Los edificios pueden verse sometidos a eventos extremos como desastres naturales (huracanes, tsunamis, riadas y terremotos), accidentes (explosiones, impactos de vehículos…) y acciones como ataques terroristas y sabotajes. Estos eventos provocan daños locales en su estructura, que pueden derivar en un colapso total.  Aquí es donde aparece el término “colapso progresivo”, que es el proceso por el que un daño local puede provocar una serie de fallos en cadena, que llevan al colapso completo de un edificio o de una parte muy significativa del mismo. Este colapso puede derivar en graves pérdidas personales y materiales.

El proyecto dirigido por Adam, apoyado en 2017 por una Beca Leonardo a Investigadores y Creadores Culturales en el área de Ingenierías y Arquitectura, contibuirá a evitar este colapso, garantizando una mayor robustez y seguridad de los edificios. En el proyecto, los investigadores han establecido una serie de recomendaciones de diseño para lograr esos edificios más robustos y resilientes.

El trabajo de los investigadores de la UPV se ha centrado en las columnas de esquina. Según explica el profesor Adam, investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH-UPV), una de las situaciones con mayor probabilidad de que se desencadene un colapso progresivo de un edificio se da cuando el daño local afecta a estas columnas. Así, los investigadores proponen un nuevo diseño de modo que, ante un evento extremo, la carga de la columna de esquina dañada se distribuye por el resto del edificio.

“Se trata de definir técnicas de diseño que permitan crear caminos de carga alternativos, de tal forma que, cuando una columna falla, su carga se redistribuya entre otros elementos del edificio. En definitiva, los edificios tienen mecanismos resistentes que no se activan en situaciones normales, pero que pueden tener una gran importancia a la hora de soportar un evento extremo. Es en la posible activación de estos mecanismos donde se centra la mejora de la resistencia a colapso de los edificios”, explica José Miguel Adam.

Junto al profesor Adam, completan el equipo de investigadores Elisa Bertolesi, Manuel Buitrago y Pedro Calderón, todos ellos del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) de la Universitat Politècnica de València. Se cuenta, además, con la aportación del investigador Juan Sagaseta de la University of Surrey.

Primer edificio-probeta frente a eventos extremos

Hasta la fecha, el fallo de columnas de esquina apenas ha sido estudiado, principalmente, porque los trabajos realizados han considerado únicamente partes de edificios a escala, que fueron ensayadas en laboratorio. En este estudio, los investigadores han construido el primer edificio-probeta a escala real en España con estas recomendaciones de diseño. La construcción de este edificio, y los ensayos realizados sobre él, han sido cofinanciados por la empresa Levantina, Ingeniería y Construcción – LIC.

El edificio-probeta ha sido monitorizado con una serie de sensores de última generación, en concreto: galgas extensométricas, unos sensores que permiten monitorizar la deformación dentro del hormigón; y captadores de desplazamiento y acelerómetros, tanto eléctricos como de fibra óptica. Además, se han utilizado también diferentes cámaras, tanto convencionales como de alta velocidad, para evaluar y visualizar la respuesta del edificio.

“Disponer de un edificio-probeta a la entera disposición del proyecto ha llevado a resultados muy fiables que, a su vez, van a contribuir a comprender mecanismos resistentes en edificios que hasta la fecha apenas habían sido analizados”, destaca Adam.

La investigación se enmarca dentro del reto “Sociedades Seguras” del Horizonte2020. Más en concreto, pretende contribuir a la consecución del objetivo de “proteger y mejorar la resiliencia de las infraestructuras críticas, cadenas de suministro y los modos de transporte”

“Con el desarrollo de este proyecto se podrá reducir la vulnerabilidad de edificios críticos (hospitales, colegios, terminales de pasajeros, edificios públicos y militares), de alta ocupación o con un elevado número de plantas”, concluye Adam.