Colapso progresivo

El colapso progresivo es el proceso por el cual falla un elemento estructural primario, lo que provoca la falla de los elementos estructurales adyacentes, lo que a su vez causa fallas estructurales adicionales . ^{[ 1 ]}

Los derrumbes progresivos pueden ser accidentales, como resultado de deficiencias de diseño, incendios, sobrecargas involuntarias, fallas de materiales o fenómenos naturales (por ejemplo, erosión , viento o terremotos ). También pueden ser provocados deliberadamente como método de demolición , específicamente mediante la implosión de edificios , o causados ​​por actos de terrorismo o guerra.

• El 14 de julio de 1902, el Campanario de San Marcos de Venecia , Italia , de 98  m (323 pies) de altura , se derrumbó después de que su muro de carga norte comenzara a separarse de la estructura principal. La causa de la separación se atribuyó a más de 700 años de desgaste en la estructura, incluyendo incendios, terremotos y redistribución de tensiones, principalmente debido a la contracción inducida por el secado en las vigas de soporte de madera, el balanceo de las campanas y la deformación . Nadie resultó herido, excepto un gato perteneciente a un cuidador. La torre era de piedra . ^{[ 2 ]}
• El 1 de noviembre de 1966, el edificio de siete plantas del Departamento de Zoología de la Universidad de Aberdeen, en Aberdeen , Escocia , sufrió un derrumbe total durante su construcción. El derrumbe se atribuyó a soldaduras deficientes de las vigas, debilitadas por la fatiga del metal. Esta fatiga fue provocada por fuerzas laterales oscilantes sobre la estructura (principalmente el viento). Cinco personas fallecieron y otras tres resultaron heridas. El edificio tenía una estructura de acero , y este derrumbe fue el primer caso conocido de colapso total progresivo de un edificio con estructura de acero . ^{[ 3 ]}
• El 16 de mayo de 1968, la torre de apartamentos Ronan Point, de 22 pisos, en West Ham , Londres , sufrió un derrumbe fatal en una de sus esquinas debido a una explosión de gas natural que destruyó un muro de carga . Cuatro personas murieron y otras 17 resultaron heridas. El edificio era de sistema de paneles prefabricados .
• El 2 de marzo de 1973, el edificio Skyline Towers, de 26 pisos, ubicado en el condado de Fairfax, Virginia , se derrumbó debido a que los puntales de madera fueron retirados prematuramente de un piso superior durante su construcción. Catorce personas murieron y otras 34 resultaron heridas. La torre era de hormigón armado .
• El 19 de diciembre de 1985, el edificio de oficinas comerciales de 22 pisos ^{[ 4 ]} ubicado en 1000 Wilshire Blvd, Los Ángeles, actualmente conocido como el Edificio Wedbush , ^{[ 5 ]} sufrió un colapso parcial de la estructura. Los equipos de construcción estaban descargando vigas de acero de un camión de plataforma sobre la plataforma del quinto piso recién terminado mediante una grúa cuando una viga se desprendió de la grúa y cayó sobre la pila de materiales que se encontraba debajo, la cual ya estaba cargada al doble de la capacidad de carga máxima diseñada para el piso. Esto inició un colapso progresivo del piso sobrecargado, lo que provocó que la sección del piso y las vigas se derrumbaran a través de los cuatro pisos inferiores, quedando finalmente en el estacionamiento. Tres personas murieron. El edificio tenía una estructura de acero . ^{[ 6 ]}
• El 15 de marzo de 1986, el Hotel New World de seis pisos en Little India , Singapur , se derrumbó porque el ingeniero estructural olvidó incluir la carga muerta del edificio (el peso del propio edificio) en sus cálculos al determinar la resistencia requerida de los pilares de soporte del edificio cuando el hotel se construyó en 1971. ^{[ 7 ]} Treinta y tres personas murieron y otras 17 resultaron heridas. El edificio era de hormigón armado .
• El 23 de abril de 1987, el edificio L'Ambiance Plaza de 16 pisos en Bridgeport , Connecticut, se derrumbó durante su fase de construcción debido a varios casos de apuntalamiento inadecuado que se utilizaban en toda la obra. ^{[ 8 ]} Veintiocho personas murieron. El edificio tenía un diseño de losa elevadiza .
