En 2018, Max Charytonow y Eliana Mirta Cóceres se recibieron de Ingenieros Civiles en la Facultad de Ingeniería de la UNNE al defender el trabajo final «Modelación del Impacto de Barcazas sobre el Puente General Manuel Belgrano».
El objetivo del trabajo fue analizar si el corrimiento que ya presentaba parte del puente se debía al impacto de barcazas contra sus pilares. El estudio tomó como referencia el choque contra las defensas del puente interprovincial, de un convoy de 16 barcazas procedentes de Corumbá, Brasil. El incidente fue registrado el 8 de diciembre de 1996, oportunidad en que este transporte fluvial trasladaba mineral de hierro.
Se trae como antecedente este estudio a raíz de un accidente de similares características que tuvo como protagonista días atrás a un remolcador paraguayo, provocando daños en la estructura de protección del viaducto y dejando cinco barcazas a la deriva.
Curiosamente el impacto se registró en el mismo lugar al que se tomó como objeto de estudio de este trabajo final al que UNNE Medios tuvo acceso, es decir el Pilar 5 del Puente General Belgrano.
El trabajo final de los ahora ingenieros Charytow y Cóceres, analiza las consecuencias del impacto de la barcaza en el año 1996, es decir posible movimiento y desplazamiento de la estructura del viaducto; y las soluciones propuestas. El informe se desarrolla en 90 páginas, distribuidos en 6 capítulos.
En esa oportunidad, la investigación tuvo la dirección y asesoramiento académico del magíster Ricardo Barrios D’Ambra, docente de las cátedras Estabilidad II y Estabilidad III y de la asignatura de Posgrado Vibraciones y Dinámica Estructural de la Maestría en Ciencias de la Ingeniería de la Facultad de ingeniería de la UNNE.
A continuación se desarrollan algunos puntos salientes del trabajo, sobre todo en lo referente a las propuestas que los ingenieros plantearon en base a las conclusiones obtenidas.
Movimiento y desplazamiento. Los autores calcularon cuánto se pudo haber movido un sector del puente a causa del choque de un convoy de barcazas. El cálculo dio un movimiento de hasta 20 centímetros con un método que supone fuerzas fijas y de hasta 24 centímetros con otro que considera el movimiento de la estructura bajo los efectos dinámicos del impacto. Un tercer cálculo, que no contempla la pérdida de energía de la estructura al moverse, arrojó 32 centímetros.
El desplazamiento medido en el puente es menor: 13 centímetros, según un informe de inspección de Vialidad Nacional realizado en 2018. Los autores explicaron que sus cálculos se realizaron bajo la suposición de que la estructura recupera su forma por completo cuando termina el impacto. Por eso los valores obtenidos son topes de movimiento que luego vuelven a cero. Como el puente conserva hoy un corrimiento, concluyen que se movió más de lo que se observa y que parte de ese movimiento se revirtió.
Para explicar la diferencia plantearon dos hipótesis: la primera es que, los pilotes enterrados bajo el lecho del río que forman parte de la fundación de la pila 5 se flexionaron y empujaron la arena que las rodea. En la cara opuesta quedó un hueco por el que entró arena, y eso les impidió volver a su lugar. La segunda es que los pilotes sufrieron una deformación permanente en el momento del choque, porque se flexionaron más de lo que pueden recuperar.
Estudiar estas hipótesis quedó fuera del alcance del trabajo, y dejó abierta la posibilidad de nuevas investigaciones.
Propuestas. El informe plantea tres medidas, motivadas por el corrimiento registrado y por el riesgo de que los movimientos sigan aumentando. Ese aumento podría llevar a la suspensión del paso de vehículos o, en casos extremos, a una catástrofe.
Piezas metálicas en la unión. Consiste en colocar piezas cilíndricas de acero, con cabeza rectangular, en la unión entre el tramo central y el tramo de la pila 5. Esto evitaría que la deformación siga creciendo y permitiría solamente un giro, como el de una bisagra. Los autores advierten que la colocación exige cortar el tránsito durante varias horas, lo que generaría congestión y demoras, porque no hay otra conexión terrestre entre las dos provincias en ese sector. Además, esta solución no protege a la estructura del puente frente a nuevos impactos.
