del concurso de Diseño y Construcción.
El concurso de diseño y construcción es adjudicado a las firmas MCM (Munilla Construction Management, LLC ) y Figg, como empresa de Ingeniería. Las adjudicatarias entregan una detallada propuesta, de la que extraemos las siguientes figuras[4]:
Propuesta de procedimiento constructivo.
En el documento anteriormente mencionado[5], se recoge una descripción del procedimiento constructivo propuesto:
Traslado del tablero del vano principal con unidades multirrueda (SPMT).
First-of-its-kind pedestrian bridge “swings” into place. “FIU is about building bridges and student safety. This project accomplishes our mission beautifully,” -President Mark B. Rosenberg. https://t.co/x8gPM9A4DG #worldsahead pic.twitter.com/mPEMeh2zmw
— FIU (@FIU) March 10, 2018
De acuerdo con el procedimiento constructivo contenido en la propuesta, el contratista procedió a la ejecución del tablero del vano principal en la zona aledaña a la ubicación definitiva, y una vez concluida esta fase, el tablero se izó haciendo uso de equipamiento de heavy-lifting tipo multirrueda (o SPMT, Self-Propelled Modular Transportation), se giró 90º y se apoyó en las pilas definitivas. La operación se realizó en horario nocturno y en fin de semana, de acuerdo con las prescripciones de afección al tráfico del promotor.
De acuerdo con el díptico informativo de la FIU[6], “Se trata del mayor desplazamiento de un puente peatonal usando SPMTs en la historia de los Estados Unidos” “La longitud del tramo desplazado es de 174 pies (53 m) y su peso, de 950 toneladas” (traducción de Estructurando.net).
DETECCIÓN DE FISURACIÓN EN EL HORMIGÓN.
Según información publicada por el Departamento de Transporte de Florida (FDOT)[7], el martes 13 de marzo uno de los ingenieros de Figg llamó a los representantes de FDOT para el proyecto dejando un mensaje de voz que describía “algunas fisuras que se observaron en el extremo norte del tramo, el extremo del pilón de ese tramo que se trasladó este fin de semana” el mensaje continuó “obviamente se requerirán algunas reparaciones o lo que sea necesario hacer, pero desde una perspectiva de seguridad no vemos que haya ningún problema, así que no estamos preocupados desde esa perspectiva, aunque obviamente la fisuración no es buena y algo se tiene que hacer para repararla”. (traducción de Estructurando.net).
EL COLAPSO.
La sucesión de acontecimientos puede ser resumida como sigue:
• El jueves 15 de febrero de 2018 (aproximadamente a las 12:50 h hora de la Costa Este), se estaban llevando a cabo algunos trabajos en el tablero del vano principal. Algunos carriles de tráfico de la calle SW 8 estaban cerrados (los más cercanos a Pila 2 – el pilono). Los trabajadores de la empresa Structural Technologies (diseñadora y fabricante de los sistemas VSL de postensado y construcción en los Estados Unidos) estaban participando en los trabajos llevados a cabo.
• Al menos 5 carriles de tráfico estaban ocupados en ese momento por vehículos detenidos debajo del área de construcción, a causa de un semáforo en rojo.
• De repente, el tablero de hormigón se derrumba y cae al suelo, atrapando varios vehículos debajo y arrastrando a algunos de los trabajadores. Las primeras secciones afectadas por el colapso son los dos nudos de la celosía más cercanos a Pila 2 (el futuro pilono). Como se puede observar en las imágenes que a continuación se acompañan, a simple vista se detectan fácilmente 2 quiebros en la geometría de los cordones superior e inferior de la celosía en el mismo momento del colapso, en los nudos de unión de las diagonales más cercanas al pilono. Los nudos extremos del cordón superior e inferior de la celosía, que se ubican justo en la vertical del apoyo sobre Pila 2, también colapsan. Se da la circunstancia de que el montante (elemento vertical) que une esos 2 nudos no estaba aún hormigonado a sección completa, dado que se pretendía unir monolíticamente con la celosía del vano de compensación y con el pilono, tal y como se concibió el proceso constructivo.
• Marco Rubio, gobernador de la Florida, tuiteó después del colapso de que “los cables que suspendían el puente #Miami se habían aflojado y la empresa de ingeniería ordenó que se apretaran. Estaban siendo apretados cuando colapsó hoy.” Más tarde, agregó “Más detalles sobre mi tweet de anoche. Los equipos de construcción estaban trabajando en el extremo norte del puente aplicando una “fuerza de post-tensado” cuando ocurrió #MiamiBridgeCollapse. La investigación de seguridad de @NTSB ya está en marcha”. Finalmente, publicó “Nuevo video publicado de @FIU #miamibridgecollapse desde la vista del tablero de un conductor que fue testigo de ello. En el momento del colapso, los equipos de construcción estaban trabajando en una diagonal en el extremo norte del puente aplicando fuerza de post-tensión para fortalecerlo”. (traducción de Estructurando.net).
More details about my tweet last night. Construction crews were working at north end of bridge applying a “posttensioning force” when #MiamiBridgeCollapse occurred. The @NTSB safety investigation is now fully underway
— Marco Rubio (@marcorubio) March 17, 2018
Algunas imágenes tomadas tras el colapso muestran en efecto un gato de postesado aplicado a una barra en uno de los elementos de la celosía:
Algunas consideraciones (personales y subjetivas) sobre lo ocurrido.
• Figg, la Compañía de Ingeniería de Diseño para el Proyecto, ha diseñado numerosos puentes singulares en los EE. UU., Como el Puente Leonard P. Zakim en Boston, MA. http://ift.tt/2HMcLIO. Están involucrados en varios proyectos importantes en curso, como el New Harbour Bridge en Corpus Christi, TX, construido por Dragados USA y Flatiron.
