INFORME N 001-2015

ASUNTO

:Conferencia: Lecciones por aprender: Estudio del Colapso del Edificio Space en la Ciudad de Medelln Colombia

PARA

:Ing. Arauco Ricse JorgeCatedrtico de Estructuras de Madera Y acero

DE

:Santivaez Chamarro, Sholanche

FECHA

:06/06/2015

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La conferencia de Lecciones por aprender: Estudio del Colapso del Edificio Space en la Ciudad de Medelln Colombia, realizado por el Ph.D. Juan Correal, donde la presentacin abarca sobre una consultora y asesora tcnica a la Alcalda de Medelln en el caso del Colapso del Edificio Space en Medelln. El caso prctico tomado para la presentacin, fue realizada para hacer evidencia de algunas falencias en muchos casos del sector construccin, en los cules las empresas constructoras buscan edificaciones econmicas, dejando de lado o al lmite el tema de la seguridad, tal y como se presenci en el Edificio Space, sobre todo en la parte estructural.

Conferencia: Lecciones por aprender: Estudio del Colapso del Edificio Space en la Ciudad de Medelln ColombiaDe la presentacin apreciada se puede destacar los siguientes puntos:

1. ANTECEDENTES:

Datos Generales:

Ubicacin:

Pas:Colombia

Ciudad:Medelln

Edificio de vivienda de 19500 m2, con 154 departamentos. Const de 6 Etapas. Constructora Lrida CDO. Arquitecto Laureano Forreo. Ingeniero Calculista Jorge Aristizabal. Ingeniero de Suelos Bernardo Vieco. Zona Ssmica Intermedia. Sistema Dual Capacidad de disipacin de energa moderada.

Descripcin:

El Edificio Space, se encontr ubicado en una zona residencial de la Ciudad de Medelln-Colombia. La edificacin const de 6 etapas de construccin, con una variacin entre 11 a 24 pisos constituidos por sistemas de prticos y de muros portantes.

La experiencia de este caso se da lugar el 11 de Octubre del 2013, durante la maana se report una llamada de emergencia, por parte de un residente, reportando un estallido. Es en este punto cuando las autoridades se hacen presente y se percatan de una falla estructural en una de las columnas y algunos muros divisorios, y de forma inmediata lanzan una recomendacin a CDO, para realizar una evacuacin temporal. Ante este hecho se pronunci el Ingeniero Calculista Jorge Aristizabal y la representante Legal de CDO, quienes no compartan la sugerencia hecha por parte de las autoridades, debido a que no haba elementos suficientes para sacar tales conclusiones. Sin embargo un da posterior (12 de Octubre por la noche del ao en mencin), la Etapa 6 del Edificio Space, colaps. En el interior de la edificacin se encontraban 12 personas, de los cuales (11) once eran empleados, realizando trabajados de reforzamiento de la columna daada y (01) uno era un residente que ingres bajo su propio riesgo, a pesar de existir una orden policial.

El da 29 de Octubre del 2013, la Alcalda de Medelln solicit a la Universidad de los Andes para la realizacin del diagnstico y causas del colapso del edificio Space. Esta solicitud se realiz con la finalidad de que la Alcalda obtuviera una asesora por parte de la Universidad de los Andes en temas relacionados con otras edificaciones.

2. ESTRUCTURACIN DEL ESTUDIO:

Grupo de Trabajo:

Grupo Directivo. Grupo Tcnico Ejecutivo. Asesores internacionales. Asesor Nacional. Asesores Jurdicos. Especialistas. Ingenieros de Proyecto. Asesores de Seguridad Industrial. Ingenieros de Laboratorio. Tcnicos de Campo y Laboratorio. Asistente Administrativa.

