El colapso progresivo es el proceso en el que falla un elemento estructural primario, lo que resulta en la falla de los elementos estructurales contiguos, lo que a su vez causa fallas estructurales adicionales . [1]
Los colapsos progresivos pueden ser accidentales, como resultado de deficiencias de diseño, incendio, sobrecarga involuntaria, falla de materiales o fenómenos naturales (por ejemplo, erosión , viento o terremotos ). También pueden ser inducidos deliberadamente como método de demolición , específicamente el de implosión de edificios , o causados por actos de terrorismo o guerra.
Ejemplos notables
El 14 de julio de 1902, el Campanile de San Marcos de 98 m (323 pies) en Venecia , Italia, se derrumbó después de que su muro de carga norte comenzara a separarse de la estructura principal. La causa de la separación se atribuyó a más de 700 años de desgaste de la estructura, incluidos incendios, terremotos y redistribución de tensiones, principalmente por la contracción inducida por el secado en las vigas de soporte de madera, el balanceo de las campanas hacia adelante y hacia atrás y la fluencia . Nadie resultó herido excepto un gato del cuidador. La torre era un diseño de mampostería . [2]
El 1 de noviembre de 1966, el edificio del Departamento de Zoología de la Universidad de Aberdeen, de siete pisos en Aberdeen , Escocia, sufrió un colapso total mientras estaba en construcción. El colapso se atribuyó a soldaduras deficientes de las vigas que se debilitaron por la fatiga del metal. La fatiga del metal fue inducida por fuerzas laterales oscilantes sobre la estructura (principalmente viento). Cinco personas murieron y otras tres resultaron heridas. El edificio tenía un diseño con estructura de acero y el colapso fue el primer ejemplo conocido de colapso progresivo total de un edificio con estructura de acero . [3]
El 19 de diciembre de 1985, el edificio de oficinas comerciales de 22 pisos [4] en 1000 Wilshire Blvd, Los Ángeles, actualmente conocido como Edificio Wedbush , [5] experimentó un colapso parcial de la estructura. Los equipos de construcción estaban descargando vigas de acero de un camión de plataforma sobre la plataforma del recién terminado quinto piso mediante una grúa cuando una viga se soltó de la grúa y cayó sobre la pila de almacenamiento actual debajo, que ya estaba cargada al doble de la capacidad de carga máxima diseñada. del piso. Esto inició un colapso progresivo del piso sobrecargado, causando que la sección del piso y las vigas se estrellaran contra los cuatro pisos inferiores, para finalmente detenerse en el estacionamiento. Tres personas murieron. El edificio tenía un diseño con estructura de acero . [6]
El 15 de marzo de 1986, el Hotel New World de seis pisos en Little India , Singapur, se derrumbó porque el ingeniero estructural había olvidado agregar la carga muerta del edificio (el peso del edificio en sí) a sus cálculos al determinar la resistencia requerida del edificio. pilares de soporte cuando se construyó el hotel en 1971. [7] Treinta y tres personas murieron y otras 17 resultaron heridas. El edificio era de hormigón armado con acero .
El 23 de abril de 1987, L'Ambiance Plaza de 16 pisos en Bridgeport , Connecticut, se derrumbó durante su fase de construcción como resultado de varios casos de apuntalamiento inadecuado que se utilizaban en todo el sitio de construcción. [8] Veintiocho personas murieron. El edificio tenía un diseño de losa elevable .
El 17 de marzo de 1989, la Torre Cívica de Pavía de 78 m (255 pies) en Pavía , Italia, se derrumbó después de 800 años de redistribución de tensiones en la estructura, principalmente por la contracción inducida por el secado en las vigas de soporte de madera y las campanas balanceándose hacia adelante y hacia atrás. y arrastrarse . [9] Cuatro personas murieron y otras 15 resultaron heridas. La torre era un diseño de mampostería .
