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ANTECEDENTES:

Caja Colombiana de Ahorros(15 pisos, 1948)

Diseño y construcción:Cuéllar Serrano Gómez y Herrera Carrizosa Hnos.

Foto: Cincuenta años en la construcción de Colombia, Ref.1

Edificio ESSO Colombiana

Foto: Historia del Arte Colombiano,Ref. 2

Foto: Jairo Uribe Escamilla

Residencias Colón(13 pisos)

Banco de Colombia

Foto: Jairo Uribe Escamilla

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Banco de Bogotá

¡Salto en altura!

Foto: Historia del Arte Colombiano,Ref. 2

• Primer “rascacielos” de nuestra ciudad,

inaugurado en 1956.

• Tiene 23 pisos y 2 sótanos; 100 m de altura.

• Estructura de acero, diseñada por Skidmore,

Owings y Merrill de Nueva York.

• Fabricado en los Estados Unidos

• Montaje por una firma estadounidense y

Talleres Centrales

• Época dorada del hippismo: ¡hagamos el

amor, no la guerra!

• Música que despierta la nostalgia

• Crisis de la oferta del acero en Colombia y

surgimiento de nuevas soluciones en

concreto reforzado.

Ganadores:

• Proyecto arquitectónico:

Esguerra, Sáenz, Samper y Cia. con Urdaneta, Ricaurte, Carrizosa y Prieto Ltda.

• Cálculo estructural:

Doménico Parma Marré

Altura 161 m; 41 plantas (37 pisos y 4 sótanos)

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“El edificio fue concebido como un volumen de

una gran pureza geométrica independiente de las

edificaciones vecinas. La intención estética es la

simplicidad y la búsqueda de una silueta urbana

sencilla. Los materiales exteriores son el

concreto a la vista de sus columnas y el aluminio

y vidrio de la fachada flotante. Sus interiores son

totalmente flexibles. Se construyeron simultá-

neamente la estructura de la torre y los sótanos.

… los diseños y procedimientos adoptados para

la construcción de los cuatro sótanos que querían

ofrecer seguridad a los edificios vecinos

constituyó otra innovación muy apropiada para

malos terrenos, como son la mayoría en Bogotá.

Fue así como se concibieron una serie de pozos

circulares (caissons) periféricos, que

garantizaran la estabilidad del suelo vecino y sus

cimentaciones. Dentro de éstas se levantaron las

columnas estructurales para luego fundir anillos

de concreto como parte de las placas de sótano,

siguiendo los límites del terreno.

Dichas placas se fundieron de arriba hacia abajo,es decir, utilizando el terreno como formaletapara luego excavar la tierra por debajo de la loza.Este procedimiento permitió, además, buscar unequilibrio mecánico entre el volumen de la tierraexcavada y el peso de la estructura de la torreque iba siendo construida, lo cual representa unaadecuada tecnología de construcción en los casosen los casos en que las condiciones del sueloexigen cimentaciones tipo flotante.”

Fuente: Germán Samper, Ref. 5

Alzadas

Fuente: Roberto Londoño. Ref. 6

PLANTA DEL PRIMER PISO

Fuente: Flashback – Edificio Avianca, Revista Escala. Ref. 7

PLANTA DEL MEZZANINE

Fuente: Flashback – Edificio Avianca, Revista Escala. Ref. 7

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Plantas de los pisos típicos

Fuente: Flashback – Edificio Avianca, Revista Escala. Ref. 7

• Tipo flotante. El peso del piso excavadoequivale aproximadamente a 25 pisos. Elterreno tiene que soportar entonces sólo los 15restantes. Se construyó una cimentaciónprovisional a nivel del cuarto sótano a medidaque se iban excavando los tres superiores.Consistía en seis enormes cajones (caissons)que soportan las ocho columnas básicas.

• La cimentación definitiva es una losa aligeradade concreto, postensionada, de 2 m de espesor.

Fuente: Flashback – Edificio Avianca, Revista Escala. Ref. 7

Fuente: Germán Samper, Ref. 5

Fotos: La Construcción del Concreto en Colombia, Ref. 3

Foto: Cincuenta años en la construcción de Colombia, Ref. 1

Foto: Cincuenta años en la construcción de Colombia, Ref. 1.