Fases del Estudio:

Fase 1: Concepto tcnico sobre la estructura del Edificio Space en relacin al cumplimiento o no de las normas legales. Fase 2: Concepto tcnico con respaldo internacional sobre la conceptualizacin general del proyecto. Fase 3: Estudios tcnicos para conceptuar sobre las causas ms probables del colapso de la torre 6 del Edificio Space 6 y recomendaciones. Fase 4: Acompaamiento y asesora tcnica a la alcalda para concepto sobre otras edificaciones.

3. DESARROLLO DE LAS FASES DEL ESTUDIO:

Fase 1: Concepto tcnico sobre la estructura del Edificio Space en relacin al cumplimiento o no de las normas legales.

Informacin Disponible para el estudio:

Planos estructurales. Planos arquitectnicos. Memorias de clculo. Estudios de suelo. Reportes de control de calidad de los materiales. Actas de reuniones. Informes topogrficos. Informes de reconocimiento de daos. Registros fotogrficos. Estudios de geologa.

Descripcin estructural:

Sistema Dual. Estructura de 24 pisos. Columnas tpica de la 6 etapa: (0.20 x 1.80) Se presentaron modificaciones en el espesor de las losas (de 6 cm a 10 cm), en los pisos 8 al 23.

IMAGEN N01: Elevacin del Edifico Space.

IMAGEN N02: Planta del Edificio Space.

Carga de anlisis

Combinacin de cargas NSR-98

Carga gravitacionales solas 1.4D+1.8L reducida

Carga gravitacionales y ssmicas 1.05D+1.28L+E 0.9D+E

CARGA MUERTA (D)

Peso propio de vigas, placas y elementos estructurales verticales (PP) Peso muerto divisorios y de fachada(DM) Cargas de acabado (DA)

CARGA VIVAS DE DISEO (L)

Se considera reduccin de carga viva

IMAGEN N03: Cargas de Diseo.

IMAGEN N04: cargas de diseo.

Anlisis de condiciones internas en la edificacin

Estado 1: edificacin sin considerar ningn tipo de asentamiento diferenciales

Anlisis en condiciones estticas Anlisis considerando el sismo de diseo Anlisis confirmado el efecto de flujo platico

IMAGEN N05: Cargas axiales en columnas etap6-eje 5

IMAGEN N06: Cargas axiales en columnas etap6-eje 5

Estado 2: Edificacin con los asentamientos diferenciales registrado el da 11 de octubre del 2013, momento en el cual se registra la falla de la columna s3 entre los pisos 4 y 5

IMAGEN N07:Cargas axiales en columnas etap6-eje 5

Estado 3: edificacin ene l estado previo al colapso una vez fallada la columna s3

Cargas axiales en muros divisorios de mampostera Fuerza cortante en la viga principales

IMAGEN N08: Cargas axiales en columnas etap6-eje 5

4. MODELACION:RESULTADOS DE LOS ANLISISRevisin de la norma aplicable NSR-98:Para la elaboracin de fase 1 se revisaron 523 de la NSR 98 relacionados con los ttulos A, B, C, D, H, J y K. Del total de los literales revisados, se encontr que el 58% (302) presentan informacin que puede ser verificable, es decir informacin que ha sido reportada o especificada ya sea en los planos del proyecto, memorias estructurales y/o reportes de la calidad de los materiales segn la informacin suministrada por la Alcalda de Medelln.Adems se encontr que el 18% (53) de los literales revisados con informacin verificable, incumplen con lo especificado por las normas NSR 98.CONCLUSIONESPara efecto estructurales y de sismo resistencia el edificio Space construido por las Etapas 1 a 6 debe considerarse como una la edificacin y una sola estructura de resistencia ante fuerzas gravitacionales y ssmicas horizontales.Considerando los graves incumplimientos en los requisitos bsicos de la norma NSR 98, y que el colapso de la Etapa 6 sumando a la demolicin de la Etapa 5 modificacin sustancialmente la conceptualizacin original del edificio, eliminando elementos estructurales fundamentales que permitieran garantizar la estabilidad de la estructura en su conjunto o para cualquier parte de ella, se concluye que la parte de la edificacin que mantiene en pie presentan un alto riesgo de colapso.

