Imagen destacada de Martha T (23-05-13 Colapso del puente de Skagit) , vía Wikimedia Commons

Las fallas de los puentes pueden provocar lesiones, pérdida de vidas y daños a la propiedad a una escala igual a la de los accidentes de avión, los ataques terroristas y los desastres naturales. Por eso los diseñadores de puentes, los ingenieros, los trabajadores de la construcción, los directores y los inspectores se toman su trabajo muy en serio. La mejor manera de prevenir accidentes catastróficos es entender los factores que hacen que los puentes fallen.

En este artículo, revelaremos las principales razones por las que los puentes se ven seriamente comprometidos o se derrumban, junto con las lecciones aprendidas de los que fallaron debido a – o sobrevivieron a pesar de – estos factores.

Una combinación de problemas

La principal razón por la que los puentes fallan es una mezcla de factores que, si ocurrieran individualmente, no causarían el colapso de un puente. Sin embargo, cuando se dan todos a la vez, tienen consecuencias devastadoras. Por ejemplo, los vientos fuertes pueden no ser suficientes para provocar el derrumbe de una estructura. Sin embargo, cuando golpean un puente que es estructuralmente demasiado rígido para soportarlos, provocan el fracaso.

Por Mike Wills (Flickr) , vía Wikimedia Commons

El puente I-35W del río Mississippi en Minneapolis se derrumbó repentinamente en agosto de 2007. La causa oficial se atribuyó a unas placas de refuerzo demasiado finas que se rompieron a lo largo de una línea de remaches.

El problema: Las placas habían soportado un gran volumen de tráfico durante 40 años. Fue necesario un factor secundario, el peso adicional de los equipos de construcción estacionados en el puente en ese momento, para desencadenar el fallo. Otro factor que contribuyó: El desgaste de los refuerzos no se había detectado antes de que comenzara la construcción porque no se habían realizado las inspecciones del puente.

Así que, aunque los refuerzos se identificaron como la causa principal de este devastador colapso, en realidad fueron tres factores distintos los que confluyeron en el desastre.

Problemas de infraestructura

Según la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles, los puentes de Estados Unidos obtienen una mediocre calificación de C+ en cuanto a mantenimiento y seguridad. El grupo informa de que uno de cada nueve puentes del país se considera estructuralmente deficiente, y la edad media de los puentes en Estados Unidos es de más de 42 años. La edad y el estado de los puentes es un factor que contribuye a muchos derrumbes recientes.

Un aspecto positivo: Los equipos modernos facilitan la inspección de los puentes envejecidos para buscar posibles problemas estructurales.

Imagen de Martha T (23-05-13 Colapso del puente Skagit) , vía Wikimedia Commons

El colapso del puente del río Skagit I-5 en 2013 se atribuye a problemas relacionados con la infraestructura. Una carga sobredimensionada que cruzaba el puente fue la causa inmediata del incidente. Sin embargo, se habían impuesto muchas restricciones de peso a los vehículos que cruzaban el puente porque había sido declarado funcionalmente obsoleto. Esta designación significa que no contaba con las estructuras y sistemas redundantes que serían necesarios si el puente se construyera hoy en día. El derrumbe podría haberse evitado si el anticuado puente se hubiera reforzado o sustituido antes, aprovechando las normas de seguridad actuales.

Inundaciones

El clima cambiante de hoy en día y los fenómenos meteorológicos extremos asociados a él están provocando más daños en los puentes relacionados con las inundaciones. La mayoría de estos daños no se deben únicamente al agua. Durante una inundación, los ríos recogen escombros, como árboles y edificios, y los empujan con fuerza contra los puentes, haciendo que sus cimientos sean arrastrados por el agua y que los elementos estructurales se rompan.

La mayoría de los derrumbes se producen en puentes que se construyeron hace mucho tiempo, cuando los diseñadores no podían imaginar el tipo de tormentas que tendrían que soportar hoy en día. Esta es una lección importante para los diseñadores de puentes. Deben planificar estructuras y sistemas de drenaje que puedan resistir las tormentas actuales y, potencialmente, fenómenos meteorológicos más extremos en el futuro.

Las lluvias extremas en Luisiana en agosto de 2016 causaron importantes daños relacionados con las inundaciones en los puentes de Walsh Road y Stein Road en Tangipahoa Parish, lo que obligó a sustituirlos. Aunque los daños en dos puentes locales relativamente pequeños pueden no parecer un gran problema, el cierre de los mismos durante más de seis meses causó un importante impacto económico en una zona que se está recuperando de las tormentas. Una mejor planificación, que incluyera la instalación de sistemas de drenaje para tormentas o el refuerzo de los puentes, podría haber evitado estas dificultades.

Eventos imprevistos

Cuando se trata de la construcción de puentes, los ingenieros simplemente no saben lo que no saben. Son innumerables los incidentes que se producen en los puentes debido a problemas estructurales o de diseño imprevistos.

La buena noticia: La modelización y las pruebas por ordenador facilitan a los ingenieros ver cómo se comportan los diferentes diseños de puentes frente a una amplia gama y combinación de condiciones inesperadas. Aun así, es importante que incorporen redundancias en las estructuras para cubrir posibilidades desconocidas en el cambiante mundo actual.

El puente Tsing Ma de Hong Kong es uno de los puentes colgantes más largos del mundo. Está construido en un lugar que experimenta terremotos, vientos extremos, aguas bravas y tifones. Antes de su finalización en 1997, se sometió a importantes pruebas con maquetas, túneles de viento y ordenadores. Esto dio lugar a innovaciones que mejoraron el diseño de este puente y de otros que le siguieron.