Fotos arriba y derecha: Arquitectura colombiana en concreto Obras Maestras, Ref. 4

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El sistema estructural puede descomponerse en varias partes, que se ordenan a continuación, según su grado de importancia para la estabilidad del edificio:

• Columnas

• Placas Sismorresistentes

• Placas Típicas

• Cubierta

• Columnas de fachada

Son ocho, distribuidas así: cuatro en las

esquinas y cuatro en la zona central. Las cuatro

de las esquinas tienen aproximadamente la

forma de una “L” en su sección transversal. Las

de la zona central tienen sección rectangular.

Las ocho columnas están ligadas entre sí, por

vigas que constituyen con sus losas respectivas,

las placas sismorresistentes y las típicas.

COLUMNAS

Están formadas por vigas de gran altura que enlazanlas columnas, y por una losa maciza de 15 cm deespesor. Tales placas están localizadas en los nivelescorrespondientes al mezanine, y a los pisos 11, 20,28 y 35.

En las fachadas oriental y occidental, estas vigasenlazan las columnas exteriores correspondientes yque vigas diagonales las enlazan con las cuatrocolumnas centrales que tienen además sus propiasvigas de amarre.

Están constituidas por las vigas de las fachadas

oriental y occidental, y por vigas postensionadas

en voladizo que se apoyan sobre las columnas

centrales.

Estas vigas reciben elementos prefabricados en la

mayor parte del área de cada piso. El área central

y centro-occidental está constituida por una losa

fundida en el sitio de 15 cm de espesor.

Está formada por una losa de concreto fundida

en el sitio que se apoya en un marco perimetral

de concreto y en cerchas metálicas dispuestas en

dirección oriente-occidente.

El apoyo interior se redujo a 2 columnas, pues

las otras dos se eliminaron para tener un salón

amplio libre de columnas.

Se hicieron en concreto a la vista como

elementos simplemente decorativos y no se

les asignó ninguna función estructural.

Forman parte de una fachada flotante en

aluminio y vidrio.

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Fuente: Flashback – Edificio Avianca, Revista Escala. Ref. 7

PLANTA ESTRUCTURAL DE UN ENTREPISO TÍPICO PLANTA ESTRUCTURAL DE UN ENTREPISO SISMORRESISTENTE

Fuente: Flashback – Edificio Avianca, Revista Escala. Ref. 7

Pisos sismorresistentes:

Fuente: Germán Samper, Ref. 5

• 35• 28• 20• 11• Mezanine

Fotos: La Construcción del Concreto en Colombia, Ref. 3

Fotos: Cincuenta años en la construcción de Colombia, Ref. 1 Foto: Cincuenta años en la construcción de Colombia, Ref. 1

Foto: La Construcción del Concreto en Colombia, Ref. 3

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Foto: Historia del Arte Colombiano, Ref. 2

Julio 23 de 1973, SUCEDIÓ LO INESPERADO:

En Bogotá, ¡Incendio en las alturas!

Fuente: Germán Samper, Ref. 5

Incendio Edificio Avianca

Cortesía del

Ing. José Joaquín Álvarez

Biblioteca Virtual - Biblioteca Luis Ángel Arango. Banco de la República

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Biblioteca Virtual - Biblioteca Luis Ángel Arango. Banco de la República

El Decreto Distrital 1042 de 1987, salió en

parte por el Incendio del Edificio de Avianca

en el centro de Bogotá, el 23 de julio de

1973, que dejó un trágico saldo de 4

personas muertas, 63 heridos y varios pisos

de la edificación de 42 niveles, totalmente

destruidos. Derogado después de 20 años

por el Decreto 492 de 2007.

Artículo 18º.- Helipuertos. Todas las

edificaciones de diez (10) pisos en adelante,

deberán diseñar un helipuerto en la cubierta

de tal forma que sean posibles las labores

de rescate aéreo.

