01-02-22

7 causas de fallas estructurales del techo

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Causas de fallas estructurales en techos

 

The integrity of each element of a building is critical to its stability. However, no component carries more potential for property damage or personal injury than the roof. A poorly performing foundation or failing exterior cladding can be inconvenient, unsightly, and expensive to repair or replace, but a roof failure can have devastating and long-term consequences.

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.

 

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.

The guidelines include detailed information on how roofs should be designed to accommodate primarily two different types of loads. The first is called dead load. It includes any static weight that will remain the same for the life of the roof, such as the roof structure itself, ceiling material, roofing material, insulation, mechanical/electrical/plumbing, and rooftop HVAC equipment. The second type are known as live loads. Live loads are variable and temporary forces associated with occurrences like snowfall, people walking on the roof, wind, etc.

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.

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

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

 

Causas comunes de fallas estructurales del techo

There are many conditions that can contribute to problems with a roof. Below are seven of the most common causes of roof failures:

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.

 

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

Any of the issues listed above can, on its own, cause a roof weakening and ultimately roof failure. However, in most cases, serious problems arise not because of one factor, but due to the compounding of two or more of these issues. For example, a new addition is constructed next to an existing warehouse building. The addition is upwind of the original building, and has a higher roof, resulting in snow drifts forming on the roof of the old building. The weight of the snow drift causes the bar joists supporting the old roof to deflect, which causes ice to form in the roof drains. The roof over the original building collapses when the drift melts but the resulting water cannot drain off the roof due to deflection of the joists and blocked roof drains.

Techo colapsado debido a fuertes nevadas en Bull Rogers, NM

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

Consequently, performing regular maintenance is essential, as it can uncover small issues before they develop into major problems. And, when an issue is discovered, it is important to have a forensic engineer or building science expert perform a comprehensive inspection. Simply attributing a defect to the most visible or most likely cause can leave other contributing factors undiscovered, resulting in future problems.

 

Desde la evaluación hasta la modernización de refuerzos: lo que Lerch Bates puede hacer por usted

One of the most important investments building owners can make in preventing deterioration of the roof is having any changes in appearance or function that might be attributable to problems with the roof assessed promptly by a forensic engineer. If the structural analysis reveals that the integrity of the roof has been compromised, there are a number of methods that can be used to secure it and ensure that it meets the current building code and is safe for occupants.

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, PE

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