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17 junio 2022
Arturo Moncada
Ciencia

PROYECTO PREBUST: EDIFICIOS RESISTENTES A DESASTRES NATURALES

TECNOLOGÍA QUE MEJORA LA VIDA

Para toda comunidad el acontecimiento de un desastre natural potencialmente destructivo puede tener consecuencias graves para su desarrollo sostenible, por lo que conocer los factores de riesgo para la localidad (temblores, deslizamientos, hundimientos u otros) le permite a una sociedad adoptar las medidas adecuadas para eventualmente enfrentar esas violentas manifestaciones de la naturaleza.

En este sentido, la construcción de edificios y otros inmuebles siempre ha estado lastrada por su vulnerabilidad frente a eventos extremos, porque su formación mediante la mezcla de diversos componentes los hacen especialmente sensibles a la propagación de fallos e incluso al colapso total.

Todo el tiempo los edificios están expuestos a las devastadoras consecuencias de situaciones extremas causadas por la naturaleza, el cambio climático global, amenazas externas, su propio envejecimiento o un mantenimiento y conservación inadecuados. Y en el caso de las estructuras prefabricadas, todavía más.

Muchas de estas debilidades son producto de que las propias personas de la comunidad eligen sitios inadecuados o peligrosos para construir sus hogares; fabrican sus viviendas con materiales de construcción de mala calidad; no consultan cuál es la forma más segura de construcción para resistir los terremotos; destruyen el medio ambiente con la contaminación de las aguas de los ríos y suelos; o no están preparadas para saber actuar correctamente ante la ocurrencia de algún desastre natural.

Derrumbes

En los últimos años se han producido colapsos en edificios y puentes que han conmocionado a la sociedad. Un colapso progresivo ocurre cuando un fallo inicial, en una parte de una estructura, da pie a un efecto dominó que lleva al desplome de toda la estructura o de una parte desproporcionada de ella. Este tipo de colapso va habitualmente asociado a graves pérdidas humanas y materiales.

Por lo que atañe al ámbito de los puentes, algunos de los casos recientes con mayor impacto fueron los colapsos del puente de Génova en 2017, el puente Nanfang’ao en Taiwán en 2019, el viaducto del Metro de la CDMX en 2021 y el puente Fern Hollow de Pittsburgh en 2022.

En lo relativo a edificios podemos mencionar los colapsos ocurridos en 2021 en las torres Champlain de Miami, el hotel Siji Kaiyuan en Jiangsu y el edificio residencial de Peñíscola en España.

Se trata de colapsos recientes que transmitieron a la sociedad la idea errónea de que muchas infraestructuras y edificios no son seguros. Si bien no hay que negar que en los últimos años se produjo un número significativo de colapsos en edificios y puentes, tampoco se puede afirmar que en general estas estructuras no sean seguras o que su diseño o concepción sean inadecuados.

Seguridad

Para evitar este tipo de desastres un equipo de investigación del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), en España, lleva a cabo el proyecto PREBUST, la construcción del primer edificio-probeta prefabricado a escala real.

En él desarrollan la campaña experimental más ambiciosa que se realiza hasta ahora a nivel mundial en este ámbito, simulando diferentes situaciones extremas.

“Nuestro objetivo es minimizar los riesgos de colapso progresivo”, apunta José M. Adam, investigador del ICITECH, profesor del máster universitario de Ingeniería del Hormigón (MUIH) de la UPV y uno de los coordinadores del proyecto.

“Estructuras prefabricadas se han hecho muchas en el ámbito de la investigación. Pero esta es la primera que se hace a nivel mundial para este tipo de ensayo”, agrega el experto.

Cabe resaltar que la construcción con elementos prefabricados de hormigón tiene cada vez más protagonismo en el ámbito de la edificación. Las especiales características de estas construcciones, sobre todo en lo que a las uniones entre elementos se refiere, las hacen a priori más vulnerables a eventos extremos. Con el proyecto PREBUST se trabaja en mejorar la robustez de edificios con estructura prefabricada de hormigón.

La parte más ambiciosa de PREBUST es la campaña experimental que se desarrolla a cabo sobre esta construcción. El edificio-probeta tiene dos alturas y unas dimensiones en planta de 15x12 m2. Dicho edificio es sometido a la retirada repentina de una serie de columnas en tres escenarios de ensayo diferentes. Los resultados preliminares de que se dispone indican que con adecuados detalles constructivos las estructuras prefabricadas aportan la robustez suficiente para evitar la propagación de fallos locales-iniciales.

De este modo, es posible construir edificios con elementos prefabricados y que sean seguros ante situaciones extremas.

La investigación es pionera en el mundo porque en el campo del colapso progresivo habitualmente se trabaja con probetas a escala y en laboratorio, pero “aquí vamos a escala real y con situaciones de fallo reales”, añade Pedro Calderón, también investigador del ICITECH y codirector del proyecto.

“Los resultados obtenidos en los últimos ensayos demuestran que con diseños low cost las estructuras prefabricadas pueden ser igual de seguras que el resto, lo que permite aprovechar sus ventajas de sostenibilidad, economía y calidad al añadir una mayor seguridad”, finaliza Adam.

Robustez estructural

Considerando la importancia que tiene evitar colapsos progresivos los códigos actuales de diseño han introducido el concepto “robustez”, entendido como la insensibilidad a un fallo inicial-local. Conseguir sociedades resilientes pasa por tener edificios e infraestructuras también resilientes. Por ello en estos momentos existe una clara necesidad de tener edificios y puentes robustos, en los cuales no se propaguen los fallos locales-iniciales que provocan situaciones extremas de diversa índole. Una estructura robusta debe ser capaz de activar caminos de carga alternativos tras un fallo local-inicial. De este modo la carga que soportaba el elemento que falla se puede redistribuir al resto de la estructura. Esta capacidad de activar caminos de carga alternativos se consigue habitualmente dotando a las estructuras de continuidad, redundancia y ductilidad.

Fuente: ACHE