El derrumbe de un edificio en Miami podría cambiar profundamente la ingeniería

La semana pasada, el fatal derrumbe de un condominio de 12 pisos frente al mar en un pequeño pueblo en la misma isla barrera en Miami Beach, Florida, generó preocupación entre los ingenieros y diseñadores estructurales sobre cómo prevenir futuras fallas en la construcción.

Tales colapsos accidentales son raros en la historia del diseño estructural moderno, dicen los expertos. Pero los ingenieros y planificadores están ansiosos por comprender por qué Champlain Towers South en Surfside, Florida, fracasó el 24 de junio. Hasta la fecha, se ha confirmado la muerte de 16 personas y más de 140 están desaparecidas. No hubo una explicación inmediata para el desastre. Los expertos especulan que los cimientos o las barras estabilizadoras de los edificios de hormigón armado pueden sufrir daños estructurales y corrosión.

El objetivo de un ingeniero estructural es diseñar edificios que puedan soportar cargas externas y peligrosas de la gravedad y el clima. Los ingenieros actualizan con frecuencia las prácticas de diseño, a menudo en respuesta a los avances tecnológicos o los conocimientos adquiridos con esfuerzo a partir de fallas. Sin embargo, casi todos los edificios en los Estados Unidos no son de nuevo diseño. Por ejemplo, Champlain Towers South se construyó en 1981. Estos edificios pueden enfrentar cargas y otras amenazas no previstas por los diseñadores, incluidas las relacionadas con el cambio climático.

Es posible que los ingenieros estructurales, los líderes y los legisladores tengan que esperar para obtener información útil sobre cómo revisar los diseños y los códigos de construcción para evitar tragedias futuras similares antes de que finalice la operación de rescate y puede haber múltiples investigaciones sobre lo que llevó al colapso de Surfside.

Para obtener más información sobre las implicaciones a largo plazo del desastre de Champlain Towers South para los arquitectos, científico americano Hable con un ingeniero estructural Benjamín W. ShafferProfesor y Director de Ingeniería Civil y de Sistemas Instituto Ralph S. O’Connor para la Energía Sostenible en la Universidad Johns Hopkins.

[An edited transcript of the interview follows.]

¿Cómo reaccionaron los ingenieros estructurales ante el colapso de Champlain Towers South?

Los edificios no fallan muy a menudo, y el campo se toma muy en serio la necesidad de aprender cuándo fallar, especialmente aquellos que no son solo eventos obvios, grandes e inducidos externamente que no tomamos en cuenta.colapsó a fines de la década de 1970 y principios de la de 1980, incluyendo Se derrumba el techo del Kemper Arena y pasarela Se derrumbó en el Hyatt, ambos en Kansas City, Missouri, cuestionaron el proceso de diseño en el campo y condujeron a mejoras en la arquitectura y en cómo utilizamos el análisis estructural computarizado. Cuando ocurren los terremotos, hemos estado tratando de rastrear lo que sucedió y luego cambiar nuestros dominios en respuesta. Lo preocupante de este último fracaso de Florida es que incluso las primeras especulaciones sobre lo que salió mal no nos dan muchas pistas sobre lo que debemos hacer de manera diferente. Si es solo un problema de corrosión, entonces, Dios mío, hay tantos edificios en los EE. UU. que tienen problemas de corrosión. Si este es un problema fundamental, entonces tal vez podamos averiguar por qué con más detalle e ir desde allí. Cuando se completó el diseño de Champlain Tanant en 1981, es posible que no se hayan tenido en cuenta muchas incertidumbres.

¿Es posible examinar las columnas de construcción, las barras de refuerzo o el hormigón armado en busca de corrosión potencial?

100 por ciento. Era un viejo edificio de hormigón, expuesto a la sal marina, y sonaba como si estuviera inundado. Demasiada corrosión puede eventualmente hacer que el edificio se derrumbe. Pero aún se pregunta: «¿Por qué ahora? ¿Por qué hoy?» La corrosión es un proceso largo y lento. Por supuesto, un día va demasiado lejos. Pero uno se pregunta, «¿Hay otros factores contribuyentes?»

¿Cuán significativas podrían ser las actividades de rescate, recuperación y otras actividades de seguimiento en el sitio?

La fragmentación de esta magnitud sería en sí misma un problema importante de varios meses si no estuviera involucrada la tragedia humana. Por lo tanto, es un proyecto muy complejo, incluso sin tratar de comprender el fracaso, solo tratando de volver al punto de partida.

A medida que el stock de edificios de EE. UU. continúa envejeciendo, ¿veremos un aumento en la cantidad y la gravedad de incidentes como el colapso del edificio Surfside?

