Colapso y derrumbe de las pasarelas del hotel Hyatt Regency
El hotel Hyatt Regency de Kansas City se inauguró el 1 de julio de 1980, el vestíbulo principal lo formaba un atrio de varias plantas conectadas por pasarelas colgantes. Sus dimensiones eran unos 37 metros de largo y su peso aproximado era de unos 29.000 kg.
Al año de su inauguración, durante una fiesta en el hotel en la que se congregaron cerca de 1500 personas, dos de estas estructuras se desplomaron sobre el baile, provocando la muerte de más de 114 muertos y 216 heridos y un coste económico de millones de dólares.
En el post de hoy analizaremos las causas de dicho accidente y calcularemos el proceso de colapso de las pasarelas con modelos de elementos finitos creado con CivilFEM Powered by Marc.
Las investigaciones realizadas tras el accidente demostraron que el suceso ocurrió porque las pasarelas no fueron instaladas como originalmente se proyectaron pues hubo un cambio en el diseño original en las uniones.
Las pasarelas se encontraban suspendidas mediante unos tirantes; en el diseño inicial un único tirante atravesaba la viga metálica cajón (creada mediante el soldado de dos perfiles en canal MC 8×8.5) de forma continua conectando por encima con el techo y por debajo con la pasarela inferior. En lugar de este diseño se optó por desdoblar los tirantes en otros más cortos con un sistema doble de varillas y tuercas que tuvo el efecto de duplicar la carga de la unión superior provocando que esta conexión sólo aguantara el 30 por ciento del peso mínimo estipulado.
La ilustración de la izquierda muestra el diseño original, el cual fue finalmente desestimado por problemas técnicos y su elevado coste y tiempo. En el diseño original, la tuerca solo recibía una carga P de la viga mientras que la carga procedente de la pasarela de la planta inferior se transmitía por el tirante. Con el cambio de diseño, la carga de la planta inferior se transmite a la viga y, por tanto, la carga sobre la tuerca era el doble.
Para analizar el fallo estructural hemos realizado, en CivilFEM Powered by Marc, varios modelos de elemento finitos.
1. Elementos viga con diseño original y modificado.
Inicialmente hemos generado un modelo de elementos viga y barra por cada configuración, el estado original y modificado. Estos modelos son elásticos lineales y sirven para ver las posibles diferencias en la distribución de cargas y esfuerzos entre los dos modelos y comprobar si la estructura de vigas cumple con la norma.
Sobre estos modelos, se han aplicado las cargas correspondientes a su uso, con sus respectivos coeficientes de mayoración, y se ha chequeando según norma. Del chequeo según el Eurocódigo 3 se puede observar que el tramo de viga situado entre los dos tirantes pasa de tener un cortante de 213,2 KN a 477,9 KN y deja de cumplir con el criterio a cortante al pasar de 0,73 a 1,64 (no cumple si es mayor que 1).
En las siguientes imágenes se representa el esfuerzo cortante y el resultado del criterio a cortante del EC-3:
Aunque, al tratarse de una unión es necesario realizar un modelo detallado no lineal para una correcta evaluación, con este análisis podemos descartar que el colapso fuera debido al fallo del resto de la estructura metálica de vigas que soportaba las pasarelas.
2. Elementos sólidos con no linealidades del material.
Para un correcto análisis de la unión, hemos realizado un modelo con elementos sólidos y comportamiento no lineal del acero, donde se puede observar como la unión falla por plastificación de las alas inferiores de la unión en el apoyo con la tuerca produciéndose el colapso de las pasarelas:
Estos resultados coinciden con las fotos de la inspección realizada in situ tras el colapso:
En la siguiente imagen se aprecia por dónde colapsó la unión:
Con el modelo creado podemos representar los desplazamientos verticales frente al porcentaje de la carga aplicada y podemos observar que el colapso se produce para un 36% de la carga total aplicada.
Por tanto, se puede establecer que el colapso se debió a una modificación las uniones de los tirantes a las pasarelas que duplicaban los esfuerzos sobre las vigas de soporte. Además, las vigas de soporte utilizadas sólo aguantaban aproximadamente el 36 por ciento del peso total de aquel fatídico día.
Espero que este pequeño ejemplo de “ingeniería forense” con modelos de elementos finitos sirva para poder explicar lo que pasó en esta tragedia y aprender del error para evitar accidentes en el futuro.
Fuente: http://estructurando.net
