Posibles causas que originaron el colapso del puente Chirajara

Deformaciones de torres tipo Y invertida con diamante: con placa monolítica a las columnas y sin placa

Las torres tipo Y invertida con diamante (caso puente Chirajara) así como las torres A con diamante en comparación con las torres tipo A, Y invertida y las tipo H, son las que experimentan el peor comportamiento estructural si el diseño del diamante no ha sido el adecuado (giro de solido rígido), esta condición se presenta en los casos de sismos así como en la etapa de construcción más crítica que vendría a ser justo antes del momento del cierre del tablero que es el momento que se presentan los máximos esfuerzos por su condición de viga en cantilever (voladizo) y así mismo es la máxima condición para que se produzca una falla por pandeo global en el tablero central cerca a la torre.

En el vídeo se puede apreciar claramente en el segundo 24 y 25 un leve giro del lado izquierdo de la torre hacia el tablero central y al segundo se abren las columnas lateralmente produciendo la caída en forma vertical de la torre, las columnas de la parte inferior de la torre no descienden verticalmente solo se abren hacia los costados por lo que se supone que el suelo no falló. Fíjense también que en la parte interior de las columnas de los diamantes una marca en forma de canal a lo largo de toda la columna, lo que nos hace pensar que la placa de concreto no fue conectada monolítica con las columnas, y la viga horizontal debajo del tablero al fallar por tracción o mal anclaje  producto del giro del diamante provoco que la placa de concreto se despegue fácilmente de las columnas con la consecuente perdida de rigidez transversal de la torre e incremento de esfuerzos y deformaciones.

En todo pylon el desempeño del sistema estático transversal debe permitir el establecimiento de un estado de equilibrio estable y permanente, teniendo en cuenta la acción y efecto del flujo plástico del concreto (creep) bajo la acción de la carga permanente. La esbeltez transversal de las columnas inclinadas debe mantenerse dentro de límites razonables mediante vigas transversales. En elementos de concreto presforzado el creep resultante en el concreto producto del esfuerzo sostenido de compresión producido por los tendones, ocasionan una importante de pérdida de fuerza pretensora. El creep es uno de los aspectos más críticos que determinan la integridad estructural del material, este fenómeno podría desencadenar en aparición de fisuras y hacer fallar un elemento sin siquiera haber aumentado la carga. No es necesario que la torre llegue a su carga de diseño para fallar, también puede fallar por algún movimiento leve del terreno no estimado, un asentamiento pequeño de la cimentación no considerado o por descompensación de fuerzas en los cables al no considerar correctamente en los cálculos las deformaciones instantáneas o diferidas de la torre tanto para las etapas constructivas como para la vida útil de la estructura. Los puentes atirantados son sistemas muy redundantes y una descompensación de fuerzas puede desestabilizar todo el sistema lo cual es mas critico si ocurre durante la etapa de construcción en cantilever. Con el fin de satisfacer el objetivo de servicio en un diseño estructural preciso y fiable, se debe realizar ensayos del concreto que se utilizará en obra, que incluyan, la determinación de la resistencia a compresión, modulo de elasticidad, relación de Poisson y el cálculo de la expresión de flujo plástico y contracción por secado, datos que servirán para obtener una predicción más real de las deformaciones totales para la vida útil de la estructura. Los métodos CEB-FIB y/o ACI producen deformaciones imposibles de cuantificar totalmente, no consideran perturbaciones de construcción como el deslizado de cimbra, armado y vaciado de columnas, etc.

Usar una placa de corte del pylon en diamante ayuda en la estabilidad global frente a cargas transversales al puente como sismos y vientos, forma un sistema más rígido ante cargas laterales ya que se desplaza menos horizontalmente.

Una optima cimentación permitirá una adecuada estabilidad global al volteo y deslizamiento.

La calidad de los materiales y su resistencia van a influir directamente en la rigidez para resistir las deformaciones instantáneas y por creep, desplazamientos globales, resistencia a doblarse o torcerse de los componentes y de todo el sistema estructural. No olvidemos que a mayor resistencia a la compresión del concreto mayor módulo de elasticidad y a mayor módulo de elasticidad menor deformación y/o desplazamiento y en consecuencia mayor rigidez.

Si el colapso global tuvo su origen en la viga horizontal que une las columnas, las posibles causas podrían ser deficiente anclaje, o rotura de los tendones de presfuerzo por mal diseño de la fuerza pretensora, calidad de los materiales, o por no estimar correctamente la perdida de fuerza pretensora por efecto del creep.

Recomendaciones:
- En construcciones de este tipo y magnitud de importancia, la construcción debería de llevarse a cabo con sistemas electrónicos y sensores para el monitoreo y control de la verificación de esfuerzos y deformaciones en tiempo real de cada componente estructural del puente.
- Realizar un adecuado control geométrico de los desplazamientos vertical del tablero así como de los desplazamientos horizontales y verticales de la torre durante toda la etapa de construcción.
- Con los planos As-build y el dossier de calidad se podrá determinar a ciencia cierta cuál fue la verdadera causa del colapsó.
- Realizar una exhaustiva verificación del diseño para sismo, revisar el detalle de las uniones y anclajes de vigas, columnas y placas.
- En los elementos de concreto presforzado verificar las deformaciones diferidas por flujo plástico para tomar en cuenta la pérdida de fuerza pretensora para el momento (tiempo) de la etapa constructiva como para toda la vida útil del puente.