FASE 2: CONCEPTO TCNICO CON ESPALDO INTERNACIONAL SOBRE LA CONCEPTUALIZACIN GENERAL DEL PROYETO (ABRIL 2014) Los reglamentos NSR-98 y NSR-10Estn de acuerdo con los mejores y ms actualizados estndares internacionales. Procedimiento de Seguridad de NSR ACI 318

Obtenida de ensayos experimentales se resume en:RESISTENCIA NOMINAL RESISTENCIA REQUERIDA

ENSAYO NOMINAL DE COLUMNAS DE CONCRETO REFORZADO SOMETIDAS A CARGA AXIAL UNIVERSIDAD DE ILLINOIS -1934

En esta investigacin encontr que la carga de falla (resistencia nominal) de la columna se puede estimar por medio de la siguiente ecuacin:Pn=0.85*fc (Ag Ast)+fy*AstLa investigacin hizo nfasis en que, en diseo, no se debera llegar a estos niveles de carga debido a la presencia de momentos, sugiriendo no usarla con valores mayores del orden del 80% de lo obtenido con la ecuacin.Algunos ensayos ms recientes han confirmado los resultados de las investigaciones de Richart de 1934.

ENSAYO NOMINAAL DE COLUMNAS DE CONCRETO REFORZADO SOMETIDAS A CARGA AXIAL ACI 318 Y NSREn la norma se presenta la siguiente ecuacin:Pn(max)=0.80*(0.85fc(Ag Ast) +fyAst)Resultados de los Ensayos:Resistencia nominal: Pn(max)=0.80*(0.85fc(Ag Ast) +fyAst) =0.56*(715tonf) =400 tonfResistencia requerida: Pn=1.4*Pd+1.7*Pl=1.4*720+1.7*124=1220 tonfLA COLUMNA S-3 NO CUMPLE YA QUE LA RESISTENCIA REQUERIDA ES MAYOR QUE LA NOMINALLA RESISTENCIA SIN FACTORES DE SEGURIDAD ES MUY SIMILAR A LA CARGA MUERTA SIN FACTORES DE SEGURIDAD

Por lo tanto, la estructura se considera extremadamente insegura debido a que las columnas solo tenan una fraccin de la resistencia requerida.La fraccin de la resistencia, solo para gravedad que tena la columna S-3 del 4 piso era 33% (400/1220=0.33)OTROS ASPECTOS DE NSR-98 o ACI 318-95 QUE NO SE CUMPLIERON EN LA COLUMNA DE SPACE Dimensin de las barras de los estribos. Dimetro de las barras de los estribos. Estribos de confinamiento para efectos ssmicos. Cimentacin Estabilidad de la columna a largo plazo. Existe literatura que indica que columnas cargadas por encima del 75% de capacidad instantnea, eventualmente fallan dentro de un periodo finito de tiempo.

ANTECEDENTES DE COLAPSO SIMILARES Edificio residencial (10 pisos + stano) de concreto reforzado Zumrut, ubicado en la ciudad de Konya, Turqua. Colapso sbito de 2 de febrero de 2004 dejando 92 personas muertas y 29 heridas, despus de 4 aos de construido. Deficiencias en el diseo estructural (dimensione y refuerzo) en el proceso constructivo (materiales). Deformaciones excesivas por flujo plstico no lineal (nonlinear creep) debido a altos refuerzos axiales. Otras edificaciones de concreto reforzado, ubicado en la ciudad de Konya, Turquia han presentado patologas asociadas a fallas en columnas. Estas patologas son asociadas a deficiencias en el diseo estructural (dimensionamiento y refuerzo) y en el proceso constructivo. La falla (frgil) por os altos esfuerzos que generan deformaciones por flujo plstico no lineal (nonlinear creep), sin que haya aumento de carga.

