El puente Schoharie Creek era un puente de la autopista Thruway del estado de Nueva York ( I-90 ) que cruzaba el arroyo Schoharie cerca de Fort Hunter y el río Mohawk en el estado de Nueva York . El 5 de abril de 1987, se derrumbó debido a la erosión del puente en los cimientos después de una lluvia récord. El derrumbe mató a diez personas. El puente de reemplazo se completó y abrió por completo al tráfico el 21 de mayo de 1988. [1]
La falla del puente Schoharie Creek motivó mejoras en el diseño de puentes y en los procedimientos de inspección dentro de Nueva York y más allá. [2]
El diseño final del puente fue aprobado en enero de 1952 por el Departamento de Transporte del Estado de Nueva York (anteriormente el Departamento de Obras Públicas del Estado de Nueva York). El diseño describía un cruce de 540 pies (160 m) que constaba de cinco tramos simplemente apoyados con longitudes nominales de 100 pies (30,5 m), 110 pies (33,5 m), 120 pies (36,6 m), 110 pies (33,5 m) y 100 pies (30,5 m). El puente estaba sostenido por marcos de pilares junto con estribos en cada extremo. Los marcos de los pilares se construyeron con dos columnas ligeramente cónicas con vigas de amarre. Las columnas se fijaron en su lugar dentro de un zócalo ligeramente reforzado colocado sobre una zapata extendida poco profunda y reforzada. La zapata extendida debía protegerse con una capa seca de escollera . [3]
La superestructura estaba formada por dos vigas principales longitudinales con vigas transversales de piso. El esqueleto del tablero del puente (de 200 mm de espesor) estaba formado por largueros de acero.
La construcción comenzó el 11 de febrero de 1953, por B. Perini and Sons, Inc.
El puente se inauguró parcialmente durante el verano de 1954 antes de que se completara la construcción . El puente Schoharie Creek (NY 1020940, número de identificación del puente del estado de Nueva York) comenzó a funcionar a pleno rendimiento a principios de octubre de 1954.
En la primavera y el verano de 1955, los zócalos de los pilares comenzaron a presentar grietas verticales de entre 3 y 5 mm, como resultado de las altas tensiones de tracción en el zócalo de hormigón. Casi un año después, el 16 de octubre de 1955, el puente sufrió daños a causa de una inundación . En 1957, se añadió un refuerzo de zócalo a cada uno de los cuatro pilares.
En la mañana del 5 de abril de 1987, durante una gran inundación primaveral, el puente del arroyo Schoharie se derrumbó. El deshielo combinado con una lluvia de 150 mm (5,9 pulgadas) produjo una inundación que se estima que dura 50 años en el arroyo.
El muelle tres fue el primero en derrumbarse, lo que provocó el derrumbe progresivo de los tramos tres y cuatro. Noventa minutos después, el muelle dos y el tramo dos se derrumbaron. Dos horas después, el muelle uno y el tramo uno se desplazaron. Una investigación de la Junta Nacional de Seguridad del Transporte sugirió que el muelle dos se derrumbó porque los restos del muelle tres y de los dos tramos podrían haber bloqueado parcialmente el río, redirigiendo y aumentando la velocidad del flujo de agua hacia el muelle dos.
Seis días después, a 5 km río arriba, se derrumbó una gran sección del puente Mill Point. El puente había estado cerrado desde la inundación como medida de precaución, ya que la inspección mostró que sus cimientos también habían sido erosionados. [4]
En el momento del derrumbe, un automóvil y un camión tractor se encontraban en el puente. Antes de que se pudiera cerrar la carretera, tres automóviles más se metieron en el desnivel. Durante las tres semanas siguientes, se recuperaron nueve cadáveres del río. El cuerpo de la décima víctima fue recuperado del río Mohawk en julio de 1989.
La lista de los muertos es: [5]
Edward G. Meyer, 61
Donald F. Hughes, 59
Robert G. Hoffman, 46
Mary Lou Peck, 47
Kristen Peck, 22
Roland Charbonneau
Dr. Jackson Carey Dalton
Douglas Shive, 68
Evangelina Shive, 70
Juan Ninham, 39 años
Los testigos presenciales observaron que el tercer pilar desde el estribo oeste (pilar tres) fue el primero en fallar. Las fotografías tomadas el día del incidente muestran que la punta del pilar tres se había desplomado en relación con su cola, que parecía permanecer en su posición. La única columna de hormigón en la punta del pilar tres perdió su soporte, lo que provocó que dicha columna se doblara y los dos tramos que sostenía el pilar tres cayeran al arroyo crecido. Poco después, los testigos presenciales vieron cómo fallaba el segundo pilar desde el estribo oeste. Un equipo de noticias en el lugar grabó este evento en una cinta de vídeo. El vídeo mostraba una caída repentina y catastrófica en el extremo de la cola del segundo pilar. Esto provocó que el tramo inmediatamente al oeste del pilar dos también cayera al arroyo.
Debido a la gran repercusión de esta catástrofe y a la pérdida de vidas humanas, la Junta Nacional de Seguridad del Transporte inició investigaciones inmediatamente después de la falla. La Autoridad de Autopistas del Estado de Nueva York contrató a un consorcio formado por personal de Wiss, Janney, Elstner Associates, Inc. y Mueser Rutledge Consulting Engineers para que dirigiera la investigación en su nombre. Los buzos comenzaron a retirar el acero del lecho del río después de que los niveles de agua retrocedieran. La construcción de una ataguía alrededor de partes del sitio permitió el desagote. Las investigaciones mostraron una erosión local significativa del lecho del arroyo que se produjo antes de la falla y una probable erosión adicional debido a la naturaleza obstructiva de las plataformas del puente que cayeron al arroyo después de la falla. La nariz del pilar tres se encontraba en un gran agujero de erosión asimétrico en forma de herradura. La falla observada en el extremo aguas abajo (cola) del pilar dos agregó confusión al análisis causal.