• El 17 de marzo de 1989, la Torre Cívica de Pavía, de 78  m (255 pies) de altura, en Pavía , Italia , se derrumbó tras 800 años de redistribución de tensiones en la estructura, principalmente debido a la contracción inducida por el secado en las vigas de soporte de madera, el balanceo de las campanas y la deformación . ^{[ 9 ]} Cuatro personas murieron y otras 15 resultaron heridas. La torre era de piedra .
• El 10 de mayo de 1993, la fábrica de juguetes Kader, de cuatro pisos, ubicada en Nakhon Pathom , Tailandia , se derrumbó tras declararse un incendio en la planta baja que se propagó por todo el complejo. La fábrica estaba en plena producción y todas las salidas de emergencia estaban cerradas con llave. El derrumbe causó la muerte de 188 personas y dejó más de 500 heridos. El edificio tenía una estructura de acero . ^{[ 10 ]}
• El 24 de mayo de 1993, ^{[ 11 ]} el antiguo campanario de la iglesia medieval de Santa María Magdalena en Goch , Alemania , se derrumbó. La causa se atribuyó a cientos de años de redistribución de tensiones en la estructura, principalmente debido a la contracción inducida por el secado en las vigas de soporte de madera, el balanceo de las campanas en los siglos anteriores, la deformación plástica y la erosión en la mampostería expuesta y sin mantenimiento, incluyendo el ensanchamiento de grietas por la congelación y expansión del agua entre las piedras durante los meses de invierno, lo que provocó una mayor expansión de las grietas. No hubo heridos. La torre era de mampostería . ^{[ 12 ]}
• El 19 de abril de 1995, el edificio federal Alfred P. Murrah, de nueve pisos, en Oklahoma City , Oklahoma , se derrumbó tras la detonación de un camión bomba en la fachada norte. La onda expansiva de la explosión provocó que el cuarto y el quinto piso se desprendieran de sus columnas y colapsaran sobre el tercer piso. El tercer piso estaba conectado a la viga de transferencia principal y la arrastró hacia adentro cuando los pisos 4 y 5 cayeron sobre ella. Esto causó el colapso de todas las columnas verticales del perímetro norte conectadas a la viga de transferencia, así como de las secciones de piso que dependían de dichas columnas para su soporte vertical. El atentado de Oklahoma City fue el primer caso conocido de colapso progresivo de un edificio en suelo estadounidense provocado por un atentado terrorista . El ataque causó la muerte de 168 personas e hirió a otras 680. El edificio era de hormigón armado . ^{[ 13 ] [ 14 ]}
• El 29 de junio de 1995, los grandes almacenes Sampoong, de cinco plantas, en Seúl , Corea del Sur , se derrumbaron como consecuencia de la retirada de varias columnas de soporte en las plantas inferiores para instalar escaleras mecánicas. Esta falta de soporte estructural se agravó años después con la instalación de varios aparatos de aire acondicionado pesados ​​en la azotea, sobre la zona donde se habían retirado las columnas de soporte. Esto provocó que la columna de soporte más cercana a los aparatos de aire acondicionado cediera y transfiriera su carga a las columnas adyacentes, lo que condujo a su colapso total en 24 horas tras la aparición de grandes grietas alrededor de la columna dañada. ^{[ 15 ]} El derrumbe causó la muerte de 502 personas y dejó 937 heridos. El complejo era de hormigón armado .
• El 11 de septiembre de 2001, los edificios 1, 2 y 7 del World Trade Center en la ciudad de Nueva York se derrumbaron como consecuencia de los ataques terroristas y los incendios subsiguientes. Tras una investigación de tres años realizada por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología , se concluyó que el fuego debilitó la estructura de acero hasta que las largas secciones de piso, similares a puentes (llamadas cerchas ), comenzaron a ceder progresivamente. Este hundimiento transformó la fuerza descendente de las cerchas en una fuerza hacia adentro. Esta fuerza creciente sobre las paredes provocó que las columnas exteriores de la Torre 2, y posteriormente las columnas interiores de la Torre 1, se doblaran y plegaran, iniciando así los derrumbes. ^{[ 16 ]} Un total de 