Entire: Nuevos sistemas estructurales de estabilización de edificios para evitar colapsos progresivos
Investigador principal:
MANUEL BUITRAGO
Miembros del equipo:
- DIEGO F. CETINA
- ANA SÁNCHEZ-RODRÍGUEZ
- NIRVAN MAKOOND
- LISBEL RUEDA-GARCÍA
- JOSE M. ADAM
Organismo financiador:
Duración: 01/01/2023 – 31/12/2024
Referencia: AYUDA PAID-06-22
Resumen
Los edificios pueden verse sometidos a eventos extremos de diversa índole (v.g. explosiones, riadas, impactos de vehículos, o ataques terroristas), que habitualmente provocan fallos locales-iniciales en su estructura. En este contexto, las normas y guías de diseño estructural más avanzadas indican que las estructuras deben tener una suficiente continuidad estructural. De este modo se evitará la propagación de fallos gracias a que la estructura será capaz de activar caminos alternativos de carga ante el fallo de algún elemento. La continuidad estructural se consigue a través de atados en todas las direcciones (horizontal y vertical) mediante tirantes. Estos tirantes consisten en armaduras continuas en estructuras de hormigón, o vigas de acero continuas en edificios con estructura metálica. Sin embargo, existen situaciones en las que la activación de los tirantes no es efectiva, por lo que la estructura puede colapsar al no ser capaz de activar caminos alternativos de carga ante un fallo local-inicial, no siendo posible encontrar estados de equilibrio en el sistema estructural. Es el caso, por ejemplo, de los fallos locales-iniciales cercanos a columnas de esquina (las más expuestas a amenazas externas), o en determinadas configuraciones estructurales en las que una excesiva continuidad tira del resto del edificio ante un fallo local-inicial, provocando un colapso progresivo.
El objetivo de ENTIRE es diseñar nuevos sistemas estructurales de estabilización de edificios, en situaciones de fallo, para aprovechar al máximo la capacidad resistente de todos los componentes estructurales y evitar colapsos progresivos.
ENTIRE conseguirá diseños de prototipos capaces de activar eficientemente la capacidad estructural máxima de los tirantes, evitando que la estructura se desestabilice. Por ello, se plantea una metodología ambiciosa e interdisciplinar. Se identificarán los edificios objetivo de los nuevos sistemas estructurales de estabilización, así como los requisitos preliminares de estos elementos para, posteriormente, realizar el diseño conceptual y detallado de prototipos. Este trabajo se desarrollará para edificios con estructura prefabricada de hormigón, de hormigón in situ y de acero. Se emplearán herramientas propias del campo de la estadística (diseño de experimentos), de la simulación computacional avanzada (applied element method) y de la ingeniería mecánica (prototipos). El proyecto incluye el desarrollo de métodos simplificados de cálculo y de ejemplos resueltos para ayudar a la difusión a la industria y a avanzar en la implementación de la tecnología en la práctica constructiva habitual.
El impacto del proyecto será significativo a nivel económico y social con el diseño de edificios más seguros, que permitan evitar colapsos, salvar vidas humanas, y eliminar los elevados costes asociados a la reconstrucción. También se espera un impacto elevado a nivel tecnológico y de innovación dentro de un sector, el de la construcción, que moviliza grandes cantidades económicas.