Colapso desproporcionado

07-02-2024 | Publicado por Joaquín Martí

Colapso desproporcionado

Los edificios y otras estructuras se diseñan, en general, para resistir cargas normales con estimaciones conservadoras respecto a la lluvia, el viento, la nieve o los terremotos. Normalmente no se tienen en cuenta eventos infrecuentes, como explosiones, impactos de vehículos o incendios descontrolados. El desastre ocurre cuando una estructura vulnerable se enfrenta a eventos imprevistos para los que no está preparada.  

La American Society of Civil Engineers (ASCE) ha publicado la norma ASCE/SEI 76-23 Standard for Mitigation of Disproportionate Collapse Potential in Buildings and Other Structures, la primera de este tipo a nivel nacional. Elaborada a lo largo de una década y fundamentada en las investigaciones dirigidas por el National Institute of Standards and Technology (NIST), esta norma aporta requisitos de diseño y recomendaciones para evitar que pequeños fallos aislados en una estructura se propaguen y acaben por causar un fallo global o de una parte importante de la misma, que es lo que la norma define como colapso desproporcionado.

Esto ha sido siempre un riesgo para los edificios grandes, pero lo cierto es que no se da con frecuencia. Se había discutido durante años sobre la conveniencia de contar con una norma orientada a este tema y, tras varios fallos notables ocurridos durante los años 90 y principios de los 2000, se llegó finalmente a un consenso.

Luchando contra la amenaza terroristaEn 1995, el edificio federal Alfred P. Murrah colapsó como resultado del atentado de Oklahoma City, que inicialmente destruyó tres columnas y desencadenó el posterior derrumbe de casi la mitad del edificio. Solo cinco años después, en el atentado de 2001 en el World Trade Center (WTC), el calor de los incendios sin control en el edificio WTC7 causó deformaciones en conexiones entre viga y columna, que desembocaron en fallos progresivos y condujeron al colapso global del edificio. Al concluir la investigación del WTC, el NIST destacó la necesidad de una norma y, en base a su propuesta a la ASCE, se formó un comité de expertos de la industria, la universidad y el gobierno federal.

La norma utiliza un enfoque basado en las prestaciones, lo que ofrece una mayor flexibilidad a los ingenieros para encontrar soluciones. Brinda orientaciones sobre cómo evaluar y evitar el riesgo, así como sobre aquellos aspectos que mejoran la resistencia al colapso, incluyendo la robustez, ductilidad y deformabilidad necesarias para resistir al fallo sin alcanzar los estados límite relevantes. Incluye metodologías específicas de amenaza y no específicas de amenaza, e identifica enfoques de diseño directo e indirecto.

Está destinada a abordar las mismas estructuras que la ASCE 7 Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures. Las prestaciones requeridas y el nivel de amenaza (por ejemplo, el daño inicial que sufre la estructura) dependen del tamaño, la ocupación y la función de la estructura.

Los ingenieros suelen utilizar modelos numéricos para confirmar que sus diseños resistirán las cargas consideradas. En la actualidad otro comité técnico de la ASCE está preparando un documento para orientar sobre la utilización de las herramientas de simulación numérica en la mitigación de colapsos desproporcionados.

Aunque la nueva norma es sin duda bienvenida, no se trata de que anteriormente se ignoraran los problemas de colapso progresivo. De hecho, en Principia hemos realizado con frecuencia análisis de edificios, puentes y otras estructuras para minimizar el riesgo de este tipo de catástrofes. Los eventos desencadenantes en nuestros estudios son a menudo impactos, explosiones e incendios, sean accidentales o causados por acciones terroristas, pero también eventos menos dramáticos como pueda ser la pérdida de un cable en un puente atirantado.

Te puede interesar