Comportamiento de edificaciones ante fuego

207 Pages·2017·21.8 MB·Spanish

FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE EDIFICACIONES
DIFERENTES ANTE LA PRESENCIA DEL FUEGO Y SUS
FALLAS POR RUINA PROGRESIVA
(CASO WORLD TRADE CENTER, NEW YORK Y PARQUE
CENTRAL, CARACAS)
Trabajo Especial de Grado presentado como requisito parcial para optar al Grado de
Ingeniero Civil

Br. Mariana Pumar Granado
Br. Luis González Alcalá
Tutor Académico: Ing. Arnaldo Gutiérrez
Caracas, febrero de 2008
ii

DERECHO DE AUTOR

Quienes suscriben, en condición de autores del trabajo titulado
“COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE EDIFICACIONES
DIFERENTES ANTE LA PRESENCIA DEL FUEGO Y SUS FALLAS POR
RUINA PROGRESIVA (CASO WORLD TRADE CENTER, NEW YORK Y
PARQUE CENTRAL, CARACAS)”, declaramos que: Cedemos a título gratuito, y en
forma pura y simple, ilimitada e irrevocable a la Universidad Metropolitana, los
derechos de autor de contenido patrimonial que nos corresponden sobre el presente
trabajo. Conforme a lo anterior, esta cesión patrimonial sólo comprenderá el derecho
para la Universidad de comunicar públicamente la obra, divulgarla, publicarla o
reproducirla en la oportunidad que ella así lo estime convenientemente, así como, la
de salvaguardar nuestros intereses y derechos que nos corresponden como autores de
la obra antes señalada. La Universidad en todo momento deberá indicar que la autoría
o creación del trabajo corresponde a nuestra persona, salvo los créditos que se deban
hacer al tutor o a cualquier tercero que haya colaborado o fuere hecho posible la
realización de la presente obra.

_________________________ _________________________
Br. Mariana Pumar Granado Br. Luis González Alcalá
C.I.: 17.303.189 C.I.: 15.612.565

En la ciudad de Caracas a los 12 días del mes de febrero de 2008
Elaboradopor:
Br.MarianaPumar Granado Tutor Académico:
Br.Luis González Alcalá Ing. Arnaldo Gutiérrez
iii

APROBACIÓN

Considero que el Trabajo Final de Grado Titulado:

“COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE EDIFICACIONES
DIFERENTES ANTE LA PRESENCIA DEL FUEGO Y SUS FALLAS POR
RUINA PROGRESIVA (CASO WORLD TRADE CENTER, NEW YORK Y
PARQUE CENTRAL, CARACAS)”

elaborado por los bachilleres:

MARIANA PUMAR GRANADO
LUIS GONZÁLEZ ALCALÁ

Para optar por el título de:
INGENIERO CIVIL

Reúne los requisitos exigidos por la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad
Metropolitana y tiene méritos suficientes como para ser sometida a presentación y
evaluación exhaustiva por parte del jurado examinador que se designe.

En la ciudad de Caracas, a los 18 días del mes de Septiembre de 2.007.

__________________________
Ing. Arnaldo Gutiérrez
CI: 2.960.419
Elaboradopor:
Br.MarianaPumar Granado Tutor Académico:
Br.Luis González Alcalá Ing. Arnaldo Gutiérrez
iv

ACTA DE VEREDICTO

Nosotros, los abajo firmantes, constituidos como jurado examinador y reunidos en
Caracas, el día 18 de Septiembre de 2.007, con el propósito de evaluar el Trabajo
Final titulado:

“COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE EDIFICACIONES
DIFERENTES ANTE LA PRESENCIA DEL FUEGO Y SUS FALLAS POR
RUINA PROGRESIVA COMO EFECTO (CASO WORLD TRADE CENTER,
NEW YORK Y PARQUE CENTRAL, CARACAS)”

presentado por los bachilleres:

MARIANA PUMAR GRANADO
LUIS GONZÁLEZ ALCALÁ

para optar al titulo de:
INGENIERO CIVIL

emitimos el siguiente veredicto:
Reprobado ____ Aprobado______ Notable_____ Sobresaliente______
Observaciones_________________________________________________________
______________________________________________________________