Accidentes

Los accidentes son una de las principales razones por las que los puentes se dañan o se derrumban, ya sea porque un camión choca contra un poste de apoyo, un tren se sale de las vías o un barco choca contra los cimientos. Los ingenieros de puentes deben planificar todo tipo de incidentes, incluidos los causados por los vehículos que existen en la actualidad y otros como los coches sin conductor, los grandes buques cisterna y los cruceros, junto con los drones sin piloto que podrían afectar a los puentes en un futuro próximo y lejano.

En 1982, un avión despegó del Aeropuerto Nacional de Washington y, 30 segundos después, se estrelló contra el puente de la calle 14 sobre el río Potomac. Siete vehículos que viajaban por el puente fueron golpeados por el avión y cayeron al agua helada. Cuatro de las personas que viajaban en ellos perecieron. Sorprendentemente, sólo se arrancaron unos cientos de metros de barandilla y de muro del lado del puente. Esto es un testimonio de la fuerza y la durabilidad de la estructura construida cerca del centro de la capital de la nación.

Incidentes de construcción

Algunos puentes nunca llegan a completarse. Fallan durante la construcción. Una lección aprendida de estos incidentes es que es igual de importante que los diseñadores e ingenieros planifiquen todos los aspectos de la construcción del puente paso a paso, analizando el impacto que tendrán las nuevas fases en las anteriores.

En 1907, se produjo un fallo épico en un puente durante su construcción en la ciudad de Quebec. Los diseñadores se dieron cuenta de que el puente pesaba ocho millones de libras más de lo estimado en un momento determinado del proceso de construcción. Sin embargo, no les pareció un problema lo suficientemente importante como para hacer ajustes. Poco después, un ingeniero de la obra se dio cuenta de que la estructura del puente estaba empezando a doblarse. Sin embargo, otros no se tomaron en serio la observación, alegando que las vigas estaban dobladas cuando se entregaron. Poco después, la estructura se vino abajo, matando a 75 trabajadores. Al final, se determinó que las vigas no eran adecuadas para soportar la carga adicional de ocho millones de libras.

Fallas de diseño y errores de fabricación

Aunque cada vez es menos frecuente que en el pasado, algunos puentes fallan casi inmediatamente después de su finalización debido a importantes errores de diseño o a problemas relacionados con los materiales utilizados en el proceso de construcción. Las inspecciones frecuentes a lo largo del proceso de construcción pueden proporcionar los «ojos frescos» necesarios para identificar problemas y defectos. Los nuevos tipos de ascensores y equipos facilitan a los inspectores el acceso a las zonas de difícil acceso de los puentes.

El puente original de los Estrechos de Tacoma se construyó para cruzar el estrecho de Puget en el estado de Washington en 1940. Casi cuatro meses después de su apertura al público, se derrumbó en el agua.

El problema: Un defecto de diseño hizo que se agitara violentamente con el viento. Este puente, apodado «Galloping Gertie», todavía se menciona en los libros de texto de ingeniería como ejemplo de cómo NO construir puentes en zonas de vientos extremos.

Incendios

Los incendios solían contribuir mucho más a las fallas de los puentes que en la actualidad. ¿La razón? Antes se construían más puentes de madera altamente inflamable. Sin embargo, los incendios todavía pueden derribar un puente, especialmente cuando las colisiones de camiones o cisternas o los incidentes de construcción conducen a incendios extremadamente calientes que pueden derretir los componentes de la infraestructura de acero.

Una medida que los diseñadores de puentes pueden tomar para evitar conflagraciones supercalientes: proteger la infraestructura de servicios públicos en los puentes para que las líneas de gas, eléctricas y de otros servicios no causen o contribuyan a los incendios.

El puente de la Libertad, de 88 años de edad, en Pittsburgh, sufrió daños significativos debido a un incendio relacionado con la construcción en septiembre de 2016. Una chispa de una herramienta de soldadura encendió una tubería de plástico altamente inflamable y una lona. El fuego ardió tanto, que dobló una viga de acero crítica de 30 pies de largo por seis pulgadas. La viga estaba diseñada para soportar 2,4 millones de libras de presión. Se necesitaron refuerzos y tratamientos térmicos para volver a alinearla estructuralmente.

Terremotos

Aunque son raros, los derrumbes de puentes causados por terremotos pueden ser devastadores. Los puentes que se balancean o las secciones que se derrumban son a menudo las imágenes icónicas que la gente asocia con estos poderosos eventos naturales. Los ingenieros de puentes han encontrado formas de construir puentes más ligeros y de añadir flexibilidad y rigidez en los lugares adecuados que hacen más probable que sobrevivan incluso a los terremotos y réplicas más violentos.

¿Quién puede olvidar las imágenes de la sección del puente de la bahía de San Francisco-Oakland que se cayó durante el terremoto de Loma Prieta en 1989? Afortunadamente, el devastador derrumbe sólo costó una vida. Tras el incidente se realizaron importantes mejoras en el puente, como la sustitución de los remaches existentes por otros más resistentes y tratados térmicamente y la adición de vigas de caja diagonales que proporcionan una mayor estabilidad cuando el puente se balancea de lado a lado.

Conclusión

La mejor manera de evitar los fallos en los puentes es esperar que ocurran y planificarlos. Es la única manera de proteger al público de lesiones, pérdida de vidas, daños a la propiedad y destrucción. ¿Está interesado en conocer formas de mejorar el diseño y la calidad de la construcción de puentes? Póngase en contacto con un proveedor experimentado para obtener más información.