2752 personas murieron en los edificios, incluyendo 157 pasajeros y miembros de la tripulación que se encontraban a bordo de dos aviones secuestrados que impactaron contra los Edificios 1 y 2, provocando incendios en ambos, y los escombros iniciaron incendios en el Edificio 7 tras el colapso de los Edificios 1 y 2. Los edificios tenían una estructura de acero . La falla progresiva de los sistemas de pisos, o la llamada "teoría del panqueque", fue descartada como el factor iniciador de la falla estructural, pero tanto los científicos de FEMA como los del NIST determinaron que fue el modo principal de falla después del inicio del colapso. ^{[ 17 ]}
• El 12 de febrero de 2005, la Torre Windsor, de 28 pisos, en Madrid , España , sufrió el derrumbe de sus 11 pisos superiores. La torre tenía un núcleo interno de hormigón armado rodeado por un perímetro exterior tradicional de entramado de acero . Entre los pisos 16 y 17 se encontraba una losa de transferencia de hormigón armado de 2,13 metros de espesor, diseñada para funcionar como mamparo y soportar la estructura de acero de los 11 pisos superiores. Un incendio en una oficina se originó en el piso 21 y, tras cinco horas, el núcleo interno de hormigón ya no pudo soportar la estructura exterior de acero, que se estaba derrumbando. Los 11 pisos superiores se derrumbaron hasta el nivel de la calle, y los restos de los tres pisos superiores cayeron sobre la losa de transferencia. No hubo víctimas mortales. El edificio tenía un diseño mixto de estructura de acero y hormigón armado . ^{[ 18 ]}
• El 1 de agosto de 2007, el puente I-35W sobre el río Misisipi en Minneapolis, Minnesota , se derrumbó durante la hora pico de la tarde, causando la muerte de 13 personas. El colapso se atribuyó a la falla de una placa de refuerzo que conectaba dos elementos dentro de una de las nervaduras del arco principal. La falla de esta junta, de vital importancia para la resistencia a la fractura, provocó el colapso total de la estructura.
• El 24 de abril de 2013, el complejo de oficinas comerciales Rana Plaza, de ocho pisos, en Savar , Bangladesh , sufrió un derrumbe que afectó a la mayor parte de su estructura. El edificio había sido diseñado originalmente para albergar tiendas y oficinas con poco tránsito peatonal, pero se había convertido en una fábrica con maquinaria pesada para la confección de prendas de vestir en los pisos superiores. Esta maquinaria actuaba como un apisonador suave , induciendo fuerzas oscilantes en la estructura del edificio. El uso de materiales de construcción deficientes, junto con el peso de los trabajadores y la maquinaria (que en conjunto superaban la capacidad de carga original de los pisos), contribuyeron al debilitamiento y eventual falla de elementos estructurales clave. El derrumbe final ocurrió un día después de que comenzaran a aparecer grietas preliminares en todo el edificio, lo que sugería que un elemento estructural clave había fallado y estaba transmitiendo sus fuerzas de carga a los elementos circundantes. Un total de 1129 personas murieron en el edificio y aproximadamente 2515 resultaron heridas. El incidente se considera el accidente más mortífero en una fábrica de ropa de la historia, así como la falla estructural accidental más mortífera en la historia moderna de la humanidad. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}
• El 19 de enero de 2017, el edificio Plasco , un rascacielos en Teherán , Irán , se incendió y se derrumbó. El incendio comenzó en el octavo piso y el colapso progresivo ocurrió durante las operaciones de rescate, cuando aproximadamente 200 bomberos se encontraban en el lugar. Se informó que el colapso fue de tipo plano, ya que ocurrió verticalmente. ^{[ 22 ]} El colapso pareció similar al de las torres del World Trade Center. ^{[ 23 ]} Dieciséis bomberos y diez civiles murieron como resultado del incendio y el colapso. ^{[ 24 ]}
• El 24 de junio de 2021, la torre de condominios Champlain Towers South, de 12 pisos, ubicada en Surfside, Florida , sufrió un derrumbe progresivo que causó la muerte de 98 personas. Actualmente se está investigando la causa.

