LAS TORRES GEMELAS DE NUEVA YORK

Tipo de Proyecto: Obra Estructural.

Objetivo: La Facultad de Ingeniería de la UNAM, por medio de la División de Ingeniería Civil, Topográfica y Geodésica, organizó el pasado 18 de octubre de 2001 en su Auditorio Javier Barros Sierra la conferencia "Torres Gemelas. Nueva York".

En el mes de Septiembre la UNAM cumplió 450 años de vida, en los cuales ha logrado su misión en beneficio de nuestro país, cumpliendo sus objetivos, docencia, investigación y difusión de la cultura, por lo que en estos meses se realizaron una serie de actividades para conmemorar estos 450 años en las diversas instituciones de la Universidad; en el caso particular de la Facultad de Ingeniería, se han organizado diversos eventos, uno de los cuales es esta Conferencia.

Este evento tuvo gran importancia, por los acontecimientos suscitados el pasado 11 de septiembre de 2001 en la Ciudad de Nueva York; en él se presentaron algunas características estructurales del complejo del Centro Mundial de Comercio (WTC).

Se contó con la participación de un grupo de profesionales expertos en el tema, que comentaron diversos tópicos al respecto: Ing. Osear De Buen López de Heredia, Profesor emérito de la Facultad de Ingeniería de la UNAM y Director General de la empresa Colinas de Buen, S.A., M. en C. Enrique Martínez Romero, Director General de la empresa Enrique Martínez Romero, S. A., Dr. Sergio Alcocer Martínez de Castro, Coordinador de Investigación del CENAPRED y Dr. Ovsei Gelman Muravchik, Investigador del Centro de Instrumentos.

Desarrollo: El Ing. Osear de Buen presentó una idea general del sistema estructural empleado en las Torres Gemelas, y de como se empezó a utilizar este sistema en los Estados Unidos de América y en el mundo. Los sistemas estructurales usuales para edificios ordinarios con estructura de acero son: marcos rígidos para edificios de mediana y poca altura, marcos contraventeados para estructuras de alturas mayores y estructuras tubulares (tubos) para edificios de gran altura, en los que el efecto del viento es predominante.

Las torres gemelas eran dos edificios con estructuración idéntica de aproximadamente 805 000 m2 de área construida; el Edificio 1 (Torre Norte) y el edificio 2(Torre Sur), tenían 419 m de altura, 110 niveles, y sus dimensiones generales en planta eran 63.5 mx63.5m. Eran estructuras completamente regulares en elevación, construidas hace aproximadamente 30 años; por su gran altura representaban el símbolo de la Ciudad de Nueva York.

La estructura principal de los edificios estaba situada en las fachadas exteriores, en los cuatro lados del edificio; además contaban con un núcleo central, que alojaba escaleras, elevadores y servicios. La fachada o estructura exterior constaba de 60 columnas de acero en cada cara, de sección en cajón, de dimensiones constantes, separadas un metro aproximadamente, entre centros; se extendían en toda la altura del edificio; las columnas se unen mediante vigas de gran peralte de sección transversal I, hechas con tres placas soldadas.

El tubo perforado formado por las columnas y trabes de fachada resistía parte de las cargas gravitacionales y la totalidad de los efectos del viento. El núcleo central estaba formado por 48 columnas interiores de acero, espaciadas a cada 5m; éstos elementos son de sección en cajón a base de cuatro placas soldadas y se diseñaron para resistir exclusivamente carga vertical. Se emplearon aceros de diferentes calidades en las columnas para igualar el acortamiento de todas las columnas, producido por carga vertical, e impedir la distorsión de los pisos.

El sistema de piso era a base de largueros de alma abierta, libremente apoyados, que soportaban una lámina acanalada sobre la cual se coló una capa de concreto reforzado, armada con una malla electrosoldada y pernos conectares de cortante para lograr la acción compuesta (sistemas de piso compuestos

acero-concreto).

La celosía de los largueros permitía con gran facilidad el paso de los ductos y canalizaciones necesarias, y

con poco material se obtenían propiedades geométricas favorables para trabajar en flexión.

