Un edificio sufre un colapso progresivo cuando falla un elemento estructural primario, lo que resulta en la falla de los elementos estructurales contiguos, lo que a su vez provoca una falla estructural adicional . [1]
Los colapsos progresivos pueden ser accidentales, debido a deficiencias de diseño, incendios, sobrecargas involuntarias, fallas de materiales o fenómenos naturales (por ejemplo , erosión , viento o terremotos ). También se pueden inducir deliberadamente como método de demolición , específicamente la implosión de edificios . También pueden deberse a actos de terrorismo o de guerra.
Factores iniciadores detrás de ejemplos notables
- El 14 de julio de 1902, el Campanile de San Marcos de 323 pies en Venecia , Italia se derrumbó después de que su muro de carga norte comenzó a separarse de la estructura principal. La causa de la separación se atribuyó a más de 700 años de desgaste en la estructura, incluidos incendios, terremotos y redistribución de la tensión, principalmente por la contracción inducida por el secado en las vigas de soporte de madera, las campanas se balancean hacia adelante y hacia atrás y se arrastran . Nadie resultó herido excepto un gato que pertenecía a un cuidador. La torre tenía un diseño de mampostería . [2]
- El 1 de noviembre de 1966, el edificio del Departamento de Zoología de la Universidad de Aberdeen de 7 pisos en Aberdeen , Escocia , sufrió un colapso total mientras estaba en construcción. El colapso se atribuyó a las malas soldaduras 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 fue un diseño de estructura de acero y el primer ejemplo conocido del colapso progresivo total de un edificio con estructura de acero . [3]
- El 16 de mayo de 1968, la torre de apartamentos de 22 pisos de Ronan Point en West Ham , Londres sufrió un colapso fatal de una de sus esquinas debido a una explosión de gas natural , que destruyó un muro de carga . 4 personas murieron y otras 17 resultaron heridas. El edificio era un edificio de sistema de paneles grandes .
- El 2 de marzo de 1973, el edificio Skyline Towers de 26 pisos en el condado de Fairfax , Virginia , se derrumbó como resultado de que se quitaron los apuntalamientos de madera demasiado pronto de un piso superior durante la construcción. 14 personas murieron y otras 34 resultaron heridas. La torre tenía un diseño de hormigón armado .
- El 19 de diciembre de 1985, el edificio de oficinas comerciales de 22 pisos [4] en 1000 Wilshire Blvd, Los Ángeles, actualmente conocido como el Edificio Wedbush , [5] experimentó un colapso parcial de la estructura. Los equipos de construcción estaban descargando vigas de acero recién llegadas de un camión de plataforma a la plataforma del quinto piso recién terminado a través de una grúa cuando una viga se soltó de la grúa y cayó sobre la pila actual debajo, que ya estaba cargada al doble del máximo. capacidad de carga diseñada del piso. Esto inició un colapso progresivo del piso sobrecargado, lo que provocó que la sección del piso y las vigas se estrellaran a través de los pisos 4, 3, 2 y 1, para finalmente descansar en el estacionamiento. Murieron tres personas. El edificio tenía un diseño de estructura de acero . [6]
- El 15 de marzo de 1986, el Hotel New World de 6 pisos en Little India , Singapur se derrumbó debido a un error de diseño cuando el ingeniero estructural olvidó agregar la carga muerta del edificio (el peso del edificio en sí) a sus cálculos al determinar qué tan fuerte era. necesario para hacer los pilares de soporte que sostuvieron el edificio durante su construcción en 1971. [7] 33 personas murieron y otras 17 resultaron heridas. El edificio tenía un diseño de hormigón armado .
- El 23 de abril de 1987, L'Ambiance Plaza de 16 pisos en Bridgeport , Connecticut, se derrumbó durante su fase de construcción debido a varios casos de apuntalamiento inadecuado que estaban en uso en todo el sitio de construcción. [8] 28 personas murieron. El edificio fue un diseño de losa de ascensor .
- El 17 de marzo de 1989, la Torre Cívica de Pavía de 255 pies en Pavía , Italia se derrumbó debido a 800 años de redistribución de la tensión en la estructura, principalmente por la contracción inducida por el secado en las vigas de soporte de madera, las campanas se balancean hacia adelante y hacia atrás, y arrastrarse . [9] 4 personas murieron y otras 15 resultaron heridas. La torre tenía un diseño de mampostería .
