Integridad estructural y fallos

El puente Dee en Chester , Inglaterra, fue diseñado por Robert Stephenson , utilizando vigas de hierro fundido reforzadas con puntales de hierro forjado . El 24 de mayo de 1847, se derrumbó al paso de un tren, causando la muerte de cinco personas. Su colapso fue objeto de una de las primeras investigaciones formales sobre fallas estructurales. Esta investigación concluyó que el diseño de la estructura presentaba fallas fundamentales, ya que el hierro forjado no reforzaba el hierro fundido y que la fundición había fallado debido a la flexión repetida. ^{[ 6 ]}

Tras el desastre del primer puente de Tay, se produjeron varios derrumbes de puentes de hierro fundido , incluido el del primer puente de Tay sobre el estuario del Tay en Escocia, el 28 de diciembre de 1879. Al igual que el puente de Dee, el de Tay se derrumbó cuando un tren lo cruzó, causando la muerte de 75 personas. El puente falló debido a que estaba construido con hierro fundido de mala calidad y a que el ingeniero Thomas Bouch no tuvo en cuenta la carga del viento . Su derrumbe provocó la sustitución del hierro fundido por acero y un rediseño completo en 1890 del puente de Forth , que se convirtió en el primer puente del mundo construido íntegramente de acero. ^{[ 7 ]}

El colapso del puente original de Tacoma Narrows en Washington , Estados Unidos, en 1940, se describe a veces en los libros de texto de física como un ejemplo clásico de resonancia, aunque esta descripción es engañosa. Las vibraciones catastróficas que destruyeron el puente no se debieron a una simple resonancia mecánica, sino a una oscilación más compleja entre el puente y los vientos que lo atravesaban, conocida como aleteo aeroelástico . Robert H. Scanlan , uno de los principales contribuyentes a la comprensión de la aerodinámica de los puentes, escribió un artículo sobre este malentendido. ^{[ 8 ]} Este colapso, y la investigación posterior, llevaron a una mayor comprensión de las interacciones viento-estructura. Varios puentes fueron modificados tras el colapso para evitar que se repitiera un suceso similar. La única víctima mortal fue un perro. ^{[ 7 ]}

El puente I-35W sobre el río Misisipi (conocido oficialmente como Puente 9340) era un puente de arco de celosía de acero de ocho carriles que transportaba la Interestatal 35W sobre el río Misisipi en Minneapolis , Minnesota, Estados Unidos. El puente se completó en 1967 y su mantenimiento estuvo a cargo del Departamento de Transporte de Minnesota . El puente era el quinto más transitado de Minnesota, ^{[ 9 ] [ 10 ]} transportando 140 000 vehículos diarios. ^{[ 11 ]} El puente falló catastróficamente durante la hora pico de la tarde del 1 de agosto de 2007, colapsando sobre el río y sus riberas. Trece personas murieron y 145 resultaron heridas. Tras el colapso, la Administración Federal de Carreteras recomendó a los estados que inspeccionaran los 700 puentes estadounidenses de construcción similar ^{[ 12 ]} después de que se descubriera un posible defecto de diseño en el puente, relacionado con grandes láminas de acero llamadas placas de unión que se utilizaban para conectar las vigas en la estructura de celosía. ^{[ 13 ] [ 14 ]} Los funcionarios expresaron su preocupación por el hecho de que muchos otros puentes en los Estados Unidos compartieran el mismo diseño y plantearon preguntas sobre por qué tal defecto no se había descubierto en más de 40 años de inspecciones. ^{[ 14 ]}

El 4 de abril de 2013, un edificio se derrumbó en tierras tribales en Mumbra , un suburbio de Thane en Maharashtra , India. ^{[ 15 ] [ 16 ]} Se ha considerado el peor derrumbe de un edificio en la zona; ^{[ 17 ] [ nb 1 ]} 74 personas murieron, entre ellas 18 niños, 23 mujeres y 33 hombres, mientras que más de 100 personas sobrevivieron. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

El edificio estaba en construcción y no contaba con un certificado de ocupación para sus entre 100 y 150 residentes de bajos y medianos ingresos ^{[ 23 ]} ; sus únicos ocupantes eran los trabajadores de la construcción y sus familias. Se informó que el edificio se había construido ilegalmente porque no se siguieron las prácticas estándar para una construcción segura y legal, la adquisición de terrenos y la ocupación de los residentes.