No podemos ignorar nuestra infraestructura, necesitamos invertir en ella. Los expertos nos han estado diciendo esto durante 40 años.Debe conectar un puente principal entre Memphis, Tennessee y Arkansas en la Interestatal 40 Cerrado el mes pasado Más tarde se descubrió una enorme grieta en una viga. Estos ejemplos aparecerán cada vez con más frecuencia. No todos serán el resultado de nuestro descuido de la infraestructura, pero muchos lo son. El cambio climático tampoco ayudará. Gran parte de nuestra infraestructura está instalada y desarrollada, y debemos continuar invirtiendo en ese desarrollo.

También estamos en un territorio desconocido hasta cierto punto, viendo una demanda de edificios que no esperábamos, ya sea demanda del cambio climático, inundaciones una vez al año, inundaciones que no esperamos o tormentas de alta velocidad más frecuentes. Los edificios «viven» en el entorno en el que vivimos. Los diseñamos para este entorno.

Pero, ¿qué vas a hacer con un área que nunca antes ha tenido una fuerte carga de nieve y, de repente, un invierno, hay una tormenta en el sur, como la que sueles tener en Boston? Diseñamos techos basados ​​en la historia de la nieve, pero esos eventos raros ya no son tan raros. Tenemos huracanes más grandes. Tenemos olas de calor más largas. Como ingenieros estructurales, mantenernos al día con estas demandas cambiantes es un desafío para nosotros.

Al final del día, la gravedad sigue siendo la gravedad. En estos días, podemos obtener una imagen más precisa de la fuerza fundamental de los edificios. Ahora, podemos rastrear lo que sucede cuando algo comienza a fallar con mayor precisión que en décadas pasadas. Pero necesitamos tener una buena estimación de la demanda.

¿Qué eventos y fallas pasadas han llevado a cambios en el diseño arquitectónico moderno?

Muchos de ellos son terremotos. Terremoto de Northridge de 1994 [in California] Cambió mucho el pensamiento sobre cómo diseñamos edificios en áreas propensas a terremotos en los Estados Unidos y en todo el mundo. en 1968 [England]la estufa de gas de un residente explotó, destruyendo un edificio llamado Punto Ronan, matar a cuatro personas. El incidente marcó una creciente preocupación por los derrumbes de edificios. En 2017, Incendio en la Torre Grenfell Extender a la fachada del edificio en Londres y luego alrededor de todo el edificio. Esto tuvo un gran impacto en lo que debería permitirse en el diseño de la fachada. Es por eso que la gente está tan interesada en esta derrota en particular en Surfside, Florida, porque aún no lo sabemos.

¿Cómo investigar el derrumbe de un gran edificio como este?

Los investigadores recopilarán todos los cálculos y dibujos del diseño original. Luego pueden intentar compararlos con los registros de la construcción final y los posibles cambios en el camino. Luego evaluarán la condición real del edificio cuando se derrumbó. Esto puede implicar tomar muestras de escombros de construcción y realizar pruebas para determinar la resistencia previa al colapso del hormigón y las barras de refuerzo. Ha habido mucha especulación sobre el estado de las columnas en la base de Champlain Towers South, por lo que en este caso, se hará todo lo posible para comprender el estado inicial y la cantidad de corrosión y degradación. Luego, los investigadores podrían ejecutar modernas simulaciones por computadora en el edificio para ver si podía soportar las demandas de los códigos existentes cuando fue diseñado. Pero lo que es más importante, inspeccionarán los edificios según las normas vigentes para conocer el rendimiento que podemos esperar hoy. Esto creará una idea inicial de si, desde una perspectiva moderna, el edificio tiene algunas fallas de diseño imprevistas o críticas que lo han llevado al borde del colapso. Posteriormente, procesarán el escenario en función de toda la información recopilada para generar un escenario razonable que crean que es consistente con la falla. Luego intentarán simular y comprender, incluidas posiblemente algunas pruebas, si estos escenarios son posibles.

¿Se dirigen algunas ciudades hacia algo como de kim stanley robinson Nueva York 2140? Esta ciencia ficción describe un desastre posterior al cambio climático en Manhattan, Nueva York, donde los residentes viven en los cimientos de un rascacielos con cimientos impermeables y viajan en bote en una cuadrícula de calles a menudo inundadas.

El nivel de adaptación que propone es básicamente que podemos mantener toda la infraestructura de nuestro edificio y mágicamente proteger el fondo con algunas extensiones de la tecnología existente para reparar el concreto que de repente se expone al agua salada persistente. Esto es probablemente poco realista. Gran parte de nuestra infraestructura es subterránea. No se puede utilizar la infraestructura subterránea que se convierte en infraestructura submarina. Las personas no vivirán en edificios sin servicios de electricidad, agua y alcantarillado.

Durante la vida del ingeniero estructural actual, se producirá una gran cantidad de modificaciones en los edificios y la infraestructura. Al menos algunas áreas de alta riqueza se inundarán y luego se reubicarán porque tienen los fondos para hacerlo. La pregunta es cómo vamos a enfrentar las desigualdades de la movilidad masiva de nuestros centros de población, que ya tienen enormes desigualdades.