- El 10 de mayo de 1993, la fábrica de juguetes Kader de 4 pisos en Nakhon Pathom , Tailandia , se derrumbó después de que estalló un incendio en el primer piso y se extendió por todo el complejo. La fábrica estaba en plena producción en ese momento y todas las salidas de emergencia estaban cerradas. 188 personas murieron y más de 500 resultaron heridas. El edificio tenía un diseño de estructura de acero . [10]
- El 24 de mayo de 1993 [11] se derrumbó el antiguo campanario de la iglesia medieval de Santa María Magdalena en Goch , Alemania . La causa se atribuyó a cientos de años de redistribución de la tensión en la estructura, principalmente por la contracción inducida por el secado en las vigas de soporte de madera, las campanas mismas se balancean hacia adelante y hacia atrás en los siglos anteriores, se arrastran y se desgastan en la mampostería expuesta y sin mantenimiento. , incluido el agrandamiento de las grietas por el congelamiento del agua y la expansión entre piedras en los meses de invierno, lo que provoca una mayor expansión de las grietas. Nadie salió herido. La torre tenía un diseño de mampostería . [12]
- El 19 de abril de 1995, el 9 de historia Alfred P. Murrah Federal Building en Oklahoma City , Oklahoma , se derrumbó debido a un camión bomba que fue detonada exterior de la fachada sur. La onda de compresión de la bomba hizo que los pisos 4 y 5 se rompieran hacia arriba y fuera de sus columnas y colapsaran sobre el piso 3. El piso 3 se conectó a la viga de transferencia principal y la empujó hacia adentro cuando los pisos 4 y 5 cayeron sobre ella. 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 el soporte vertical. Similar al colapso del World Trade Center , el atentado de Oklahoma City fue el primer ejemplo conocido de un colapso progresivo iniciado por terroristas de un edificio en suelo estadounidense. 168 personas murieron y otras 680 resultaron heridas. El edificio tenía un diseño de hormigón armado . [13] [14]
- El 29 de junio de 1995, los grandes almacenes Sampoong de 5 pisos en Seúl , Corea del Sur, colapsaron. El colapso se debió a la eliminación de varias columnas de soporte en los pisos inferiores para dejar espacio a las escaleras mecánicas. Esta falta de soporte estructural se agravó años más tarde con la adición de varios aires acondicionados pesados en el techo sobre el área donde se habían quitado 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 completa y colapso dentro de las 24 horas posteriores a la aparición de grietas importantes alrededor de la columna fallada. [15] 501 personas murieron y otras 937 resultaron heridas. El complejo fue un diseño de hormigón armado .
- El 11 de septiembre de 2001, los edificios 1, 2 y 7 del World Trade Center en la ciudad de Nueva York colapsaron como resultado de los ataques terroristas y los incendios resultantes. Después de una investigación de 3 años por parte del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología , se concluyó que el fuego debilitó la estructura de acero hasta que las secciones largas del piso en forma de puente (llamadas cerchas ) comenzaron a combarse progresivamente. Esta flacidez convirtió el tirón hacia abajo de las cerchas en un tirón hacia adentro. Esta intensificación de la tracción hacia el interior de las paredes finalmente provocó que las columnas exteriores de la Torre 2, y más tarde las columnas interiores de la Torre 1, se doblaran y doblaran, iniciando así los colapsos. [16] 2.752 personas murieron en los edificios, incluidos 157 pasajeros y miembros de la tripulación que estaban a bordo de dos aviones secuestrados que golpearon los edificios 1 y 2, lo que provocó 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 de estructura de acero . La falla progresiva de los sistemas de piso, o la llamada "teoría panqueque", fue descartada como el factor iniciador de la falla estructural, pero tanto los científicos de FEMA como del NIST encontraron 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 de estructura de acero tradicional . Entre los pisos 16 y 17 había un piso de transferencia de concreto reforzado de 7 pies de espesor, diseñado para actuar como un mamparo y para soportar la estructura de acero de los 11 pisos superiores. Se inició un incendio en la oficina en el piso 21 y, después de 5 horas, el núcleo interior de hormigón ya no podía soportar la estructura exterior de acero deformada. Los 11 pisos superiores colapsaron hasta el nivel de la calle y los restos de los 3 pisos superiores colapsaron sobre el piso de transferencia. Nadie murió. El edificio fue un compuesto de armazón de acero y hormigón reforzado con acero de diseño. [18]
- El 1 de agosto de 2007, el puente del río Mississippi I-35W se derrumbó durante las horas 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 conectaba dos miembros dentro de una de las nervaduras del arco principal. La falla de esta articulación crítica para la fractura resultó en el colapso total de la estructura.
