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¿Por qué colapsan las estructuras?

Por: Ing. Guillermo Álvarez Cartañá | atscements@gmail.com

Tenemos memoria corta y olvidamos -en nuestros estilos de construcción, urbanismo y planificación- que vivimos en una zona de alta actividad sísmica, que anualmente estamos en medio de  “la carretera” por donde pasan los huracanes y que en Puerto Rico tenemos muchas zonas inundables.

Nuestra ubicación geográfica es entre dos importantes fallas geológicas submarinas, en el norte y en el sur, otra más pequeña, pero igualmente activa  en el oeste en el Cañón de La Mona y en el este, entre St. Thomas y Fajardo.

Por años se nos ha hablado de la posibilidad de terremotos, sin embargo no hay más que dar un paseo por nuestra isla y observar que hemos ignorado nuestra realidad geográfica y las formas de la corteza terrestre.

¿Qué hemos experimentado?

Hasta el momento, la lectura de energía de actividad sísmica más alta registrada durante las pasadas semanas ha sidode 6,4. Para poner en perspectiva lo que hemos visto en nuestra isla y otros terremotos devastadores: el terremoto de Nicaragua fue de 7,0. en Haití 7,1, México -el de 1985- fue de 8,0, y el de Chile 2010 8,8. Ojalá las secuencias o réplicas sísmicas más fuertes de este evento hayan sido las ya experimentadas.

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¿Por qué una estructura puede colapsar?

Las estructuras nunca colapsan por una sola razón, siempre será el resultado de la suma de varios factores.

En el momento en que se diseña una estructura participa todo un grupo de profesionales de diferentes disciplinas, como un representante del dueño, un arquitecto, un ingeniero estructural, un eléctrico, un mecánico y otros. Para coordinar un grupo de componentes y sistemas que deberán hacer de una estructura una funcional para el servicio al que será puesto en uso. Siempre considerando además que la estructura podría tener uno o más usos diferentes por su periodo de vida útil.

Además de la estructura, a nivel externo, en su interior existen muchos componentes que son parte del uso de la estructura como paredes divisorias, techos falsos, muebles, acabados y especialidades. Todos estos otros componentes interactúan con la estructura. 

En estos días, hemos observado daños en ventanas, puertas, muebles, techos acústicos y paredes divisorias. En algunos casos, estos componentes de la estructura también se han perjudicado. Estos daños -así como el deterioro estructural- podrían ser minimizados, pero debemos comprender que mientras más se minimice esa probabilidad, mayor será el costo de la construcción. 

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Entonces, el gran reto que tenemos es contratar profesionales licenciados en sus disciplinas que puedan balancear el diseño con el costo y el riesgo para lograr una obra que sea costo efectiva pero segura. Cuando se diseña sabemos que siempre podría existir algo de daño, pero ese daño debe ser calculado con la meta de que nunca represente pérdida de vidas, ni pérdida económica considerable, también, que la reparación pueda ser rápida y accesible, desde el punto de vista económico.

Los errores que causan el colapso de una estructura pueden ser la combinación de varios de los siguientes factores:

• Omisión en el diseño.

• Incumplimiento de códigos.

• Mala ejecución en la obra.

• Mala comunicación entre las disciplinas.

• Muy pobre o ningún mantenimiento de las estructuras.

• Modificaciones indiscriminadas sin consideraciones de diseño o consultoría de ingenieros.

Es muy común en nuestro mercado encontrar estructuras que han sido adaptadas, alteradas y cambiadas indiscriminadamente, eliminando paredes, vigas o columnas por cambio de espacios sin consultar con un ingeniero estructural. O se han colocado cisternas de agua, generadores de electricidad y piscinas en losas de techos sin considerar vibraciones, pesos muertos y penetraciones en la estructura.

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Igualmente se han visto cambios de usos en las estructuras con construcción de más pisos, sin considerar la capacidad de carga de zapatas, paredes, vigas o columnas en niveles más bajos y definitivamente ninguna consulta con los ingenieros geotécnicos para determinar la capacidad de carga y estabilidad de los suelos. 

Como regla general, cualquier cambio en una estructura, por más sencilla que parezca, requiere una evaluación de un ingeniero estructural. 