____________________ ____________________ ____________________
Ing. Arnaldo Gutiérrez Ing. Rafael Fuentes Ing. Mario Paparoni
CI: 2.960.419 CI: 4.076.276 CI: 270.433
Elaboradopor:
Br.MarianaPumar Granado Tutor Académico:
Br.Luis González Alcalá Ing. Arnaldo Gutiérrez
v

DEDICATORIA

A Dios, a Nuestros Padres y a Nosotros Mismos…
A Dios, por ser nuestra guía, nuestro padre incondicional de quien nos olvidamos y
tantas veces despreciamos, pero sin embargo nunca nos dio la espalda, nunca nos dejó
de Amar; a Él, que nos ha cargado sobre sus hombros y nos continuará llevando en
cada momento de muestras vidas en los cuales sintamos no poder seguir; gracias a Él,
hemos logrado andar el largo camino de la vida y de este reto que hoy estamos por
finalizar; a Él, que mas que nadie se merece este honor.
A Nuestros Padres, quienes nos dieron la vida, nos enseñaron a gatear y después a
caminar y sin notarlo estábamos corriendo ya; a ellos quien soportaron los duros
momentos de la adolescencia donde no sabíamos seguir reglas y tampoco queríamos;
a ellos que mas que nuestros padres han sido siempre nuestros amigos, unos amigos
que sin pedir nada a cambio siempre han apoyado cada una de nuestras decisiones; a
ellos que no solo nos dieron su apoyo moral sino su soporte económico para lograr
concluir esta etapa de nuestras vidas y marcarnos el inicio de una nueva vida como
profesionales; a ellos q nos reprimieron cuando no pasamos una materia pero sin
embargo estaban ahí para vernos intentarlo nuevamente y mas importante aun, a ellos
que nos Aman sin condición.
A Nosotros mismos, más que a nadie, no las merecemos por trabajar día a día para
lograr nuestra meta, sin importar lo difícil y lejana que ésta pudiese parecer; por
reírnos de las penas y llorar de las alegrías. A Ti, Luis por haberme apoyado desde el
momento que por primera vez nos coincidió una materia, por tu apoyo y
compañerismo en cada momento que sentía que iba a fallar, no solo en la universidad
sino entorno a mi vida personal. A Ti, Mariana por ser una amiga y compañera
incondicional, por cubrirme las espaldas cada vez que lo requería, por ser un apoyo y
una ayuda.
En fin a la Vida por convertirnos en lo que Hoy Somos y lo Mejor que Mañana
Seremos…
Elaboradopor:
Br.MarianaPumar Granado Tutor Académico:
Br.Luis González Alcalá Ing. Arnaldo Gutiérrez
vi

RECONOCIMIENTOS

A todas aquellas personas que de alguna manera han influenciado en nuestras vidas y
quienes a través de sus conocimientos nos han hecho posible concluir exitosamente el
presente Trabajo Especial…
Nuestros profesores, quienes con su sabiduría tanto científica como mundana han
logrado sembrar la semilla del conocimiento y nos han legado los instrumentos que
nos servirán para el aprendizaje real en el medio laboral; Anna Díaz, Francisco
D’Amico, Alberto Lindner, Maria Cristina Maldonado, Ochoa, Javier García, Pascual
de Leo, Gustavo Iribarren, Abrahan Benarroch, Celia Herrera, Mario Paparoni,
Siegfried Dillerl y todos aquellos que hoy hemos olvidado mencionar, igualmente
importantes.
Antonio Borges y Judith Chacón, el primero escuchando nuestras quejas e intentando
mantener el orden y la segunda con su postura seria y distante, mostrando sin
embargo su dulce sonrisa, y actuando, por supuesto, el rol de mama cada vez que
alguien intenta meterse con cualquiera de sus hijos,
A nuestros Tutores y Colaboradores, quienes han monitoreado y asesorado cada uno
de los puntos desarrollados en éste. Arnaldo Gutierrez, Mario Paparoni, Hugo Salas,
Arturo King, Alexander….., Rafael Fuentes.
A mi Mejor e Incondicional Amiga, María Verónica Díaz, quien no solo ha sido mi
amiga sino mi apoyo y empuje a lo largo de toda la carrera, y quien si bien no se
convertirá en ingeniero civil siempre lo será de corazón [Mariana].
A todas Las personas que hicieron esto posible. [Luis].
A cada uno de nuestros compañeros….
Y por supuesto, a Nuestros Padres…
Elaboradopor:
Br.MarianaPumar Granado Tutor Académico:
Br.Luis González Alcalá Ing. Arnaldo Gutiérrez
vii