• Se han formulado preguntas sobre el sistema de atirantamiento del tablero (no presente en el momento del colapso). Al analizar la propuesta del Design-Builder, está claro que se siguieron las fases de construcción propuestas, y que el tramo principal se diseñó para ser transportado utilizando SPMT y luego se izó sin el sistema de atirantado. La propuesta de D & B también deja en claro que “el tamaño de los tirantes y su separación se diseñaron para proporcionar rigidez adicional. La estructura cumple con los criterios de diseño de resistencia sin los tirantes; son una característica estructural adicional provista para cumplir con los requisitos de frecuencia de vibración”[8] (traducción de Estructurando.net). De hecho, los tirantes se diseñaron como tubos de acero huecos, en lugar de usar los haces de cordones o las barras de acero activo usuales, como se puede ver en el siguiente detalle:
• Con respecto a la tipología del puente, está claro que los Criterios de diseño designaron la celosía como la opción preferible. El material que se habría de utilizar no estaba sin embargo claramente definido, pero se mencionan las soluciones de secciones compuestas de acero y hormigón. “La superestructura del puente debe ser principalmente de acero estructural con superficie del tablero de hormigón”[9]. Sin embargo, la selección de la solución de hormigón postesado está ampliamente justificada por el D & B en su propuesta. Es una solución más pesada (el tramo principal de 174 pies – 53 m – de largo pesaba 950 toneladas, que es un peso propio significativo para un puente peatonal), pero tiene algunas ventajas tales como las propiedades antivibratorias mejoradas o el aislamiento del ruido.
• Algunos comentarios también se han planteado con respecto a los materiales utilizados para el proyecto y su origen. La única información que tenemos es que el Proyecto estaba bajo las regulaciones Buy-America, “Los materiales deben cumplir con la” Buy America Act “, 49 U.S. code Section 5323”, y por lo tanto, todos los materiales deben haber sido producidos y fabricados dentro de los Estados Unidos.
• Obviamente, se debe investigar la aparición de fisuras en el área cercana al pilono, pero la fisuración es un fenómeno consustancial al hormigón, debido a sus propiedades reológicas y mecánicas, y puede permitirse, sujeto a ciertas restricciones. La información disponible no ofrece detalles sobre el alcance, las dimensiones y la ubicación de la fisuración y, por lo tanto, no se puede extraer ninguna conclusión.
• Los tweets de Marco Rubio aparentemente apuntan a la post-tensión de una diagonal. De acuerdo con los Dibujos Preliminares de Diseño, los miembros de la celosía tienen el siguiente sistema de postesado:
En las estructuras de hormigón postesado, los ajustes de tensión de los tendones son habituales. En este caso, además, el sistema de apoyos de la celosía del vano principal cambia durante el izado: los soportes temporales del SPMT se ubicaron debajo de los nudos interiores inferiores de la celosía, y cuando se erigió, la celosía se dejó apoyada en los nudos extremos, sobre las pilas permanentes. Tal cambio en las condiciones de soporte tiene impacto en las fuerzas soportadas por las diagonales extremas, y en ellas incluso la fuerza axial externa puede haber cambiado de la tracción (cuando es soportada por el SPMT) a la compresión (cuando es soportada por los pilares permanentes). Las fuerzas externas deben ser soportadas por el hormigón y su sistema de postensado, por lo que un ajuste en este último no resulta extraño en primera aproximación.
• Con todo lo dicho, y asumiendo que las afirmaciones de Marco Rubio son ciertas, debemos plantear preguntas básicas: si se está actuando de algún modo sobre un elemento crítico en la estabilidad de la estructura (como la diagonal de una celosía plana simplemente apoyada en sus extremos, que es una estructura isostática), ¿por qué no se corta el tráfico debajo de la estructura? ¿Por qué los apoyos provisionales del tablero se eliminaron completamente si se habían de realizar ajustes en algunos de los elementos estructurales críticos?
Confiemos en conocer algún día las respuestas.
[1] Florida International University. DESIGN-BUILD MAXIMUM PRICE REQUEST FOR PROPOSAL For UniversityCity Prosperity Project Miami-Dade County, Florida. June 2014. Published on http://ift.tt/2GKlwUD
[2] Florida International University. DESIGN-BUILD MAXIMUM PRICE REQUEST FOR PROPOSAL For UniversityCity Prosperity Project Miami-Dade County, Florida. June 2014. Published on http://ift.tt/2GKlwUD
[3] TY Lin International FIU-UniversityCity Prosperity Project – Pedestrian Bridge Design Criteria. April 2015. Published on https://facilities.fiu.edu/projects/BT-904.htm
[4] MCM+FIGG Design Build Team. Proposal for the BT-904. FIU UniversityCity Prosperity Project. September 2015. Published on http://ift.tt/2GKlwUD
[5] MCM+FIGG Design Build Team. Proposal for the BT-904. FIU UniversityCity Prosperity Project. September 2015. Published on http://ift.tt/2GKlwUD
[6] FIU. http://ift.tt/2Dyrtkg
[7] http://ift.tt/2u2xshR
[8] MCM+FIGG Design Build Team. Proposal for the BT-904. FIU UniversityCity Prosperity Project. September 2015. Published on https://facilities.fiu.edu/projects/BT-904.htm
[9] TY Lin International FIU-UniversityCity Prosperity Project – Pedestrian Bridge Design Criteria. April 2015. Published on http://ift.tt/2GKlwUD
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