01-02-22

7 causas de fallas estructurales del techo

Collapsed Roof Airplane Hangar
Collapsed Roof Airplane Hangar
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La integridad de cada elemento de un edificio es fundamental para su estabilidad. Sin embargo, ningún componente conlleva más potencial de daños a la propiedad o lesiones personales que el techo. Una base de bajo rendimiento o un revestimiento exterior defectuoso pueden ser inconvenientes, antiestéticos y costosos de reparar o reemplazar, pero el colapso de un techo puede tener consecuencias devastadoras a largo plazo.

Afortunadamente, es extremadamente raro que un techo estructural falle sin previo aviso. Prácticamente siempre hay signos reveladores que apuntan a problemas con los materiales del techo, el diseño, la funcionalidad o los tres. Los dueños de propiedades pueden ayudar a protegerse de reparaciones costosas y responsabilidades legales al familiarizarse con estos letreros y llamar a expertos en ingeniería forense y ciencias de la construcción según sea necesario para obtener orientación sobre las reparaciones o el reemplazo total del techo.

Collapsed Airplane Hangar Centennial, CO

Hangar de aviones colapsado en Centennial, CO

Construcción por números: Cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras

Dadas las amplias implicaciones de los derrumbes de techos o cualquier tipo de falla estructural, es importante que los edificios se diseñen, construyan y, si es necesario, reparen o refuercen siguiendo los estándares actuales de la industria. Esos estándares están codificados en lo que se llama el Código Internacional de Construcción (IBC), con más orientación sobre pesos, resistencias de materiales y otros detalles de las cargas de diseño proporcionadas por la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles (ASCE) en un documento titulado Estándar 7 – Cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras.

Las pautas incluyen información detallada sobre cómo deben diseñarse los techos para acomodar principalmente dos tipos diferentes de cargas. El primero se llama carga muerta. Incluye cualquier peso estático que permanecerá igual durante la vida útil del techo, como la estructura en sí, el material del techo, el material del techo, el aislamiento, los equipos mecánicos/eléctricos/de plomería y los equipos HVAC del techo. El segundo tipo se conoce como cargas vivas. Las cargas vivas son fuerzas variables y temporales asociadas con eventos como nevadas, personas caminando sobre el techo, viento, etc.

Cracked Garage Door Header Due to Heavy Snow

Cabezal de puerta de garaje agrietado debido a fuertes nevadas en Incline Village, NV.

La planificación de la carga de nieve en climas más fríos es un aspecto especialmente importante del diseño y la construcción de techos. Los estándares de ASCE abordan cómo las diferentes geometrías y diseños de edificios afectan la acumulación de nieve y las cargas de nieve en el techo resultantes. Por ejemplo, cuando las paredes del parapeto encierran un techo plano, atrapan la nieve, lo que hace que la nieve se acumule a lo largo del parapeto. Por el contrario, un techo curvo o un techo plano sin parapetos permite que la nieve se deslice o se vuele, lo que lo hace menos propenso a estos problemas. La presencia de diferentes alturas de techo también puede ser un desafío, ya que la nieve del techo más alto cae hacia el más bajo, produciendo grandes ventisqueros. Para garantizar la integridad estructural del edificio, estas derivas deben tenerse en cuenta en el proceso de diseño.

Los estándares IBC/ASCE brindan la información necesaria para construir un techo que soportará las cargas a las que está expuesto, siempre que reciba el mantenimiento adecuado. Los problemas surgen cuando no se identifican ni abordan los cambios en el techo o el entorno circundante, y la estructura se debilita.

Hole in Roof of Commercial Building Due to Long-Term Water Intrusion

Agujero en el techo de un edificio comercial debido a la intrusión de agua a largo plazo.

Causas comunes de fallas estructurales del techo

Hay muchas condiciones que pueden contribuir a los problemas con un techo. A continuación se presentan siete de las causas más comunes de fallas estructurales del techo:

1. Deterioro e intrusión de agua
Una de las principales causas de fallas en los techos es el deterioro de los componentes estructurales causado por la intrusión de agua. Las estructuras de madera que están expuestas regular o continuamente al agua pueden ser atacadas por moho y bacterias que, en última instancia, hacen que se descompongan. Los componentes metálicos, incluidas las placas de entramado de metal, las vigas de barra y la plataforma del techo, pueden verse afectados y debilitados de manera similar por la oxidación y la corrosión. El agua puede acceder a la estructura del techo de varias maneras, incluidas las tejas o las membranas del techo que fallan, así como a través de la condensación interior.

2. Cambios en el drenaje del techo
El drenaje positivo es fundamental para la salud de un techo. Un ejemplo de un cambio perjudicial en el drenaje del techo podría ser una situación en la que los drenajes están obstruidos con escombros que provocan que el agua se acumule en el techo. A 62,4 libras por pie cúbico, el peso del agua estancada puede acumularse muy rápidamente y causar una tensión tremenda en el techo y las estructuras de soporte.