Foto: http://www.soho.com.co/testimonio/articulo/yo-sobrevivi-al-incendio-del-edificio-de-avianca/1371

Foto: http://www.soho.com.co/testimonio/articulo/yo-sobrevivi-al-incendio-del-edificio-de-avianca/1371

Esta norma y las imágenes delrescate de las personas conhelicópteros, hace pensar ycreer a muchos diseñadoresque es válido un diseño basadocon una evacuación por lacubierta. Este aspecto seencuentra derogadonormativamente ytécnicamente la cubierta no esválida como uno de los mediosde evacuación requeridosincluso en edificacionesexistentes.

- El tanque de agua superior estaba en mantenimiento por lo cualestaba desocupado.

- Las mangueras de bomberos no alcanzaban más allá de piso 14.- Falta de rociadores automáticos.- Falta de una adecuada señalización (mucha gente bajo hasta el sótano

buscando la salida)- Una de las puertas de salida de la escalera, en primer piso estaba

bloqueada.- Falta de escaleras presurizadas y seguras que ocasionó que la gente

no pudo evacuar por primer piso, además la puerta de la escalera ade ese piso aparentemente estaba bloqueada.

- Existía una espacio entre la fachada y los entrepisos por donde sepropagó el fuego.

- Parte de la rehabilitación consistió en colocar sellos cortafuego yrociadores

Deficiencias de protección de incendio

• Cuatro (4) personas fallecidas

• Sesenta y tres (63) personas heridas

• La población laboral era aproximadamente de

3000 individuos.

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• Providencialmente el incendio se inició poco

antes de la hora de entrada a las oficinas.

• Todos los sistemas previstos para combatir

incendios fallaron.

• El sistema de fachada del edificio, con

elementos separados de las losas, creó una

especie de chimenea en toda la periferia por

donde treparon las llamas.

• La investigación sobre el estado de la estructuracomenzó con una inspección ocular, durante lacual se tomó nota de las zonas estructurales másafectadas, y se recogieron muestras de materialesfundidos durante el incendio para tratar deestablecer límites de las temperaturas alcanzadas.

• La primera preocupación era el estado de lascolumnas como principal elemento portante y, ensegundo lugar, el de las placas sismorresistentes,ya que, en conjunto, estos elementos forman unmarco rígido destinado a resistir las cargashorizontales provenientes de viento o sismo.

• El estado de las placas típicas era de menorimportancia, pues están sometidas a momentosrelativamente bajos, y son de fácilreconstrucción.

• Lo mismo podía afirmarse de la cubierta,sostenida, ya se dijo, por una estructurametálica.

• En cuanto a las columnas de fachada, sóloimportaba su estabilidad y deterioro portratarse de elementos decorativos.

• En el curso de la inspección ocular, se observó que en una

de las columnas centrales del piso 14, el fuego provocó el

descaramiento de su cara este, quedando al descubierto 28

de las 118 varillas que constituía su refuerzo, y tres

estribos, uno de los cuales se había reventado (Figura 1).

• La columna vecina presentaba descascaramiento en una

esquina, pudiéndose ver la correspondiente varilla, y

ligero descascaramiento en su cara occidental (Figura 2).

• En todos los otros pisos, las columnas parecían estar en

buen estado, habiendo sufrido en su mayoría, tan sólo la

pérdida del pañete de recubrimiento (Figura 3).

Fotos tomadas por Jairo Uribe Escamilla

Fotos tomadas por Jairo Uribe Escamilla

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Figura 1 – Foto tomada por Jairo Uribe Escamilla, Ref. 8Figura 2 – Foto tomada por Jairo Uribe Escamilla, Ref. 8

Figura 3 – Foto tomada por Jairo Uribe Escamilla, Ref. 8

• El recubrimiento de concreto de las vigas

sufrió un descascaramiento, en algunos casos

de 2 cm de profundidad. Esta reducción es

muy pequeña, si se compara con la altura de la

viga (Figura 4).

• Las losas en algunas zonas presentaban

descascaramiento del recubrimiento en su

parte inferior (Figura 5).