- El 24 de abril de 2013, el complejo de oficinas comerciales de 8 pisos Rana Plaza en Savar , Bangladesh , sufrió el colapso de la mayor parte de la estructura. El edificio se diseñó originalmente para albergar tiendas y oficinas con poco tráfico peatonal, pero se había convertido en una fábrica con equipos pesados de fabricación de prendas de vestir en los pisos superiores. Este equipo actuó como un apisonador suave al inducir fuerzas oscilantes en el marco del edificio. El uso de materiales de construcción deficientes junto con el peso de los trabajadores y la maquinaria (que en conjunto excedieron la capacidad de carga original diseñada de los pisos), contribuyó al debilitamiento y eventual falla de los 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 pasando sus fuerzas de carga a los elementos circundantes. 1.129 personas murieron en el edificio y aproximadamente 2.515 personas resultaron heridas. El incidente se considera el accidente de fábrica de ropa más mortal de la historia, así como la falla estructural accidental más mortal 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 colapso progresivo se produjo durante las operaciones de rescate. Según el portavoz del departamento de bomberos, Jalaal Maleki, alrededor de 200 bomberos se encontraban en el lugar. Se informó que el colapso progresivo del edificio Plasco era del tipo panqueque porque el colapso se produjo directamente hacia abajo. [22] El colapso pareció similar al colapso de la torre del WTC. [23] 16 bomberos y 10 civiles murieron como resultado del incendio y el colapso. [24]
Terminología
Dado que el daño resultante en un colapso progresivo es desproporcionado con respecto a la causa original, el término colapso desproporcionado se usa con frecuencia en ingeniería para describir este tipo de colapso.
La primera instancia registrada en la fecha del término colapso de panqueques que se publicó en lugar de "colapso progresivo" ocurrió en la edición del 10 de agosto de 1980 del New York Times. El jefe de bomberos John Connelly del 19º Batallón explicó que el edificio de apartamentos, al que respondieron en el Bronx, se había debilitado por el fuego hasta el punto de que todos los pisos habían comenzado a desmoronarse entre sí. “'Fue un colapso de panqueques'. dijo el Jefe John Connelly del Batallón 19. 'Todo el edificio estaba en llamas y se derrumbó' " [25].
Cambios en el código del modelo
Sobre la base de las recomendaciones del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) del Departamento de Comercio, el Consejo de Códigos Internacionales (ICC) aprobó un conjunto completo de cambios al 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 como el aumento de la resistencia al colapso de edificios por incendio y otros incidentes, el uso de materiales resistentes al fuego rociados (comúnmente conocidos como "ignífugos"), el rendimiento y la redundancia de los sistemas de protección contra incendios (es decir, rociadores automáticos), almacenamiento de fueloil / tuberías, ascensores para que los utilicen los socorristas y los ocupantes que evacuan, el número y la ubicación de las escaleras y las marcas del camino de salida.
Los cambios en el código modelo consistentes con las recomendaciones de investigación del NIST WTC que ahora son requeridas por 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 de campo para protección contra incendios para garantizar que:
- la instalación cumple con las instrucciones del fabricante;
- los sustratos (superficies ignífugas) estén limpios y libres de cualquier condición que impida la adhesión;
- se realizan pruebas para demostrar que se mantiene la adherencia requerida para superficies de acero imprimadas, pintadas o encapsuladas; y
- la condición terminada de la protección contra incendios instalada, una vez que se haya secado o curado por completo, no presenta grietas, huecos, desconchones, delaminación o cualquier exposición del sustrato.
