Tras el catastrófico incendio ocurrido el pasado jueves en un edificio de viviendas en la ciudad de Valencia, los expertos deben estudiar el daño causado a su estructura y tomar decisiones en relación a su reparación o demolición.
Efectos del fuego en los edificios
Los incendios generan flujos de calor sobre los elementos estructurales de un edificio como son las vigas, pilares y forjados. Estos flujos de calor se traducen en incrementos de temperatura que reducen su resistencia y aumentan su deformabilidad.
Además, al aumentar su temperatura, los elementos estructurales tienden a expandirse, es decir, a aumentar su longitud. Si esta expansión está coartada, aparecen esfuerzos adicionales en la estructura. Todos estos fenómenos intervinieron, por ejemplo, en el colapso de las torres gemelas de Nueva York en el año 2001.
Por tanto, y simplificando, los efectos de un incendio en la estructura de un edificio dependen de:
Qué objetos arden y las condiciones (geometría, materiales, ventilación…) del recinto dónde arden. Estos parámetros definirán los flujos de calor incidentes sobre la estructura.
Los materiales constitutivos de la estructura. Por ejemplo, el acero pierde resistencia a partir de los 400 °C, pero disminuye su rigidez a partir de 100 °C, y la madera se consume cuando alcanza temperaturas superiores a 300 °C. En el caso del hormigón armado, suele admitirse que pierde toda su resistencia a partir de los 500 °C y que las barras de acero en su interior ven reducida su resistencia en función de las temperaturas que alcanzan.
Cómo está organizada la estructura, es decir, cómo están distribuidos y conectados los pilares, vigas y forjados del edificio.
¿Cómo se determina la seguridad de la estructura tras un incendio?
El primer paso es recopilar información sobre el incendio y el edificio, complementarla con inspecciones visuales y realizar un primer análisis.
Lo habitual tras este primer análisis es, por un lado, realizar ensayos para determinar el estado de los elementos estructurales (vigas, pilares, forjados) tras el incendio. En estructuras de hormigón, se suelen extraer probetas cilíndricas de hormigón con un diámetro igual o inferior a 15 cm para determinar su resistencia a compresión.
Asimismo, es común realizar ensayos no destructivos con aparatos como el esclerómetro o los ultrasonidos. Todos estos ensayos también ayudan a estimar las temperaturas que han podido sufrir los elementos estructurales y a dividir el edificio en zonas en función del daño causado por el incendio.
Por otro lado, se determina la resistencia residual de la estructura tras el incendio. Para ello, es necesario realizar un modelo de incendio –que proporciona los flujos de calor incidentes en la estructura–, un modelo térmico –que indica cómo esos flujos de calor se transforman en temperaturas dentro de la estructura– y un modelo estructural –que proporciona la respuesta mecánica y la resistencia de la estructura–.
Estos modelos son una representación de la realidad y ayudan a la toma informada de decisiones. Su complejidad varía dependiendo de su finalidad y de los datos disponibles y pueden realizarse mediante cálculos manuales y con programas informáticos.
¿Demoler o reparar?
Con toda esta información, los técnicos encargados de evaluar la estructura pueden tomar decisiones como la demolición o la reparación de los elementos dañados. También es posible realizar pruebas de carga para verificar el estado de la estructura tras su reparación.
Por ejemplo, en el caso del incendio bajo el puente de las Flores en Valencia –sobre el que hemos publicado un reciente estudio– la campaña de ensayos incluyó, entre otros, el ensayo de probetas de hormigón y de acero extraídas, respectivamente, del estribo y de una viga de acero situados junto al incendio, así como el ensayo de soldaduras de varias vigas metálicas.
Para estimar los flujos de calor, se empleó un modelo avanzado de incendio y la respuesta termo-estructural del puente se obtuvo mediante un modelo de elementos finitos realizado con un programa especializado.
La combinación de ensayos y cálculos permitió optimizar los trabajos a realizar y reducir el coste de la reparación. La idoneidad del tramo de puente afectado por el incendio tras su reparación se verificó mediante una prueba de carga.
¿Qué pasará con el edificio incendiado en Valencia?
Determinar la seguridad de un edificio tras un incendio precisa de estudios como los indicados en los párrafos anteriores y, por tanto, corresponde a los técnicos que los realicen.
No obstante, si la estructura es de hormigón armado, hay motivos para ser optimista. De ser así, el edificio se debió proyectar y construir de acuerdo con la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08, normativa de obligado cumplimiento en España hasta su derogación en 2021 con la aprobación del Código Estructural. La EHE-08 establecía las exigencias que debían cumplir las estructuras de hormigón para satisfacer los requisitos de seguridad estructural, seguridad en caso de incendio y protección del medio ambiente. Su anejo 6 incluía unas recomendaciones para evitar un colapso prematuro de la estructura y para limitar la propagación del fuego fuera de zonas concretas.
Ignacio Payá Zaforteza, Catedrático de Universidad, Depto. de Ingeniería de la Construcción, ETS Ing. de Caminos, Canales y Puertos, Universitat Politècnica de València
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