Dado que el daño resultante en un colapso progresivo es desproporcionado con respecto a la causa original, el término colapso desproporcionado se utiliza con frecuencia en ingeniería para describir este tipo de colapso.

Con base en las recomendaciones del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) del Departamento de Comercio de los Estados Unidos , el Consejo Internacional de Códigos (ICC) aprobó un conjunto integral de cambios en el código de construcción. Dichas recomendaciones se basaron en los hallazgos de la investigación de tres años realizada por el NIST sobre el colapso de las torres del World Trade Center (WTC) de la ciudad de Nueva York el 11 de septiembre de 2001 .

Las propuestas abordaban áreas como el aumento de la resistencia al colapso de edificios por incendios y otros incidentes, el uso de materiales ignífugos pulverizados (comúnmente conocidos como "revestimiento ignífugo"), el rendimiento y la redundancia de los sistemas de protección contra incendios (es decir, rociadores automáticos), el almacenamiento y las tuberías de combustible, los ascensores para uso de los servicios de emergencia y los ocupantes que evacuan, el número y la ubicación de las escaleras y la señalización de las vías de salida.

Los cambios en el código modelo, que son coherentes con las recomendaciones de la investigación del NIST sobre el WTC y que ahora exige el IBC, incluyen:

• Mayor resistencia de la unión para la protección contra incendios (casi tres veces mayor que la requerida anteriormente para edificios de 25 a 130 metros (75 a 420 pies) de altura y siete veces mayor para edificios de más de 130 metros (420 pies) de altura).  
• Requisitos de instalación en campo para la protección contra incendios para garantizar que:
  • La instalación cumple con las instrucciones del fabricante;
  • Los sustratos (superficies que se van a ignifugar) están limpios y libres de cualquier condición que impida la adhesión;
  • Las pruebas se realizan para demostrar que se mantiene la adhesión requerida en superficies de acero imprimadas, pintadas o encapsuladas; y
  • El estado final del material ignífugo instalado, una vez completamente seco o curado, no presenta grietas, huecos, desconchamientos, deslaminación ni exposición alguna del sustrato.
• Inspecciones especiales de campo de la protección contra incendios para asegurar que su espesor, densidad y resistencia de adherencia cumplan con los requisitos especificados, y que se aplique un agente de adherencia cuando la resistencia de adherencia sea menor a la requerida debido al efecto de una superficie de acero imprimada, pintada o encapsulada. Las inspecciones se realizarán después de la instalación inicial de los sistemas mecánicos, eléctricos, de plomería, de rociadores y de techo.
• Incrementar en una hora la resistencia al fuego de los componentes y conjuntos estructurales en edificios de 130 metros (420 pies) o más de altura. (Este cambio fue aprobado en una edición anterior del código). 
• Adopción explícita del enfoque de "marco estructural" para la clasificación de resistencia al fuego, que exige que todos los elementos del marco estructural principal tengan la clasificación de resistencia al fuego más alta que se suele exigir para las columnas. El marco estructural principal incluye las columnas, otros elementos estructurales como las vigas , las cerchas y los dinteles con conexiones directas a las columnas, y los elementos de arriostramiento diseñados para soportar cargas gravitatorias.

• Método de elementos aplicados
• Cargas extremas para estructuras
• Robustez estructural
• Fallo en cascada

• Análisis de colapso progresivo: Método de elementos aplicado
• Software de colapso progresivo: Carga extrema para estructuras. Archivado el 11 de febrero de 2015 en Wayback Machine.
• Lo que el 11-S nos enseñó sobre el diseño de rascacielos