El montaje de las torres se efectuó en unidades soldadas formadas por tres columnas y vigas/que comprendían tres niveles del edificio, y que se unían en la obra mediante tornillos de alta resistencia. El sistema estructural era ingenioso y práctico en la época en que se construyeron numerosos edificios altos de acero alrededor del mundo.

El M. en C. Enrique Martínez Romero, hizo énfasis en el efecto del fuego en detrimento de las propiedades mecánicas del acero, éstas se reducen de manera importante cuando el material alcanza temperaturas de unos 400 oC ( el esfuerzo de fluencia y de ruptura en tensión del acero se reducen hasta en un 50%).

Comentó que la estructura de las torres tenía amortiguadores para evitar las vibraciones producidas por la acción del viento, y destacó la baja capacidad de sobrecarga del sistema de piso, debido a la falta de uniones adecuadas de los largueros con las columnas; al fallar las sujeciones de las vigas con las columnas, aumentaba notablemente la longitud efectiva de pandeo de las columnas y disminuía su capacidad de carga.

Indicó que las grandes temperaturas instantáneas registradas durante sel incendio sobrepasaron el nivel de fusión del acero. Aún si la estructura hubiese sido construida con concretos de alta resistencia, el material también se hubiera fracturado por el efecto del fuego (se elimina la humedad en el concreto, se fractura y queda expuesto el acero de refuerzo).

Por su parte el Dr. Sergio Alcocer Martínez de Castro, impartió su plática haciendo énfasis en algunas lecciones derivadas del colapso de las torres gemelas de Nueva York para la ingeniería estructural y la prevención de desastres.

Inmediatamente después de los atentados se realizó un levantamiento estructural preliminar para determinar la magnitud de daños en los edificios adyacentes. El nivel de exposición en el complejo WTC era grande, debido a la gran cantidad de bienes existentes y densidad de población. Afortunadamente, previo al colapso de las torres hubo tiempo para evacuar los pisos de los edificios situados debajo de la zona del impacto; de lo contrario el número de victimas hubiera sido mucho mayor.

Se considera que el fuego fue una de las causas principales del desplome de las dos torres; la estructura resisti el impacto de los aviones que afectó a tres o cuatro niveles de las partes superiores, sin embargo, las altas temperaturas desarrolladas por las explosiones de combustible, cortos circuitos y el incendio generalizado agotaron la resistencia de las columnas de acero, parte de ellas ya no pudo soportar el peso de los niveles superiores, que cayeron repentinamente sobre las partes inferiores de las torres, las que se colapsaron verticalmente, como si hubiesen sido demolidas con explosivos. Desde luego que la pérdida de columnas ocasionó excentricidades importantes y el peso de los edificios por encima de los niveles dañados, que cayeron súbitamente, amplificó las acciones actuantes en los elementos estructurales.

Como consecuencia del derrumbe se produjo una nube de escombros que alcanzó un radio de aproximadamente 3 200 m, ondas de presión, vibraciones y deformación del terreno, etc. Vale la pena mencionar que los edificios no estaban instrumentados.

El Dr. Alcocer señaló que las causas probables de daños en edificios adyacentes son caída de escombros a gran velocidad, que se proyectaron contra ellos, cimentaciones compartidas, impacto, daños estructurales, redistribución de esfuerzos, acción del fuego, pérdida de resistencia estructural y, en algunos casos, desplome.

El Dr. Alcocer estableció recomendaciones de gran utilidad para la ingeniería estructural partiendo de conceptos básicos de estructuración; proporcionar mayor integridad estructural, redundancia y ductilidad.

El monto de las pérdidas económicas por los ataques terroristas se estima en 7 a 11 000 millones de dólares. Para finalizar su participación el Dr. Alcocer presentó varios casos de colapso progresivo de edificios en los Estados Unidos de América y en Inglaterra.

El Dr. Ovsei Celma Muravchick trató diversos aspectos generales sobre protección civil y la implementación de programas de atención de emergencias, derivados de riesgos naturales y por terrorismo.