La mayoría de los edificios españoles, construidos antes de los años 2.000, son vulnerables al colapso progresivo ante un daño estructural, ya que los estándares de ingeniería más exigentes se han adoptado este siglo. Y a medida que el cambio climático y las tensiones geopolíticas introducen nuevas incertidumbres, aumenta la necesidad de robustez en las construcciones.
“Los edificios actuales pueden soportar fallos locales e imprevistos sin experimentar un colapso desproporcionado o progresivo gracias al uso de una continuidad estructural suficiente para redistribuir las cargas más allá del elemento dañado. Estos estándares no se adoptaron de forma generalizada hasta alrededor del año 2000, a raíz de sucesos como el colapso de Ronan Point en el Reino Unido y el atentado contra el edificio federal Alfred Murrah en los Estados Unidos, y solo las normativas más avanzadas lo tienen implementado a día de hoy”, explica Manuel Buitrago, investigador del grupo Building Resilient de la Universitat Politècnica de València que ha realizado la innovación.
En los edificios antiguos, estas deficiencias pueden corregirse. Pero las técnicas de refuerzo tradicionales presentan inconvenientes. “Suelen centrarse en proporcionar más resistencia a componentes individuales, como vigas, forjados o columnas. Sin embargo, este enfoque a nivel de componente causa importantes interrupciones en el funcionamiento habitual del edificio y resulta muy costoso cuando se trata de deficiencias generalizadas”, puntualiza Jose Adam, investigador del mismo grupo.
Colgar el edificio desde la cubierta
El equipo de investigación de la Universitat Politècnica de València Building Resilient, perteneciente al Instituto ICITECH, ha desarrollado un enfoque alternativo de refuerzo global que, en esencia, consiste en "colgar” el edificio desde la cubierta. “Mediante la instalación de vigas muy rígidas en la parte superior de la estructura, se evita el colapso de la estructura. Si algún componente inferior falla, queda la estructura suspendida de estas vigas rígidas de cubierta, que redistribuyen la carga a otras zonas del edificio”, añade Buitrago.
Ensayos en edificios reales
Tras validar este mecanismo mediante simulaciones computacionales de alta fidelidad para optimizar la configuración de las vigas, el equipo está realizando ensayos a escala real en un edificio construido con ese fin. “Se trata de un edificio de hormigón armado ejecutado in situ, construido sin considerar los requisitos modernos de robustez, lo que representa a la mayoría del parque de edificios antiguos existentes en Europa”, confirma Juan Sebastián Fontalvo, investigador del grupo.
La validación experimental se está llevando a cabo en dos fases distintas: durante la primera, se instaló el refuerzo en la cubierta, que consistió en unas vigas de acero conectadas a las vigas y columnas de hormigón del edificio, y se aplicó carga sobre los forjados. A continuación, se simuló un evento extremo mediante la eliminación completa de una columna crítica de la planta baja. La estructura se mantuvo estable y solo sufrió daños menores gracias a la redistribución de la carga proporcionada por las vigas de la cubierta. Tras esta fase, se realizó una reparación exhaustiva para recuperar el estado original de la estructura.
Durante la segunda fase, completada el 20 de julio, se han retirado las vigas de refuerzo de la cubierta y se ha repetido el mismo escenario de eliminación de la columna en la estructura no reforzada. Tal y como estaba previsto, el edificio ha sufrido un colapso progresivo total. Gracias a estos experimentos, se ha obtenido una verificación empírica de que el refuerzo propuesto es una estrategia viable para proteger las infraestructuras existentes que presenten vulnerabilidades.
El proyecto de investigación, denominado ENHANCE, se está llevando a cabo gracias a la financiación concedida por la Generalitat Valenciana a través de la subvención Prometeo otorgada al grupo Building Resilient.