Este profesional sabrá a qué otros profesionales recurrir o consultar, para no tener problemas a futuro. De paso, esto no es el trabajo de un delineante, del arquitecto, el diseñador de interiores, ni siquiera de un ingeniero civil.

Lo más básico es que una estructura nunca debe ser sobrecargada, ya sea por carga muerta (su propio peso) o carga viva (la carga resultado del uso diario de la estructura). 

Desde el momento de la construcción 

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La conceptualización es esencial. No se puede diseñar sin conocer la necesidad de los clientes y sus posibles proyectos de crecimiento dentro del espacio, porque no solo se diseña para la necesidad del presente, también es necesario conocer las necesidades del futuro. La comunicación y coordinación es muy importante entre todas las disciplinas y conocer como interactúan todos los componentes con la estructura

La visita e inspección de los ingenieros que diseñaron los planos es clave. Estos profesionales deberánvisitar la obra cuando esté en plena construcción, para asegurarse de que su diseño se esté ejecutando correctamente y contestar dudas. Nunca deje el diseño a la interpretación del gerente de construcción o del inspector.

Recomiendo que se establezca por ley que en la construcción de obras de hospitales, escuelas, estaciones de bomberos, facilidades militares , estaciones de policías y otras facilidades educativas, de seguridad y educación, en las estructuras públicas o privadas, se establezca que aparte de las certificaciones de constructores e inspectores, se tenga un récord de inspecciones con informes escritos para efectos de certificación al terminar la obra por cada ingeniero diseñador de cada disciplina.

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¿Qué hacer con las estructuras afectadas?

Después de todo evento que ponga en riesgo una estructura, por causa de la naturaleza o por la actividad del ser humano como un fuego o un impacto mayor, la estructura debe ser inspeccionada por un ingeniero estructural. Siempre la primera inspección visual permite reportar  hallazgos para luego determinar si es necesario hacer exploratorias -por medio no destructivo o destructivo- para mirar más adentro del daño y la capacidad de servicio de la estructura. Mientras esto ocurre, es importante que la estructura sea evacuada y cerrada para el libre y completo acceso del equipo de inspección.

Justo luego del evento, es vital que personal que usa y conoce la estructura haga un inventario de las grietas observables para reportarlas a un ingeniero estructural, quien deberá ser el responsable de determinar si esta estructura puede volver a ser abierta al uso.

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¿Qué estructura es salvable? 

Toda estructura que se mantenga en pie es salvable. Lo que determina si es salvable o no seré el costo que conlleve acondicionarla para su uso normal, considerando que en un futuro pueda recibir un impacto igual o similar al que lo afecto. El costo determinará si la opción es demoler o restaurar. Por ejemplo, una reparación de alto costo podría ser la estabilización de suelos, zapatas y refuerzo interno de estructura con elementos adicionales sobrepuestos a los existentes.

Otras opciones costosas pero meritorias en su evaluación, son la estabilización estructural por refuerzo de fibra de carbón por ser una limpia rápida y eficiente.

Se considera reparaciones menores cosas como reparaciones de grietas o reconstrucción de elementos de hormigón con materiales que devuelvan su integridad y capacidad estructural, que permita dejar el elemento en sitio para que continúe haciendo su función estructural. Estas reparaciones podrían darle mas capacidad de fuerza al hormigón o a los bloques, luego de haber sido intervenidos. Típicamente estas reparaciones toman poco tiempo y la operación de uso de la estructura se interrumpe por poco tiempo. En casos de aceros se hacen soldaduras nuevas o se sueldan placas o elementos nuevos que devuelven la integridad al edificio.

La crisis económica que se vive en Puerto Rico agrava la cultura de poco o ningún mantenimiento de nuestros edificios, sumándole el gran inventario de estructuras con integridad dudosa, sin cumplimiento de códigos, en lugares no aptos y eternamente vulnerables a los elementos a los cuales estamos sujetos por vivir en una isla del Caribe. 

Sin embargo, la falta de mantenimiento -por razones económicas o por elección- tiene consecuencias serias. Y cuando ocurren eventos como los temblores de los últimos días, van a fallar.

El autor es ingeniero en AT Specialty Cements Technical Sales Advanced  Cements Technologies, Polymers and Concrete products. Comunícate al 787-727-1663 para tener acceso a tecnología y entrenamiento en reparación estructural.