El 10 de mayo de 1993, la fábrica de juguetes Kader de cuatro pisos en Nakhon Pathom , Tailandia, se derrumbó después de que se produjo un incendio en el primer piso que se extendió por todo el complejo. La fábrica estaba en plena producción en ese momento y todas las salidas de emergencia estaban cerradas. El colapso mató a 188 personas e hirió a más de 500. El edificio tenía un diseño con estructura de acero . [10]
El 24 de mayo de 1993, [11] el antiguo campanario de la iglesia medieval de Santa María Magdalena en Goch , Alemania , se derrumbó. La causa se atribuyó a cientos de años de redistribución de tensiones en la estructura, principalmente por la contracción inducida por el secado en las vigas de soporte de madera, el balanceo de las campanas hacia adelante y hacia atrás en los siglos anteriores, la fluencia y la erosión de la mampostería expuesta y sin mantenimiento, incluyendo Agrandamiento de las grietas debido al agua que se congela y se expande entre las piedras en los meses de invierno, lo que provoca una mayor expansión de las grietas. Nadie salió herido. La torre era un diseño de mampostería . [12]
El 19 de abril de 1995, el edificio federal Alfred P. Murrah de nueve pisos en Oklahoma City , Oklahoma, se derrumbó después de que un camión bomba fuera detonado fuera de la fachada sur. La onda de compresión de la bomba provocó que los pisos cuarto y quinto se separaran de sus columnas y colapsaran sobre el tercer piso. El Piso 3 estaba conectado a la viga de transferencia principal y la empujó hacia adentro cuando los Pisos 4 y 5 cayeron sobre él. Esto provocó que todas las columnas verticales en el perímetro sur que estaban conectadas a la viga de transferencia también colapsaran, junto con cualquier sección del piso que dependiera de esas columnas para su soporte vertical. El atentado con bomba en Oklahoma City fue el primer ejemplo conocido de derrumbe progresivo de un edificio iniciado por terroristas en suelo estadounidense. El ataque mató a 168 personas e hirió a otras 680. El edificio era una estructura de hormigón armado con acero . [13] [14]
El 29 de junio de 1995, los grandes almacenes Sampoong de cinco pisos en Seúl , Corea del Sur, se derrumbaron como resultado de la eliminación de varias columnas de soporte en los pisos inferiores para dejar espacio para las escaleras mecánicas. Esta falta de soporte estructural empeoró años más tarde con la adición de varios aparatos de aire acondicionado pesados en el techo, encima del área donde se habían eliminado las columnas de soporte. Esto provocó que la columna de soporte más cercana a los acondicionadores de aire fallara y pasara su carga a las columnas cercanas, lo que provocó una falla total y un colapso dentro de las 24 horas posteriores a la aparición de grietas importantes alrededor de la columna defectuosa. [15] El colapso mató a 501 personas e hirió a otras 937. El complejo era una estructura de hormigón armado con acero .
El 11 de septiembre de 2001, los edificios 1, 2 y 7 del World Trade Center en la ciudad de Nueva York se derrumbaron como resultado de ataques militantes y los incendios resultantes. Después de una investigación de tres años por parte del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología , se concluyó que el fuego debilitó la estructura de acero hasta que las largas secciones del piso a modo de puente (llamadas cerchas ) comenzaron a hundirse progresivamente. Esta flacidez convirtió el tirón hacia abajo de las vigas en un tirón hacia adentro. Esta creciente atracción hacia adentro de las paredes finalmente provocó que las columnas exteriores de la Torre 2, y más tarde las columnas interiores de la Torre 1, se pandearan y doblaran, iniciando así los colapsos. [16] Un total de 2.752 personas murieron en los edificios, incluidos 157 pasajeros y miembros de la tripulación que estaban a bordo de dos aviones secuestrados que chocaron contra los Edificios 1 y 2, iniciando incendios en ambos, y los escombros iniciaron incendios en el Edificio 7 tras el colapso de los Edificios 1. y 2. Los edificios tenían un diseño con estructura de acero . La falla progresiva de los sistemas de piso, o la llamada "teoría del panqueque", se descartó como el factor iniciador de la falla estructural, pero los científicos de FEMA y NIST descubrieron que era el modo principal de falla después del inicio del colapso. [17]
El 12 de febrero de 2005, la Torre Windsor de 28 pisos en Madrid , España, sufrió el colapso de los 11 pisos superiores del edificio. La torre tenía un núcleo interior de hormigón armado rodeado por un perímetro exterior tradicional de estructura de acero con entramado. Entre los pisos 16 y 17 había un piso de transferencia de hormigón armado de siete pies de espesor, diseñado para actuar como mamparo y soportar la estructura de acero de los 11 pisos superiores. Se inició un incendio en una oficina en el piso 21 y, después de cinco horas, el núcleo interior de hormigón ya no podía soportar la estructura exterior de acero que se pandeaba. Los 11 pisos superiores se derrumbaron hasta el nivel de la calle y los restos de los tres pisos superiores se derrumbaron sobre el piso de transferencia. Nadie fue asesinado. El edificio tenía una estructura compuesta de acero y hormigón armado . [18]
El 1 de agosto de 2007, el puente I-35W sobre el río Mississippi en Minneapolis, Minnesota, se derrumbó durante la hora pico de la tarde, lo que provocó la muerte de 13 personas. El colapso se atribuyó a la falla de una placa de refuerzo que conecta dos miembros dentro de una de las nervaduras del arco principal. La falla de esta unión crítica para la fractura resultó en el colapso total de la estructura.