ÍNDICE GENERAL

RESUMEN ------------------------------------------------------------------------------------ xvii
INTRODUCCIÓN ---------------------------------------------------------------------------- 20
CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ------------------------------ 22
1. Alcance y Limitación ------------------------------------------------------------------------------- 22
2. Objetivos del Trabajo de Grado --------------------------------------------------------------- 23
2.1. Objetivo General ---------------------------------------------------------------------- 23
2.2. Objetivos Específicos ----------------------------------------------------------------- 23
3. Justificación del Trabajo de Grado ---------------------------------------------------------- 24
4. Glosario -------------------------------------------------------------------------------------------------- 25
CAPÍTULO II. MARCO REFERENCIAL ----------------------------------------------- 27
1. Bases Teóricas ----------------------------------------------------------------------------------------- 27
1.1. Ruina Progresiva o Efecto Domino ------------------------------------------------ 27
1.2. Fuego e Incendio ----------------------------------------------------------------------- 30
1.2.1. Combustión ------------------------------------------------------------------------- 30
Tipos de Combustión --------------------------------------------------------------------- 30
Resultados de la Combustión ----------------------------------------------------------- 31
1.2.2. Triangulo y Tetraedro del Fuego ---------------------------------------------- 32
1.2.3. Etapas de Crecimiento de los Incendios -------------------------------------- 32
1.3. Comportamiento del Acero y el Concreto en Condiciones de Fuego ------- 35
1.3.1. Efectos del Fuego en el Concreto Armado. ---------------------------------- 35
1.3.2. Resistencia al Fuego y Límites de Temperatura de Elementos de
Acero ----------------------------------------------------------------------- 39
1.4. Ingeniería de seguridad contra fuego --------------------------------------------- 41
1.4.1. Criterios de Diseño ---------------------------------------------------------------- 41
Elaboradopor:
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Br.Luis González Alcalá Ing. Arnaldo Gutiérrez
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1.4.2. Controles de Ignición ------------------------------------------------------------- 41
1.4.3. Control de Inflamabilidad ------------------------------------------------------- 41
1.4.4. Control del Crecimiento del Fuego -------------------------------------------- 42
1.4.5. Manejo de la Seguridad ante el Fuego ---------------------------------------- 42
1.4.6. Medios de Escape ------------------------------------------------------------------ 43
1.4.7. Detección y control del fuego --------------------------------------------------- 44
Detección 44
Control de Humo -------------------------------------------------------------------------- 45
Sistemas de Combate Contra Fuego --------------------------------------- 46
1.4.8. Compartimentación --------------------------------------------------------------- 47
1.4.9. Propagación del Fuego entre Diferentes Estructuras --------------------- 47
1.4.10. Colapso de las Estructuras ----------------------------------------------------- 47
1.4.11. Controles Regulatorios --------------------------------------------------------- 48
1.4.12. Precauciones contra el fuego durante la construcción y mantenimiento
------------------------------------------------------------------------------ 48
2. Antecedentes ------------------------------------------------------------------------------------------- 49
2.1. Edificio Federal Alfred P. Murrah, Ocklahoma/Estados Unidos de Norte
América ------------------------------------------------------------------------------ 49
2.2. Incendio de la Torre Avianca, Bogotá/Colombia ------------------------------- 51
2.3. Incendio en el Edificio Windsor, Madrid/España ------------------------------ 53
3. Torres Centro Mundial de Comercio [WTC], New York/EEUU --------------- 55
4. Centro Simón Bolívar - Complejos de Edificaciones Parque Central [PC],
Caracas/ Venezuela ---------------------------------------------------------------------------------- 63
CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO ------------------------------------------ 68
CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y LIMITACIONES ---------------------------------- 72
1. Resultados ----------------------------------------------------------------------------------------------- 72
1.1. Datos de Entrada -------------------------------------------------------------------- 73
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ix

