Investigación, evaluación y análisis de ingeniería forense sobre en colapso del puente Reque durante la presencia del fenómeno el niño del año 1998 y medidas de mitigación para afianzar su estabilidad

Abstract

Se realizó un análisis de ingeniería forense basado en el modelamiento hidrológico e hidráulico del río Reque, a fin de determinar las causas que provocaron el colapso del puente Reque ubicado en el Km. 772+889 de la carretera Panamericana Norte, durante el fenómeno El Niño del año 1998. El puente Reque fue construido en el año 1960, ofrecía 100.36 m de longitud y estaba constituido por tres estructuras metálicas tipo Man, cada uno de 33 m de doble vía, apoyados sobre dos estribos y dos apoyos intermedios de concreto armado, a su vez los apoyos estaban constituidos por un par de pilares cilíndricos cimentados sobre pilotes. El enfoque del análisis de ingeniería forense aplicado al colapso del puente Reque ha sido ver la problemática a lo largo de los años del cruce del río Reque en este sector, como un problema particular de la hidrología y la hidráulica lluvial, que ha significado grandes pérdidas económicas y de vidas humanas para nuestro país. En el campo de la hidrología, se generó el hidrograma que causó el colapso del puente a partir del programa Hec Unís, el cual fue calibrado con los registros hidrométricos del río Reque obtenidos del Proyecto Especial Olmos Tinajones para diferentes secciones de aforo. Como resultado del análisis hidrológico, se concluye que el puente Reque se desplomó con un caudal igual a 143.3 m3/s registrado a las 10.00 am del día 01 de marzo del año 1998; donde el caudal pico fue igual a 532.56 m3/s. Este hidrograma es el resultado de un proceso iterativo complejo de orden inverso en el tiempo. En el campo de la hidráulica, se analizó las variables hidráulicas en dos escenarios, en el primer escenario se utilizó el programa Hec Ras que ha permitido obtener perfiles de flujo y profundidades de socavación. En el segundo escenario, se utilizó el programa River 2D que ha permitido obtener tirantes y velocidades en el plano del cauce del río Reque. Como resultado del análisis hidráulico, se concluye que la avenida que causó el colapso del puente produjo tirantes de flujo del orden de 2.8 m y profundidades de socavación alrededor de los 7.5 m en el pilar siniestrado, producto de una concentración de flujo. Los tirantes fueron calibrados con marcas de agua en el estribo y los niveles de socavación fueron calibrados de alguna manera con el nivel de desplante de los pilotes y las características de los estratos que subyacen en el cauce del río Reque. El análisis de ingeniería forense también ha permitido conocer otros factores que muchas veces no son tomados en cuenta en el diseño de puentes; sin embargo, contribuyeron al colapso del puente Reque, entre ellos podemos mencionar su ubicación en planta, el diseño de las obras de protección, el tipo de cimentación y la profundidad de desplante de las subestructuras. Siendo los factores determinantes que contribuyeron a su colapso, las omisiones técnicas en el diseño de la defensa ribereña de la margen derecha, el nivel de desplante de los pilotes y la elección del tipo de cimentación profunda. Finalmente, el presente trabajo ha tratado de presentar propuestas de medidas de mitigación para preservar la estabilidad del cruce del río Reque, partiendo del análisis bidimensional del conjunto río estructura en condiciones actuales; resultado de ello, se recomienda a nivel de mitigación un mantenimiento de los enrocados existentes y a nivel definitivo se plantea la reubicación del puente Reque, a una zona de mayor estabilidad fluvial.

An analysis of forensic engineering based on the hydrologic and hydraulic modeling of the Reque River was performed to determine the causes that led to the collapse of the bridge Reque located at Km 772 +889 of the Panamericana Norte road, during El Nino of 1998. The Reque Bridge was built in 1960, it was 100.36 m long and it had three metal structures of Man type, each structure was 33 m long and of double track. These structures were supported on two abutments and two intermediate reinforced concrete supports. Also the supports were consisted of a pair of grounded cylindrical pillars over the piles. The approach analysis of forensic engineering applied to the Reque bridge collapse has been to evaluate the problematic caused by the crossing of the river in this area along the years as a particular problem of hydrology and fluvial hydraulics which have meant significant economic and human lives losses for our country. In the hydrology field, the hydrograph that caused the collapse of the bridge was generated from the Hec Hms program, which was calibrated with the hydrometric records of the Reque River, obtained from Olmos Tinajones Special Project for different sections of capacity. As a result of the hydrological analysis, it is concluded that the Reque Bridge collapsed with a flow equal to 143.3 m3/s. This value was recorded at 10.00 am on 01 March 1998 with a peak flow of 532.56 m3/s. This hydrograph is the result of a complex iterative process in reverse time order. In the hydraulic field, hydraulic variables were analyzed in two stages, in the first stage was used the Hec Ras program that has allowed to obtain flow profiles and scour depths. In the second stage, it was used 2D River program that has allowed obtaining straps and velocities in the plane of the Reque river bed. As a result of the hydraulic analysis, it concludes that the overflow that led the collapse of the bridge caused flow strains of about 2.8 m deep scour around 7.5 m depth in the damaged pillar, as a consequence of a flow concentration. The straps were calibrated with watermarks in the stirrup and the scour levels were calibrated in some way with the level of rudeness of the piles and the characteristics of the strata that remain in the Reque river bed. The forensic engineering analysis has also showed other factors that are not often taken into account in the design of bridges, but they contributed to the collapse of the bridge Reque; among these factors, we can mention: its location in plant, the design of protection works, the foundation type, and the depth of rudeness of the substructures. The decisive factors that contributed to the bridge collapse were technical omissions in the design of coastal defense of the right bank, the level of rudeness of the piles, and the choice of the deep foundation. Finally, this analysis has tried to show proposals for mitigation measures to preserve the stability of the Reque river crossing, starting from the two-dimensional analysis of the whole structure in river current conditions; hence, on mitigation it is recommended a maintenance of the existing castled, and finally this analysis proposes the relocation of the Reque bridge to an area of more fluvial stability.