- Inspecciones especiales de campo de la protección contra incendios para garantizar que el espesor, la densidad y la fuerza de adherencia instalados cumplen con los requisitos especificados, y que se aplica un agente de adherencia cuando la fuerza de adherencia es 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, 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, incluidas las vigas, vigas, cerchas y enjutas que tienen conexiones directas a las columnas y elementos de refuerzo diseñados para soportar cargas de gravedad.
Ver también
- Método de elemento aplicado
- Carga extrema para estructuras
- Robustez estructural
Referencias
- ^ Ellingwood, BR; Leyendecker, EV (1978). "Enfoques de diseño contra el colapso progresivo" . Revista de la División Estructural . 104 (3): 413–423.
Un colapso progresivo es un tipo de falla de reacción en cadena que sigue al daño a una porción relativamente pequeña de una estructura.
- ^ Un estudio sobre el Campanile de San Marcos se puede encontrar en elarchivo de ingeniería civil de las universidades del noroeste y un estudio sobre los efectos del envejecimiento en los campanarios medievales antiguos fue publicado por la Universidad de Pisa en 2001.
- ^ Está disponibleuna descripción general de ingeniería sobre el colapso con artículos de The Scotsman. También se puede encontrar un artículo sobre el colapso en The St. Petersburg Times , así como en los Archivos de Hansard AQUÍ y AQUÍ.
- ^ Aunque algunos artículos afirman que el edificio era un edificio de 21 pisos y otros afirman que es un edificio de 22 pisos , la altura máxima del edificio se logró al buscar las direcciones de los inquilinos para "1000 Wilshire Blvd 22nd Floor". Hay direcciones de inquilinos enumerado hasta el piso 22 pero no más alto
- ^ 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 colapso 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
- ^ Un estudio sobre la Torre Cívica de Pavía se puede encontrar en elarchivo de ingeniería civil de las universidades del noroeste y un estudio sobre los efectos del envejecimiento en los campanarios medievales antiguos fue publicado por la Universidad de Pisa en 2001.
- ^ Está disponible un estudio de caso sobre el incendio de Kader Toy Factory.
- ^ De una breve historia de los órganos de Santa María Magdalena sobre la dedicación del nuevo órgano en 2015. http://orgelbauverein.st-arnold-janssen.de/unsere-orgel/index.html
- ↑ Se puede encontrar una referencia a la iglesia de Santa María Magdalena en un estudio sobre los efectos del envejecimiento en los campanarios medievales antiguos, que fue 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 de los edificios en este documental se refieren a la Convención Británica y, por lo tanto, serán un piso menos que el nombre estadounidense para 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
- ^ NIST ha publicado un informe final sobre las causas del colapso del World Trade Center.
- ^ "Preguntas y respuestas sobre la investigación de torres NIST WTC" . NIST. pag. Preguntas frecuentes n. ° 8 . Consultado el 3 de mayo de 2014 .
Los hallazgos del NIST no apoyan la "teoría 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 arqueadas hacia adentro inició el colapso y que la ocurrencia de este arqueamiento hacia adentro requirió que los pisos hundidos permanecieran conectados a las columnas y tiraran de las columnas hacia adentro. Por lo tanto, los pisos no dejaron de causar progresivamente un fenómeno de pancartas.
- ^ Un estudio de caso de la ingeniería en la Torre Windsor fuego está disponible.
- ^ https://www.telegraph.co.uk/news/worldnews/asia/bangladesh/10014778/Bangladesh-building-collapse-kills-al- menos- 82- in-Dhaka.html
- ^ https://www.bbc.co.uk/news/world-asia-22394094
- ^ David Blair, David Bergman (3 de mayo de 2013). "Bangladesh: el arquitecto de Rana Plaza dice que la construcción nunca fue diseñada para fábricas" . El telégrafo . Londres . Consultado el 8 de mayo de 2013 .
- ^ http://s3.picofile.com/file/8283609584/resistance.JPG
- ^ http://s7.picofile.com/file/8283613376/wiki.JPG
- ^ http://s4.picofile.com/file/8284076692/Firefighters_in_building_view.mov.html
- ^ El artículo completo de Pay-Per-View sobre el incendio del Bronx está disponible a través del New York Times
enlaces externos
- Análisis de colapso progresivo: método de elemento aplicado
- Software de colapso progresivo: carga extrema para estructuras
- Lo que nos enseñó el 11 de septiembre sobre el diseño de rascacielos