1.2. Datos de Salida ----------------------------------------------------------------------- 84
1.2.1. Datos de Temperatura ----------------------------------------------------------- 86
2. Limitaciones -------------------------------------------------------------------------------------------- 87
CONCLUSIONES ---------------------------------------------------------------------------- 89
RECOMENDACIONES --------------------------------------------------------------------- 91
1. Recomendaciones de Uso--------------------------------------------------------------- 91
2. Recomendaciones de Sistemas de Protección Contra Incendios y Evacuación
----------------------------------------------------------------------------------------- 92
3. Sistemas estructurales ------------------------------------------------------------------ 93
BIBLIOGRAFÍA ------------------------------------------------------------------------------ 96
APÉNDICE I. EDIFICIO FEDERAL ALFRED P. MURRAH,
OKLAHOMA/ESTADOS UNIDOS DE NORTE AMÉRICA ------------------------ 102
1. Tensión Axial --------------------------------------------------------------------------- 105
APÉNDICE 2. INCENDIO DE LA TORRE AVIANCA, BOGOTÁ/COLOMBIA
--------------------------------------------------------------------------------------------------- 108
1. Características Generales -------------------------------------------------------------- 108
2. Estructuración --------------------------------------------------------------------------- 108
3. Labores de restauración realizadas en la Torre Avianca ------------------------- 110
4. Ensayos específicos realizados durante la fase descrita -------------------------- 111
APÉNDICE 4. TORRES CENTRO MUNDIAL DE COMERCIO, NEW
YORK/EEUU ---------------------------------------------------------------------------------- 118
1. Introducción --------------------------------------------------------------------------- 118
2. Normas de Construcción ------------------------------------------------------------ 118
3. WTC 1 Y WTC 2. Descripción de los edificios --------------------------------- 120
4. Respuesta de los edificios ------------------------------------------------------------ 132
4.1. WTC1 132
4.1.1. Daño inicial por el impacto del avión ---------------------------------------- 132
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Br.Luis González Alcalá Ing. Arnaldo Gutiérrez
x

4.2.WTC2 144
4.2.1. Daños iniciales causados por el impacto del avión ------------------------ 144
APÉNDICE 5. CENTRO SIMÓN BOLÍVAR - COMPLEJOS DE
EDIFICACIONES PARQUE CENTRAL ---------------------------------------------- 155
1. Descripción del Centro Simón Bolívar ------------------------------------------- 156
2. Criterio de proyecto ------------------------------------------------------------------ 157
3. Descripción de los Daños ------------------------------------------------------------ 157
4. Comportamiento de la Estructura de Acero durante el Incendio ---------- 158
5. Comportamiento de la Estructura de Concreto durante el Incendio ------ 163
6.Fachadas de Vidrio -------------------------------------------------------------------- 165
7.Conclusión 167
APÉNDICE 6. CONSOLIDATED MODEL OF FIRE GROWTH AND SMOKE
TRANSPORT --------------------------------------------------------------------------------- 168
1. Datos de Entrada ---------------------------------------------------------------------- 168
2. Datos de Salida ------------------------------------------------------------------------ 171
APÉNDICE 7. DATOS DE SALIDA DE LA SIMULACIÓN DEL INCENDIO
EN LA TORRE ESTE DE PARQUE CENTRAL [COMPLEMENTO].
---------------------------------------------------------------------------------------- 172
ANEXO I. CAMBIOS AL ACI 318-05. DOCUMENTO DE WRIGHt ------------- 175
ANEXO II. NUEVAS DISPOSICIONES DEL AISC 2005 -------------------------- 184
ANEXO III. DETALLES ESTRUCTURALES DE LA TORRE ESTE DE
PARQUE CENTRAL ------------------------------------------------------------------------ 200

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