Para el 11 de abril, se habían arrestado a un total de 15 sospechosos, entre ellos constructores , ingenieros, funcionarios municipales y otros responsables. Los registros gubernamentales indican que se emitieron dos órdenes para controlar el número de construcciones ilegales en la zona: una orden del estado de Maharashtra de 2005 para el uso de teledetección y una orden del Tribunal Superior de Bombay de 2010. También se presentaron denuncias ante funcionarios estatales y municipales.

El 9 de abril, la Corporación Municipal de Thane inició una campaña para demoler edificios ilegales en la zona, centrándose en aquellos considerados "peligrosos", y habilitó un centro de atención telefónica para recibir y dar seguimiento a las quejas sobre construcciones ilegales. Mientras tanto, el departamento forestal se comprometió a abordar la invasión de terrenos forestales en el distrito de Thane.

El 24 de abril de 2013, el Rana Plaza, un edificio comercial de ocho plantas, se derrumbó en Savar , un subdistrito del área metropolitana de Daca , la capital de Bangladés . La búsqueda de los fallecidos concluyó el 13 de mayo con un saldo de 1134 muertos. ^{[ 24 ]} Aproximadamente 2515 personas heridas fueron rescatadas con vida del edificio. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

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. ^{[ 23 ] [ 27 ]}

El edificio albergaba fábricas de ropa, un banco, apartamentos y varias tiendas. Las tiendas y el banco de las plantas bajas cerraron inmediatamente después de que se descubrieran grietas en el edificio. ^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]} Las advertencias para evitar el uso del edificio tras la aparición de las grietas el día anterior fueron ignoradas. Se ordenó a los trabajadores de la confección que regresaran al día siguiente y el edificio se derrumbó durante la hora punta de la mañana. ^{[ 31 ]}

El 29 de junio de 1995, los grandes almacenes Sampoong, de cinco plantas, situados en el distrito de Seocho de Seúl , Corea del Sur, se derrumbaron, provocando la muerte de 502 personas y dejando atrapadas a otras 1.445.

En abril de 1995, comenzaron a aparecer grietas en el techo del quinto piso del ala sur de la tienda debido a la presencia de una unidad de aire acondicionado sobre el techo debilitado de la estructura mal construida. La mañana del 29 de junio, al aumentar drásticamente el número de grietas en el techo, los gerentes de la tienda cerraron el último piso y apagaron el aire acondicionado, pero no clausuraron el edificio ni emitieron órdenes formales de evacuación, ya que los propios ejecutivos abandonaron las instalaciones por precaución.

Cinco horas antes del derrumbe, se escuchó el primero de varios fuertes estruendos provenientes de los pisos superiores, ya que la vibración del aire acondicionado provocó que las grietas en las losas se ensancharan aún más. Ante los informes de los residentes sobre las vibraciones en el edificio, se apagó el aire acondicionado, pero las grietas en los pisos ya habían crecido hasta alcanzar los 10  cm de ancho. Alrededor de las 5:00  p. m., hora local, el techo del quinto piso comenzó a ceder, y a las 5:57  p. m., el techo se derrumbó, provocando que la unidad de aire acondicionado se estrellara contra el quinto piso, que ya estaba sobrecargado.

El 16 de mayo de 1968, la torre residencial Ronan Point, de 22 pisos, ubicada en el distrito londinense de Newham, se derrumbó cuando una explosión de gas relativamente pequeña en el piso 18 provocó que un panel estructural de la pared saliera disparado del edificio. La torre estaba construida con hormigón prefabricado , y el fallo de dicho panel causó el colapso de una esquina completa del edificio. El panel pudo desprenderse debido a la insuficiencia de acero de refuerzo entre los paneles. Esto también significó que las cargas soportadas por el panel no pudieron redistribuirse a otros paneles adyacentes, ya que no existía una vía para que las fuerzas se propagaran. Como consecuencia del derrumbe, se revisaron las normas de construcción para prevenir colapsos desproporcionados y se logró un gran avance en la comprensión de los detalles constructivos del hormigón prefabricado. Muchos edificios similares fueron modificados o demolidos a raíz del derrumbe. ^{[ 32 ]}

El 19 de abril de 1995, el edificio federal Alfred P. Murrah, de nueve pisos y estructura de hormigón, en Oklahoma City , Estados Unidos, fue alcanzado por un camión bomba que provocó su derrumbe parcial y la muerte de 168 personas. La bomba, aunque de gran tamaño, causó un colapso desproporcionado de la estructura. La explosión hizo estallar todos los cristales de la fachada y destrozó por completo una columna de hormigón armado de la planta baja (véase brisancia ). En el segundo piso, la separación entre columnas era mayor, y las cargas de las columnas superiores se transfirieron a un menor número de columnas inferiores mediante vigas en el segundo piso. La eliminación de una de las columnas inferiores provocó el fallo de las columnas vecinas debido a la carga adicional, lo que finalmente condujo al derrumbe total de la parte central del edificio. Este atentado fue uno de los primeros en poner de manifiesto las fuerzas extremas que las explosiones terroristas pueden ejercer sobre los edificios y propició una mayor consideración del terrorismo en el diseño estructural de los mismos. ^{[ 33 ]}