Figura 4 – Foto tomada por Jairo Uribe Escamilla, Ref. 8

Fotos tomadas por Jairo Uribe Escamilla

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Figura 5 – Foto tomada por Jairo Uribe Escamilla, Ref. 8

• Vigas portantes en voladizo con refuerzo principalpostensionado. Algunas presentaban descascaramientodel recubrimiento inferior y no había indicio alguno dedeterioro de los cables postensionados. Las zonas de losanclajes aparecían en buena condición. (Figura 6).

• Placas de viguetas prefabricadas. En general parecíanestar en buenas condiciones. En contados casos, seapreciaba un deterioro del patín de las viguetas.

• Losas de la zona central y centro-occidental. En variospisos presentaban pérdida del recubrimiento inferior ydeflexiones notorias (Figuras 7 y 8).

Foto tomada por Jairo Uribe Escamilla Figura 6 – Fotos tomada por Jairo Uribe Escamilla, Ref. 8

Figura 7 – Fotos tomadas por Jairo Uribe Escamilla, Ref. 8 Figura 8 – Foto tomada por Jairo Uribe Escamilla, Ref. 8

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• La estructura perimetral, en concreto, no

presentaba deterioros superficiales importantes.

• Las cerchas metálicas que soportaban la losa

presentaban grandes deformaciones, todo tipo

de pandeo, y especialmente la falla de una

misma unión en todas ellas. Esto ocasionó un

descenso de 15 cm. en la zona correspondiente.

(Figuras 9 y 10).

Figura 9 – Foto tomada por Jairo Uribe Escamilla, Ref. 8

Figura 10 – Fotos tomadas por Jairo Uribe Escamilla, Ref. 8

• La primera reparación consistió en añadir a lacolumna más afectada del piso 14, una camisa deconcreto de 25 cm de espesor, en el costado quesufrió la pérdida del recubrimiento, y de 15 cm enlos otros tres costados. En el más afectado, se dejóuna ventana de 50x50 cm con el fin de podersacar tres núcleos de concreto que fueronensayados con buenos resultados.

• Simultáneamente se apuntaló la cubierta paraasegurar su estabilidad (Figura 15).

Figura 11 – Fotos tomadas por Jairo Uribe Escamilla, Ref. 8

• Los daños en la estructura de concreto eranrelativamente menores y aparentemente sepodían reparar.

• El calor disminuyó la resistencia y el módulo deelasticidad del acero de las armaduras de lacubierta, causando un aumento en lasdeflexiones y otros efectos que hicieron fallarsus uniones y pandear los miembros.

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• El Dr. Doménico Parma, calculista de la obra, elaboró un

plan de trabajo en el que se indicaban las diversas

operaciones a efectuar antes de proceder con la reparación

definitiva de la estructura.

• Sistemáticamente se procedería a tomar niveles de los puntos

importantes de todos los pisos, se continuarían los ensayos

con esclerómetro y con ultrasonido, así como la toma de

núcleos y ensayo de los mismos. También se continuarían los

ensayos dinámicos.

• Además, se previeron ensayos de las viguetas prefabricadas,

de los cables de tensionamiento, y de las placas macizas. Se

esperaba dejar todo terminado a finales de diciembre y tener

planos definitivos en enero de 1974.

PLAN DE TRABAJO

Acero de las columnas principales

Existía preocupación pues se había utilizado acero derefuerzo trabajado en frío para obtener como valor nominalFy = 4200 kg/cm2, con elongación mínima del 10%.Registros de dicho acero en estado normal, obtenidosdurante la construcción de la obra, daban como valoresreales: Fy = 5270 kg/cm2, Fu = 5980 kg/cm2 y elongación10%.

Se cortaron 3 de las varillas expuestas al fuego del piso 14,y se les hizo ensayo de tensión. Se obtuvo como promedio:Fy = 5060 kg/cm2 , Fu = 5600 kg/cm2 y elongación 10%.Los resultados a pesar de la disminución observada todavíaestaban por encima del valor de Fy utilizado en los cálculos,por lo cual se consideraron satisfactorios.

Acero de las vigas de enlace

A la misma conclusión se llegó con el acero de lasgrandes vigas de enlace.