3. La adición de edificios cercanos o adyacentes
Si alguna parte de la superficie del techo de un edificio adyacente arroja agua de lluvia o se derrite la nieve sobre el techo de la estructura más antigua, es posible que ese techo más antiguo no tenga desagües lo suficientemente grandes para acomodar adecuadamente la escorrentía. Los cambios en la forma en que la nieve cae y se acumula en el techo antiguo, o el peso de la nieve que cae de un techo a otro, son otras fuentes de estrés destructivo.

4. Cambios en el derretimiento y la escorrentía debido a la adición de aislamiento
Uno de los pasos que los propietarios suelen tomar para hacer que sus edificios sean más eficientes energéticamente es agregar aislamiento para evitar la pérdida de calor a través del techo. Desafortunadamente, en algunos casos, una cierta cantidad de pérdida de calor es útil porque facilita el derretimiento y el desprendimiento de la nieve en el techo. Cuando se restringe ese proceso, especialmente en edificios más antiguos, pueden desarrollarse acumulaciones peligrosas que pueden dañar el techo.

5. Modificaciones estructurales inadecuadas a las vigas del techo
Cuando se realizan reparaciones o mejoras en los sistemas mecánicos, eléctricos o de plomería de un edificio, a veces se hacen a expensas de la estructura del techo. Los miembros estructurales pueden tener orificios perforados, muescas o eliminarse por completo para acomodar conductos, tuberías o conductos. Estas modificaciones debilitan la estructura del techo, causando deflexión que puede empeorar con el tiempo y, en casos extremos, provocar la falla del techo.

6. Daño a las vigas del techo durante la instalación
Otra causa de cerchas debilitadas y los problemas resultantes con un techo son los daños durante el transporte o la instalación. Ya sea que se trate de daños en la madera misma o en las placas de metal utilizadas para conectar los miembros, este problema puede permanecer oculto hasta que se coloque una carga excesiva sobre el techo.

7. Errores de diseño inherentes
Un techo que no está diseñado con los estándares apropiados para su uso, ubicación, etc. es más propenso a fallar. Por ejemplo, un techo en Minnesota debe poder acomodar las grandes cargas vivas asociadas con las fuertes nevadas del estado. Si los estándares para Mississippi, donde la carga de nieve máxima esperada es mucho más baja, se usan por error, pueden ocurrir problemas que van desde la deflexión hasta el colapso total.

Separated Truss Gusset Plate

Placa de refuerzo de armadura separada.

Círculo vicioso: cómo se combinan los problemas para disminuir el rendimiento estructural del techo

Cualquiera de los problemas enumerados anteriormente puede, por sí solo, hacer que un techo se debilite y, en última instancia, falle. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los problemas graves surgen no por un factor, sino por la combinación de dos o más de estos problemas. Por ejemplo, se construye una nueva adición junto a un edificio de almacén existente. La adición está contra el viento del edificio original y tiene un techo más alto, lo que da como resultado la formación de acumulaciones de nieve en el techo del edificio antiguo. El peso de la nieve acumulada hace que las vigas de la barra que sostienen el techo viejo se desvíen, lo que hace que se forme hielo en los desagües del techo. El techo sobre el edificio original se derrumba cuando la deriva se derrite, pero el agua resultante no puede drenar el techo debido a la desviación de las vigas y los desagües del techo bloqueados.

Collapsed Roof Due to Heavy Snow in Bull Rogers, NM

Techo colapsado debido a fuertes nevadas en Bull Rogers, NM.

En consecuencia, es esencial realizar un mantenimiento regular, ya que puede descubrir pequeños problemas antes de que se conviertan en problemas mayores. Y, cuando se descubre un problema, es importante que un ingeniero forense o un experto en ciencias de la construcción realice una inspección exhaustiva. Simplemente atribuir un defecto a la causa más visible o más probable puede dejar otros factores contribuyentes sin descubrir, lo que resulta en problemas futuros.

Collapsed Parking Garage Structure Denver, CO

Estructura de garaje de estacionamiento derrumbada en Denver, CO.

Desde la evaluación hasta las modificaciones de los refuerzos: lo que Pie puede hacer por usted

Una de las inversiones más importantes que pueden hacer los propietarios de edificios para prevenir el deterioro del techo es lograr que un ingeniero forense evalúe rápidamente cualquier cambio en la apariencia o función que pueda atribuirse a problemas con el techo. Si el análisis estructural revela que la integridad del techo se ha visto comprometida, existen varios métodos que se pueden usar para asegurarlo y garantizar que cumpla con el código de construcción actual y que sea seguro para los ocupantes.

La instalación de rodilleras en las columnas y las vigas del techo es una forma de abordar una línea de vigas deficiente. Otra es disminuir la luz de la viga agregando columnas. También puede fortalecer la viga agregando nuevos miembros para hacerla más ancha o más profunda. Y en algunos casos, el problema con la viga existente es tan importante que la mejor opción es retirarla y reemplazarla.

Afortunadamente, si bien cada techo es único, existe una manera de remediar prácticamente cualquier problema estructural.

-Shannon Pierce y Clinton Standish

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