El 24 de abril de 2013, el complejo de oficinas comerciales Rana Plaza de ocho pisos en Savar , Bangladesh, sufrió un colapso en la mayor parte de la estructura. El edificio había sido diseñado originalmente para albergar tiendas y oficinas con poco tránsito peatonal, pero se había convertido en una fábrica con equipos pesados de confección de prendas de vestir en los pisos superiores. Este equipo actuó como un apisonador suave al inducir fuerzas oscilantes en la estructura del edificio. El uso de materiales de construcción de calidad inferior, junto con el peso de los trabajadores y la maquinaria (que en conjunto excedían la capacidad de carga diseñada originalmente para los pisos), contribuyeron al debilitamiento y eventual falla de elementos estructurales clave. El colapso final ocurrió un día después de que comenzaran a aparecer grietas preliminares en todo el edificio, lo que sugiere que un elemento estructural clave había fallado y estaba transmitiendo sus fuerzas de carga a los elementos circundantes. Un total de 1.129 personas murieron en el edificio y aproximadamente 2.515 personas resultaron heridas. El incidente se considera el accidente en una fábrica de prendas de vestir más mortífero de la historia, así como la falla estructural accidental más mortífera en la historia de la humanidad moderna. [19] [20] [21]
El 19 de enero de 2017, el edificio Plasco , un edificio de gran altura en Teherán , Irán , se incendió y se derrumbó. El incendio se inició en el octavo piso y el derrumbe progresivo se produjo durante las operaciones de rescate cuando aproximadamente 200 bomberos se encontraban en el lugar. Se informó que el derrumbe fue tipo panqueque porque se había producido hacia abajo. [22] El colapso parecía similar al de las torres del World Trade Center. [23] Dieciséis bomberos y diez civiles murieron como resultado del incendio y el colapso. [24]
Como el daño resultante en un colapso progresivo es desproporcionado con respecto a la causa original, el término colapso desproporcionado se utiliza con frecuencia en ingeniería para describir este tipo de colapso.
Cambios en el código del modelo.
Con base en las recomendaciones del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) del Departamento de Comercio de los Estados Unidos , el Consejo de Código Internacional (ICC) aprobó un conjunto integral de cambios en el código de construcción . Las recomendaciones se basaron en los hallazgos de la investigación de tres años del NIST sobre los derrumbes de las torres del World Trade Center (WTC) de la ciudad de Nueva York el 11 de septiembre de 2001 .
Las propuestas abordaron áreas tales como una mayor resistencia al colapso de edificios debido a incendios y otros incidentes, el uso de materiales pulverizados resistentes al fuego (comúnmente conocidos como "ignífugos"), el rendimiento y la redundancia de los sistemas de protección contra incendios (es decir, rociadores automáticos), el almacenamiento de fueloil /tuberías, ascensores para uso de los socorristas y ocupantes en evacuación, el número y ubicación de las escaleras y las marcas de los caminos de salida.
Los cambios en el código del modelo consistentes con las recomendaciones de investigación del NIST WTC que ahora requiere el IBC incluyen:
Mayor fuerza de unión para protección contra incendios (casi tres veces mayor que la requerida anteriormente para edificios de 25 a 130 metros (75 a 420 pies) de altura y siete veces mayor para edificios de más de 130 metros (420 pies) de altura).
Requisitos de instalación en campo para protección contra incendios para garantizar que:
la instalación cumple con las instrucciones del fabricante;
los sustratos (superficies a ignifugar) estén limpios y libres de cualquier condición que impida la adhesión;
se realizan pruebas para demostrar que se mantiene la adhesión requerida para superficies de acero imprimadas, pintadas o encapsuladas; y
la condición final del material ignífugo instalado, una vez completamente seco o curado, no presenta grietas, huecos, desconchones, delaminación ni exposición del sustrato.
Inspecciones de campo especiales de protección contra incendios para garantizar que el espesor, la densidad y la fuerza de unión instalados cumplan con los requisitos especificados, y que se aplique un agente adhesivo cuando la fuerza de unión sea menor que la requerida debido al efecto de una superficie de acero imprimada, pintada o encapsulada. . Las inspecciones deben realizarse después de la instalación preliminar de los sistemas mecánicos, eléctricos, de plomería, de rociadores y de techo.
Aumentar en una hora la clasificación de resistencia al fuego de componentes y conjuntos estructurales en edificios de 130 metros (420 pies) y más. (Este cambio fue aprobado en una edición anterior del código).
Adopción explícita del enfoque de "marco estructural" para las clasificaciones de resistencia al fuego que requiere que todos los miembros del marco estructural primario tengan la clasificación de resistencia al fuego más alta comúnmente requerida para las columnas. El marco estructural primario incluye las columnas, otros miembros estructurales que incluyen vigas , vigas , cerchas y enjutas que tienen conexiones directas a las columnas, y miembros de refuerzo diseñados para soportar cargas de gravedad.