Acero de los estribos

Se había utilizado alambre liso con propiedadesreales: Fy = 2460 kg/cm2 , Fu = 3660 kg/cm2. Seensayaron muestras tomadas después del incendioobteniendo propiedades similares.

En consecuencia se concluyó que el acero ordinariode refuerzo no había sufrido daños que pudieranmermar la capacidad de los miembros.

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Acero de alta resistencia para pre y postensionamiento

Se habían utilizado torones de 1,27 cm de diámetro,constituidos por 7 hilos, contenidos en un tubo metálicoflexible e inyectado, fabricados por EMCOCABLES S.A.Su carga de rotura mínima era 16270 kg.

Se sacaron muestras de dos viguetas en las cuales el ductohabía quedado expuesto directamente al fuego pordestrucción del recubrimiento que lo protegía. Nueveensayos dieron una resistencia mínima de 7140 kg ymáxima de 8360 kg , valor que podría considerarse como elmínimo absoluto para aquellos casos en donde no habíahabido destrucción del recubrimiento.

Concreto de vigas y columnas

Preliminarmente se utilizó el esclerómetro para

detectar las zonas más afectadas.

La resistencia relativa de estos elementos se midió

luego con equipo de ultrasonido, calibrado en las

columnas que no habían sido afectadas por el

incendio. Los ensayos de ultrasonido se utilizaron

también para localizar posibles grietas.

Adicionalmente se tomaron seis (6) núcleos de concreto

de la parte más afectada por el fuego y se ensayaron a

compresión.

Al ensayar a la rotura los núcleos extraídos se obtuvo

una resistencia mínima de 316 kg/cm2 y máxima de 401

kg/cm2. Estos valores, aunque inferiores al promedio

obtenido durante la construcción: 352 kg/cm2 estaban

por encima del utilizado en los cálculos: 281 kg/cm2,

plenamente aceptables desde el punto de vista de la

seguridad.

En total se efectuaron 1500 registros de ultrasonido con

el fin de controlar la resistencia y hallar posibles fisuras

internas.

Los resultados fueron muy satisfactorios pues no se

encontraron valores inferiores a 316 kg/cm2 y no se

detectaron fisuras.

También se aplicó este ensayo a una de las vigas

transversales que había estado más expuesta al fuego,

con registros cruzados en el sentido de las diagonales a

todo lo largo de la viga, para estimar su comportamiento

ante esfuerzos diagonales. Los resultados fueron también

satisfactorios.

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Fuerzas de tensionamiento en los cables

Se diseñó un instrumento que permitía medir eltensionamiento en los cables mediante el registro de lafuerza necesaria para causar cierta deflexión en el cablemismo.

Se ensayó una viga de fachada del piso 19, las vigas envoladizo, varias viguetas y la placa de cubierta.

Viga de fachada

En la viga escogida el fuego había destruido elrecubrimiento y el tubo flexible había quedado parcialmenteexpuesto. Inicialmente los torones se habían tensionado a12730 Kg y considerando las diversas pérdidas deberíanquedar 9090 kg; el instrumento registró 10910 kg.

Vigas en voladizo

También habían sido tensionadas a 12727 kg y con las

pérdidas deberían tener como mínimo 7955 kg, valor

inferior al de las vigas de fachada por la pérdida adicional

debida a la curvatura. En un torón se obtuvo 8091 kg y en

el otro 7909 kg, valores considerados satisfactorios.

Viguetas

En el banco de prefabricación se habían tensionado a

11364 kg para un valor después de pérdidas, a tiempo

infinito, de 9091 kg. Se habían sobrediseñado para que un

valor de 7727 kg fuera aceptable.

Las fuerzas obtenidas después del incendio fueron:

1. En una vigueta que estuvo bastante tiempo expuesta alfuego y que tenia la aleta destruida, cosa que sólo sepresentó en dos casos: 5000 kg.

2. En una vigueta en condiciones mejores que representael 2% de todas las de la obra: 7955 kg y en otra similar7273 kg.

En conclusión si el hormigón se presentaba con aspectoaceptable se podía asegurar que el acero detensionamiento no había sufrido daños importantes ni ensu parte mecánica ni en su estado de tensión.