Una viga debajo de la unión. Se trata de una viga de hormigón armado a cada lado de la calzada, de sección rectangular y altura variable, con 2,58 metros de largo. Evitaría que los tramos se desprendan de sus apoyos ante situaciones extremas. Cada viga pesa 8,06 toneladas, equivalentes a unos 8 automóviles de los que circulan por el puente, y los autores señalan que ese peso extra debe estudiarse con cuidado. La pieza que la sujeta al borde del tramo debería tener al menos 10 centímetros de diámetro, en 10 unidades, para resistir un tirón de unas 1.700 toneladas. Al igual que la alternativa anterior tampoco protege la estructura frente a nuevos impactos.
Otras defensas contra los choques. Las dos primeras medidas no impiden que ocurran impactos, pero sí que el tramo del puente analizado se derrumbe. Para evitar los choques, los autores proponen estudiar otro tipo de protección en lugar de los pontones flotantes actuales. El choque analizado ocurrió porque el pontón de defensa de la pila 5 estaba desplazado hacia el lado correntino respecto de su posición inicial, lo que facilitó el impacto.
Licitación caída. Consultado en estas horas por UNNE Medios, el ingeniero Ricardo Barrios D’Ambra, hizo aportes que en su momento fueron propuestas que surgieron de las conclusiones del trabajo, con respecto a la falta de defensas eficientes.
“En su momento se decidió proponer desarmar los trenes de barcazas para disminuir la fuerza de impacto ante un eventual choque sobre las pilas del puente”.
Esto tiene que ver ya que el cálculo al momento del impacto analizado en el trabajo, el tren de 16 barcazas tenía un volumen de carga de 7.682 m3 y una carga total declarada de 19.119 Tn, “Para tener una idea de la magnitud de la carga, es el equivalente a 637 camiones con acoplado con su carga máxima”, expresó Barrios D’Ambra.
En esa oportunidad, el impacto no fue de lleno sobre el cabezal del puente, sino de forma inclinada. Esto hizo que los efectos sobre la estructura del puente no se catastrófica.
“Entre los años 2014 y 2016 se licitó la construcción de las defensas definitivas del puente General Belgrano, posteriormente hubo un intento de reactivación, sin embargo, la obra quedó trunca debido a que la empresa adjudicataria sufrió graves problemas económicos, lo que provocó que el contrato fuera rescindido”.
Las defensas actuales, pontones flotantes, son las mismas que se instalaron en el año 1973, fueron diseñadas hace más de 50 años y no están preparadas para absorber los impactos de los convoyes que circulan hoy en día por el río Paraná. “Para mitigar los riegos se obliga a los grandes convoyes a desarmarse y cruzar el puente en tramos más pequeños, con un máximo de 180m de largo y 50m de ancho (manga)”.
Las defensas que no fueron. El ingeniero Barrios D’Ambra aportó las características del proyecto de defensas que no llegó a ejecutarse:
-Estructura fija y rígida de hormigón: A diferencia del sistema flotante actual (que se mueve y desplace con los choques), el nuevo diseño consistía en la construcción de pilotes excavados de hormigón armado fundados directamente en el lecho del río Paraná.
-Ubicación estratégica: Se proyectaron defensas independientes tanto río arriba como río abajo del canal principal de navegación. Su función era actuar como «escudos» o parachoques autónomos; si una barcaza perdía el control, impactaría primero contra estos macro-pilotes de sacrificio, absorbiendo la energía del golpe antes de que la embarcación pudiera tocar la estructura real del puente.
-Protección extendida: La obra no solo resguardaba las dos pilas principales del canal (las pilas N.º 5 y N.º 6), sino que se extendía hacia las pilas adyacentes. Esto garantizaba un margen de seguridad mucho mayor ante derivas o malas maniobras causadas por las fuertes corrientes del río.
-Capacidad de absorción a gran escala: Estaban diseñadas específicamente como defensas de alta resistencia, preparadas para soportar el tonelaje de los modernos trenes de barcazas de la Hidrovía. Al estar fijadas al fondo del río, tenían la rigidez necesaria para frenar masas de miles de toneladas en movimiento.
“Al contar con estos «escudos» de hormigón, el canal de navegación iba a quedar optimizado. Esto hubiera permitido eliminar las restricciones vigentes de Prefectura, haciendo posible que los convoyes pasaran completos, en menos tiempo y con más barcazas a la vez, multiplicando la eficiencia del transporte fluvial en la región”, señaló Barrios D’Ambra.
El río y las barcazas. El trabajo de Max Charytonow y Eliana Mirta Cóceres dedica un capítulo al río Paraná, que ubica entre los de mayor caudal del mundo y como el principal de la Argentina. Su caudal medio llega a 21.000 metros cúbicos de agua por segundo en febrero y marzo y baja a 13.000 en agosto y septiembre.