El salón de bodas de Versalles ( en hebreo : אולמי ורסאי ), ubicado en el barrio de Talpiot en Jerusalén , fue el escenario de la catástrofe civil más trágica en la historia de Israel . A las 22:43 de la noche del jueves 24 de mayo de 2001, durante la boda de Keren y Asaf Dror, una gran parte del tercer piso del edificio de cuatro plantas se derrumbó, causando la muerte de 23 personas. Los novios sobrevivieron.

En los ataques del 11 de septiembre , dos aviones comerciales fueron estrellados deliberadamente contra las Torres Gemelas del World Trade Center en la ciudad de Nueva York. El impacto, la explosión y los incendios resultantes provocaron el colapso de ambas torres en menos de dos horas. Los impactos seccionaron las columnas exteriores y dañaron las columnas centrales, redistribuyendo las cargas que estas habían soportado. Esta redistribución de cargas se vio fuertemente influenciada por las cerchas en forma de sombrero en la parte superior de cada edificio. ^{[ 34 ]} Los impactos desprendieron parte del material ignífugo del acero, aumentando su exposición al calor de los incendios. Las temperaturas se elevaron lo suficiente como para debilitar las columnas centrales hasta el punto de la fluencia y la deformación plástica bajo el peso de los pisos superiores. El calor de los incendios también debilitó las columnas y los pisos perimetrales, provocando que estos últimos se hundieran y ejerciendo una fuerza hacia adentro sobre las paredes exteriores del edificio. El 7 World Trade Center también colapsó más tarde ese día; el rascacielos de 47 pisos se derrumbó en segundos debido a una combinación de un gran incendio en el interior del edificio y los graves daños estructurales causados ​​por el colapso de la Torre Norte. ^{[ 35 ] [ 36 ]}

El 24 de junio de 2021, Champlain Towers South, un edificio de condominios de 12 pisos en Surfside, Florida , Estados Unidos, se derrumbó parcialmente, causando decenas de heridos y 98 muertos. ^{[ 37 ]} El derrumbe fue captado en video. ^{[ 38 ]} Una persona fue rescatada de entre los escombros, ^{[ 39 ]} y alrededor de 35 personas fueron rescatadas el 24 de junio de la parte del edificio que no se derrumbó. La degradación a largo plazo de las estructuras de soporte de hormigón armado en el estacionamiento subterráneo, debido a la penetración de agua y la corrosión del acero de refuerzo, se ha considerado como un factor en —o la causa de— el derrumbe. Los problemas se habían reportado en 2018 y se señalaron como "mucho peores" en abril de 2021. Se había aprobado un programa de obras de reparación de US$15 millones en el momento del derrumbe.

El 8 de agosto de 1991, a las 16:00 UTC, la antena de radio de Varsovia, cerca de Gąbin (Polonia), la estructura artificial más alta jamás construida antes del Burj Khalifa , se derrumbó debido a un error en el cambio de los cables de sujeción de la parte más alta. La antena primero se dobló y luego se partió aproximadamente a la mitad de su altura. Al derrumbarse, destruyó una pequeña grúa móvil de Mostostal Zabrze. Dado que todos los trabajadores habían abandonado la antena antes de que se realizara el cambio de cables, no hubo víctimas mortales, a diferencia del derrumbe similar de la Torre WLBT en 1997.

El 17 de julio de 1981, dos pasarelas suspendidas en el vestíbulo del Hyatt Regency de Kansas City, Misuri , Estados Unidos, colapsaron, causando la muerte de 114 personas y heridas a más de 200 durante un baile de té ^{[ 40 ]} . El colapso se debió a un cambio de diseño de última hora que alteró el método de conexión de las varillas que sostenían las pasarelas, duplicando inadvertidamente las fuerzas sobre la conexión. El fallo puso de manifiesto la necesidad de una buena comunicación entre los ingenieros de diseño y los contratistas, así como de controles rigurosos de los diseños, especialmente de los cambios propuestos por los contratistas. Este caso es un estudio de caso estándar en los cursos de ingeniería de todo el mundo y se utiliza para enseñar la importancia de la ética en la ingeniería . ^{[ 41 ] [ 42 ]}