Placa de cubierta

Los cables utilizados estaban formados por seis (6)

torones de 0,63 cm de diámetro, tensionados a 15000 kg.

Se ensayaron un cable longitudinal en que la coraza había

quedado expuesta al fuego y otro transversal. Las fuerzas

respectivas registradas fueron 13181 kg y 18181 kg.

En todos los casos los torones se encontraban en buen

estado, sin muestras de oxidación.

Rigidez de los elementos

Para obtener mayor certeza sobre el posiblecomportamiento dinámico de la estructura, secontrató con la firma norteamericana Wiss, Janney,Eltsner Associates, Inc. la realización de pruebasdinámicas en ciertas zonas de la estructura.

Básicamente, tales pruebas consisten en producir unimpacto de magnitud conocida, y registrar mediante4 vibrómetros, colocados adecuadamente, larespuesta de esa zona de la estructura.

Fotos tomadas por Jairo Uribe Escamilla

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Fotos tomadas por Jairo Uribe Escamilla

Equipo para registrar la vibración

Consultores:Wiss, Janney, EltsnerAssociates, Inc.Nueva York.www.wje.com

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Bogotá, septiembre de 1973

• Se reconstruyó el recubrimiento donde se habíaperdido. En algunas partes simplementepañetando y en otras fundiendo concreto in situ,utilizando un producto comercial para mejorar laadherencia y dejando anclajes mecánicos.

• La reconstrucción de la parte central se hizodemoliendo el hormigón de alrededor de lasviguetas longitudinales que soportaban la placa yésta parcial o totalmente para luego fundir nuevoconcreto en la zona.

• Como los ensayos de carga de las placas

mostraron adecuada estabilidad de las mismas

pero excesiva flexibilidad para un adecuado

funcionamiento, se diseñó un sistema de

rigidez con el cual se redujeron en un 50% las

deflexiones causadas por la carga viva.

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Seminario Nacional sobre Edificios de Gran Altura Escuela Colombiana de Ingeniería, Bogotá, septiembre de 1973

REFERENCIAS

Efecto del Fuego en las Estructuras de Hormigón ArmadoMaría Lucy Giraldo, I.C., 1974

1. Cincuenta años en la construcción de Colombia: Camacol(1957-2007) - Cámara Colombiana de la Construcción,Bogotá, 2007; ISBN 978-958-98413-0-3.

2. Historia del Arte Colombiano, Tomo 7 – Salvat EditoresColombiana S.A., Bogotá, 1977; ISBN 84-345-3783-4.

3. La Construcción del Concreto en Colombia: Apropiación –Expresión – Proyección . Asociación Colombiana deProductores de Concreto, Asocreto, 1996; ISBN 978-958-97371-7-0.

4. Arquitectura Colombiana en Concreto Obras Maestras -Asociación Colombiana de Productores de Concreto,Asocreto, 1996.

5. Edificio Avianca- Germán Samper, 2013. http://germansamper.com/index.php?option=com_content&view=article&id=125

6. Edificio Avianca, Roberto Londoño. http://dearq.uniandes.edu.co/sites/default/files/articles/attachments/dearq_03_09_londono.pdf

7. Flashback – Edificio Avianca, Revista Escala, 2011. http://www.revistaescala.com/index.php?option=com_content&view=article&id=484:estructura-edificio-avianca&catid=101:archivo-historico&Itemid=151

8. Uribe Escamilla, Jairo. – Efectos del Fuego sobre la Estructura del Edificio AVIANCA - Memorias del Seminario Nacional sobre Edificios de Gran Altura, Escuela Colombiana de Ingeniería, Bogotá 1974.

9. Giraldo Medina, María Lucy. – Efecto del Fuego en las

Estructuras de Hormigón Armado - Proyecto de Grado;

Consejeros: Jairo Uribe Escamilla y Luis Enrique Amaya

Isaza, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de los

Andes, Bogotá, 1974.

10. Video - www.historiagraficawordpress.com

¡MUCHAS GRACIAS!jairo.uribe@escuelaing.edu.co