Para estudiar las causas de la falla, el equipo de ingeniería investigador encargó un estudio de modelo físico en el laboratorio de hidráulica de la Universidad Estatal de Colorado. Un modelo hidráulico físico del campo de flujo regional construido a una escala no distorsionada de 1:50 utilizando agua clara y un lecho de arena permitió observar la progresión de la falla. El arroyo Schoharie hace una curva de aproximadamente 120 grados hacia la izquierda mirando río abajo hacia el sitio del puente. Las mediciones del campo de flujo que se acerca al modelo del puente mostraron que la velocidad máxima coincidió con la ubicación del pilar tres, el pilar con una inmersión significativa más cercano al exterior de la curva. El estudio del modelo mostró claramente que una vez que la cara plana de la zapata extendida del pilar tres quedó expuesta al flujo, generó un gran vórtice en forma de herradura que acentuó la erosión local alrededor de la punta del pilar. El flujo secundario ocurre naturalmente cuando un río fluye alrededor de una curva. El flujo de mayor velocidad, que tiene mayor impulso, resiste la curvatura de la curva del río y se mueve hacia la orilla exterior. Como este flujo existe cerca de la superficie del agua, hace que el flujo cerca del lecho se mueva hacia el interior de la curva. Como resultado, el flujo cerca del lecho del canal del río en la apertura del puente tenía un ángulo con respecto a la alineación del pilar 3. Esto provocó que un componente de velocidad cerca del lecho del río se moviera desde el pilar 3 hacia el pilar 2. Un segundo modelo hidráulico físico construido a escala 1:15 con el ángulo de ataque apropiado con respecto al eje del pilar 3 permitió un estudio fenomenológico detallado del proceso de socavación.
Las investigaciones concluyeron que el puente se derrumbó debido a una extensa erosión debajo del pilar tres. Los resultados de los estudios del modelo hidráulico físico mostraron que una vez que la punta plana de la zapata extendida quedó expuesta al flujo, un intenso vórtice en forma de herradura exhumó material del lecho de la punta de ese pilar. Una vez que la profundidad de erosión en la punta del pilar superó la profundidad de la zapata extendida, comenzó el socavamiento. Debido al ángulo de ataque creado por el flujo secundario, la erosión afectó preferentemente a la parte derecha del pilar a medida que el material del lecho erosionado se arrastraba río abajo. Con cada incremento sucesivo de socavamiento, que progresó desde la punta del pilar hacia la cola, la parte superior del plinto experimentó una tensión creciente. La evidencia del análisis posterior al evento del sitio deshidratado sugirió que el socavamiento de la zapata extendida del pilar tres fue extenso, muy por encima del 50 por ciento de su longitud, cuando el plinto falló repentinamente. Esto permitió que la punta del pilar tres cayera en el agujero de erosión. El diseño del puente de tramo simple no tenía la capacidad de resistir la carga lateral resultante sobre la columna sin soporte, lo que provocó un colapso repentino, catastrófico y progresivo de ambos tramos sostenidos por el pilar 3.
El diseño original del puente especificaba que se abandonara en lugar de instalar pilotes de chapa de acero durante la construcción para estabilizar el sitio de construcción en los pilares 2 y 3. Esto habría protegido a esos pilares de la erosión, pero no se hizo. [6] La base del pilar se apoyaba sobre suelo erosionable, que consistía en capas de grava, arena y limo, intercaladas con till plegado e inclinado. Esto permitió que las aguas de inundación a alta velocidad penetraran en el estrato de apoyo. El área que quedó alrededor de la zapata no se rellenó con piedra de escollera, sino que se rellenó con tierra erosionable y se cubrió con escollera seca. Se determinó que la protección, inspección y mantenimiento de la escollera habían sido inadecuados.
Las investigaciones demostraron que el proceso de socavación bajo los pilares comenzó poco después de que se construyera el puente. En el momento del derrumbe, el extremo aguas arriba del pilar 3 cayó en un pozo de socavación de aproximadamente 9,8 pies (3 m) de profundidad. Los investigadores estimaron que entre 25 y 30 pies (7,5 y 9 m) del pilar estaban socavados.
Otro factor que contribuyó al fracaso fue el peso de la escollera utilizada en la construcción. La especificación de diseño exigía que el 50 por ciento de las piedras pesaran más de 1,3 kilonewtons (290 lb ·f ) y el resto entre 0,44 y 1,3 kN (99 y 292 lb ·f ). Los investigadores descubrieron que se deberían haber especificado pesos de escollera más pesados, de 4,4 a 6,7 kN (990 a 1.510 lb· f ).
Otras consideraciones sobre la causa del colapso incluyeron el diseño de la superestructura, la calidad de los materiales y la construcción, y la inspección y el mantenimiento. Las investigaciones determinaron que estos factores no contribuyeron al colapso. [7]
Doce horas antes de que el puente del arroyo Schoharie colapsara debido a las fuertes lluvias, el caudal de agua que atravesaba el proyecto de energía por bombeo Blenheim-Gilboa, 64 km río arriba, alcanzó un máximo histórico. Para hacer frente a la sobrecarga, la presa liberó agua en el arroyo Schoharie según el ritmo al que entraba al embalse desde aguas arriba, lo que aumentó la carga del arroyo. [8]
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