ANALISIS DE CONDICIONES EXTERNAS1. POSIBILIDAD DE EVENTO SISMICO Los eventos reportados en el pas en dichas fechas no presentaron ni la magnitud ni ocurrieron a distancias para las cuales hubiesen podido generar algn tipo de impacto, aun para edificaciones de alta vulnerabilidad2. POSIBILIDAD DE MOVIMIENTO DE TIERRA TIPO DESLIZAMIENTO No se detecta ninguna evidencia en la inspeccin detallada los alrededores de la edificacin y la zona. No existen rgistros de movimientos del terreno reportados por los ingenieros de CDO.3. POSIBILIDAD DE UNA EXPLOSION O INCENDIO No existe en el DAGRD ningn reporte oficial ni noticia de la ocurrencia de alguna explosin, incendio o cualquier otro evento extraordinario.

ANALISIS DE CONDICIONES INTERNAS DE LA EDIFICACINFALLAS Y PATOLOGIAS En etapa 6 del edificio Space presento una serie de fallas y patologas antes del colaps: Deflexiones excesivas en losas debidas a la falta de rigidez (Mayo 2012) sobre cargas

Daos en muros divisorios de mampostera debido a las deflexiones de las losas (agosto 2012)

Falla a compresion en la columna R3 en el nivel 5 (febrero de 2013)

5. CONCLUSIONES:

La causa principal del colapso del edificio SPACE se encuentra en la falta de capacidad estructural de la edificacin para resistirlas cargas actuantes debidas al peso propio de la estructura a las cargas de servicio impuesta.

De acurdo con el anlisis efectuado y teniendo en cuenta la cusa primaria establecida , se considera que el colapso de la edificacin se produjo por la ocurrencia de los siguientes posibles factores detonantes:

Los efectos de la redistribucin progresiva de cargas por los asentamiento diferenciales y por la falla de la columna s3

Los altos niveles de esfuerzo en las columna lo cual conlleva a problemas de deformacin excesiva por flujo plstico y a la posibilidad de la fala frgil anticipada de estos electos

Los trabajos de intervencin estructural que se estaban realizando en la noche de 11 de octubre de 2013 en los cuales se evidencio la instalacin de elemento de refuerzo metlicos , la intervencin en los elementos estructurales y la eventual eliminacin de muros mampostera adyacentes a la columna fallada

Hacia un Futuro Sostenible: Tecnologa de Materiales Ecoeficientes sobre la Base del BambExiste una continua necesidad de investigacin en busca de nuevos o alternativos materiales sostenibles y renovablesActualmente la madera es el nico material utilizado masivamente en construccin que puede considerarse sostenible, renovable y ambientalmente amigableEstados Unidos y Europa invierten millones de dlares en investigacin alrededor de la madera como material estructural en edificaciones de ms de 10 pisos

1. ESTRUCTURAS EN MADERA Puente de 32 metros de luz, 12 metros anchos y 15 metros de altura.Carga de diseo para un camin-carga de 60 ton o 2 camin estndar de 48 ton. La estructura fue prefabricada con un peso total de 36 ton, la cual fue transportada por camin de carga especial hasta la sitio de ubicacin final.Se us madera laminada de Pino Radiata modificada qumicamente 2. BAMB COMO MATERIAL ALTERNATIVO A LA MADERA

En el futuro, se requerir una mayor cantidad de madera por pases desarrollados (Estados Unidos ya tiene un dficit de madera como materia prima)El bamb se presenta como una alternativa a la madera.El bamb posee ventajas importantes frente a la madera como su rpido crecimiento (renovable y disminuye deforestacin), absorcin de dixido de carbono (sostenibilidad), especie nativa de regiones tropicales (impulsa economa regional)2.1 VENTAJAS

Facilidad en el cultivo. Alta tasa de crecimiento: 10 a 110cm por da. Baja relacin resistencia/peso. Bajo consumo de energa

3. SISTEMA ESTRUCTURALES