¿Por qué en Acero? Durabilidad

  • El acero no se funde a las temperaturas que típicamente se encuentran en un incendio en un edificio, su incombustibilidad y su clasificación de desempeño ante el fuego no se degrada a lo largo de la vida útil del edificio. Esto provee un riesgo reducido de incendio para los trabajadores y ocupantes, minimiza el impacto en los servicios municipales de extinción de incendios y resulta en menos daño a la propiedad y perjuicios colaterales a los edificios adyacentes, si un incendio llega a ocurrir.
  • El acero puede perder la capacidad de carga durante un incendio por lo que debe colocarse una capa protectora para retardar la disminución de la resistencia, permitiendo la evacuación de los ocupantes y dando tiempo para que el incendio pueda ser extinguido. Estas protecciones consisten en placas, argamasas o pinturas intumescentes. Estas últimas, que mantienen los aspectos estéticos de las estructuras de acero, son inertes a temperatura ambiente, pero reaccionan cuando se exponen a temperaturas superiores a 200ºC, hinchándose y formando una ceniza de baja conductividad térmica. La ceniza formada actúa como una barrera aislante que protege al acero del aumento de temperatura y retrasa el tiempo para que el acero alcance temperaturas críticas.
  • Pero cuando el incendio se extingue, el acero recupera su resistencia, permitiendo que los efectos de fuego sean mitigados después de la realización de reparaciones. Este es no es el caso de la madera, que se quema, y en la cual las partes carbonizadas reducen el área de la sección, minimizando la protección en el caso de un segundo incendio y reduciendo el área disponible para resistir deformaciones y soportar las cargas estructurales. En el caso del concreto, bajo condiciones extremas de incendio, sufre el fenómeno de resquebrajamiento (spalling) que pueden exponer el refuerzo de acero y reducir su capacidad de soportar cargas.
  • Las inundaciones y aumento del nivel de las aguas debido a sunamis o huracanes pueden poner en contacto el agua con partes de una estructura portante. El diseño más inteligente es concebir el edificio sobre el nivel de inundación (considerando también el impacto de aumento de nivel por efectos del cambio climático) pero a veces ello no es posible y la estructura debe ser diseñada para manejar una potencial inundación. El daño con la inundación con agua no resulta en forma general en la falla de la estructura de una estructura bien diseñada, salvo en el caso en que se comprometa la fundación. Incluso una buena parte de las soluciones de refugios verticales anti-sunamis se diseñan con estructuras de acero, especialmente con secciones tubulares.
  • Pero el daño del agua es un problema posterior de largo plazo que va paulatinamente afectando a los materiales de la estructura desde un punto de vista de la resistencia o la salud. El acero y el concreto, no así la madera, son materiales inorgánicos y no proveen una fuente para la propagación de mohos o deterioro estructural (podredumbre). Comparado con la madera, el acero no absorbe agua en una situación de inundación o siquiera provee una reserva de humedad cuando cede la inundación. Todas las superficies de concreto contienen microfisuras que pueden servir para que el agua migre al acero de refuerzo dentro del concreto y cause la corrosión del acero resultando en el resquebrajamiento (spalling) del concreto.
  • El acero no es inmune a los impactos de una inundación ya que pueden comenzar a aparecer fenómenos de corrosión. Para prevenirlo se aplican recubrimientos, sea pintura o galvanizado, que proveen protección por un extenso período, a veces excediendo la vida útil de la estructura, Pero si aparecen fenómenos de corrosión durante las inspecciones de mantenimiento, se trata de un fenómeno superficial que puede ser resuelto mediante la limpieza del acero y la colocación de un recubrimiento protector, tal como una pintura, en el área afectada.
    En el caso de las estructuras de madera, la descomposición puede causada por infestación por plagas. En EE.UU. el daño de las termitas supera los 5 mil millones de us$ por año. El acero y el concreto no sufren estos ataques de termitas u otras infestaciones por plagas.  
  • En países como EE. UU. existe una gran variedad de edificios, lo que permite realizar todo tipo de comparaciones. Las primas (cuotas) de los seguros de edificios en ese país con estructuras de acero son menores a los de concreto o madera. Los valores son para un edificio concluido de 0,08 a 0,11 us$ asegurado para la estructura de acero contra 0,20 a 0,25 us$ para la madera y 0,13 a 1,16 us$ para el concreto reforzado. Ello se debe a la mayor durabilidad, resistencia, elasticidad, no combustibilidad y resistencia a la descomposición del acero.

Fuentes:

Página del CISC de Canadá.
AISC: White Paper: The Impact of Material Selection on the Resilience of Buildings.
En la página de construccionenacero.com: Edificios de Evacuación Vertical ante Tsunamis o Teb (Tsunami Evacuation Buildings) y Refugios de Apoyo.

Por ejemplo, 15/12/2017
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