^ Ellingwood, BR; Leyendecker, EV (1978). "Enfoques de diseño contra el colapso progresivo". Revista de la División Estructural . 104 (3): 413–423. doi :10.1061/JSDEAG.0004876. Archivado desde el original el 14 de agosto de 2014 . Consultado el 28 de julio de 2014 . Un colapso progresivo es un tipo de falla de reacción en cadena que sigue al daño a una porción relativamente pequeña de una estructura.
^ Se puede encontrar un estudio sobre el Campanile de San Marcos en el archivo de ingeniería civil de las Universidades del Noroeste y la Universidad de Pisa publicó en 2001 un estudio sobre los efectos del envejecimiento en los antiguos campanarios medievales.
^ Está disponible una descripción general de la ingeniería Archivado el 31 de marzo de 2012 en Wayback Machine sobre el colapso con artículos de The Scotsman. También se puede encontrar un artículo sobre el colapso en The St. Petersburg Times y en Hansard Archives AQUÍ y AQUÍ.
^ Aunque ciertos artículos afirman que el edificio era de 21 pisos y otros afirman que es un edificio de 22 pisos, la altura máxima del edificio se logró buscando direcciones de inquilinos para "1000 Wilshire Blvd 22nd Floor". Hay direcciones de inquilinos listado hasta el piso 22 pero no más arriba
^ 1000 Wilshire Blvd. Los Ángeles, CA 90017 fue nombrado Edificio Wedbush en enero de 2002
^ La ubicación del edificio de oficinas estaba en 1000 Wilshire Blvd. en Los Ángeles y consistió en un derrumbe de 5 pisos
^ Un documental sobre el colapso del Hotel New World está disponible en YouTube
^ El caso de L'Ambiance Plaza se puede encontrar en Engineering.com
^ Se puede encontrar un estudio sobre la Torre Cívica de Pavía en el archivo de ingeniería civil de las Universidades del Noroeste y la Universidad de Pisa publicó en 2001 un estudio sobre los efectos del envejecimiento en los antiguos campanarios medievales.
^ Está disponible un estudio de caso sobre el incendio de Kader Toy Factory.
^ De una breve historia de los órganos de Santa María Magdalena tras la dedicación del nuevo órgano en 2015. http://orgelbauverein.st-arnold-janssen.de/unsere-orgel/index.html [ enlace muerto permanente ]
^ Se puede encontrar una referencia a la iglesia de Santa María Magdalena en un estudio sobre los efectos del envejecimiento en los antiguos campanarios medievales, publicado por la Universidad de Pisa en 2001.
^ Un documental sobre el colapso del edificio federal Murrah está disponible en YouTube. Tenga en cuenta que los pisos del edificio en este documental están mencionados por la convención británica y, por lo tanto, serán un piso menos que el nombre estadounidense de cada piso.
^ El NIST ha publicado un resumen y un informe sobre el bombardeo del edificio federal Alfred P. Murrah y su colapso.
^ Un documental sobre el colapso de los grandes almacenes Sampoong está disponible en YouTube
^ El NIST ha publicado un informe final sobre las causas del colapso del World Trade Center.
^ "Preguntas y respuestas sobre la investigación de las torres WTC del NIST". NIST. 14 de septiembre de 2011. p. Preguntas frecuentes n.º 8 . Consultado el 3 de mayo de 2014 . Los hallazgos del NIST no respaldan la "teoría del panqueque" del colapso, que se basa en una falla progresiva de los sistemas de piso en las torres del WTC. En cambio, la investigación del NIST mostró de manera concluyente que la falla de las columnas perimetrales inclinadas hacia adentro inició el colapso y que la ocurrencia Esta curvatura hacia adentro requirió que los pisos hundidos permanecieran conectados a las columnas y tiraran de las columnas hacia adentro. Así, los suelos no dejaron de provocar progresivamente un fenómeno de pancaking.
^ Está disponible un estudio de caso de ingeniería sobre el incendio de la Torre Windsor.
^ "El colapso de un edificio en Bangladesh mata al menos a 82 personas en Dhaka". 23 de abril de 2013.
^ "El número de muertos por el colapso de un edificio en Bangladesh supera los 500". Noticias de la BBC . 3 de mayo de 2013.
^ David Blair, David Bergman (3 de mayo de 2013). "Bangladesh: el arquitecto de Rana Plaza dice que el edificio nunca fue pensado para fábricas". El Telégrafo . Londres . Consultado el 8 de mayo de 2013 .