Tiene crecidas que afectan sobre todo la margen chaqueña, donde el agua invade la planicie con frecuencia. Eso obliga a realizar estudios para proteger a la población de las inundaciones. Las subas y bajas del nivel hacen que aparezcan bancos de arena e islas de forma temporaria, lo que obliga muchas veces a mover el canal de navegación. Las distintas tonalidades del agua se deben a los sedimentos que aporta el río Paraguay.
Otro capítulo describe la hidrovía Paraná-Paraguay. Por ella se transportan mineral de hierro, tanino, cemento brasileño a granel y en bolsa, soja, cereales, combustible, contenedores y automóviles. Las barcazas más usadas son las de tipo Mississippi, que se hunden 8 pies en el agua (2,4 metros). Ese dato es clave, porque el tramo del Paraná tiene una profundidad de 8 a 10 pies. Las barcazas de tipo Jumbo, cada vez más usadas en el mundo, tienen el mismo largo y ancho que las Mississippi, pero se hunden más. Por eso no podrían circular por algunos sectores del río Paraná.
Las 16 barcazas del choque medían 61 metros de largo, 10,68 metros de ancho y 3,96 metros de altura de casco. Avanzaban a 12 km/h en sentido transversal al eje del puente y a 2,73 km/h en sentido paralelo.
Cómo se hizo el cálculo. Los autores usaron el programa ANSYS, que aplica el método de elementos finitos. Divide un objeto en piezas pequeñas, llamadas elementos, conectadas entre sí por puntos llamados nodos. Al resolver los valores en cada punto se obtiene el resultado de toda la estructura. Ese proceso de división se llama mallado.
El análisis estático calculó primero las fuerzas fijas que producen en el puente la misma respuesta que el golpe de las barcazas. El análisis dinámico estudió el comportamiento de una estructura que se deforma, donde cuentan la masa y la pérdida de energía durante el movimiento. Tuvo dos partes. En la primera se hallaron las 15 primeras formas en que vibra la estructura por sí misma. Con esos resultados se ajustó el modelo comparando la octava forma de vibración con la que obtuvo Vialidad Nacional mediante un ensayo. La segunda parte calculó la respuesta del puente en cualquier instante bajo la acción del impacto, con dos variantes: sin pérdida de energía, que dio 32 centímetros, y con una pérdida del 2%, que dio 24 centímetros.
Todos los valores corresponden al extremo del lado chaqueño del tramo de la pila 5, en sentido perpendicular al eje del puente. El valor medido de 13 centímetros surge de un giro de 0,7° en sentido horario del tramo central apoyado entre los dos semipuentes. Los autores suponen que el extremo del semipuente se movió junto con el extremo de ese tramo, en sentido antihorario.
Lo que se movió y lo que resta de apoyo. El choque desplazó el puente hasta 24 centímetros en sentido perpendicular al eje y hasta 3 centímetros en sentido paralelo, y este último valor se da en ambas estructuras. El apoyo paralelo al eje era de 56 centímetros y quedó en 50 en los puntos más afectados. El apoyo transversal era de 9,4 metros y quedó en unos 9 metros en las zonas de mayor corrimiento, contando 0,2 metros de deformación en cada estructura.
Esos movimientos se producen con una fuerza frontal de 768 toneladas y una lateral de 286. Los autores estiman que con el triple de esas fuerzas, es decir 2.304 toneladas frontales y 858 laterales, fallarían los pilotes que soportan la pila del puente antes de que se desprendieran las partes de la calzada.
El puente. La obra comenzó en 1968 y terminó en 1973. Se inauguró el 10 de mayo de ese año. Está sobre la Ruta Nacional N° 16 y une las provincias de Chaco y Corrientes, con efectos sobre la economía y las actividades de ambas regiones.
Mide 1.667 metros de largo. Tiene una calzada de 8,30 metros de ancho con pendiente máxima de 3% y dos veredas laterales de 1,80 metros cada una. Se divide en tres sectores. El central está formado por dos semipuentes colgantes simétricos, unidos en el medio por un tramo simplemente apoyado sobre ellos. Los dos sectores laterales son puentes independientes de tipo pórtico.
El semipuente colgante de la pila 5 mide 225 metros de largo y 84 metros de alto, medidos desde el borde superior de la base de hormigón hasta la viga superior de la torre. Esa base, que recibió el golpe, mide 25 metros en el sentido perpendicular al eje del puente, 33,2 metros en el sentido del eje y 4,5 metros de alto. Une 32 columnas enterradas de 1,8 metros de diámetro y 48,5 metros de largo promedio.