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Articulo de referencia

Investigación del desastre del World Trade Center del NIST

Experimento del NIST para replicar un incendio en una oficina del World Trade Center. Pruebas como esta ayudaron a validar modelos informáticos de la velocidad de propagación e ...

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Experimento del NIST para replicar un incendio en una oficina del World Trade Center. Pruebas como esta ayudaron a validar modelos informáticos de la velocidad de propagación e intensidad de los incendios iniciados por combustible de avión y alimentados por el mobiliario de oficina y otros materiales combustibles. La miniatura del video muestra una prueba de incendio de una recreación de un entorno de oficina del WTC con múltiples estaciones de trabajo. [ 1 ]

La investigación del desastre del World Trade Center del NIST fue un informe que el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) realizó para establecer las posibles causas técnicas de los tres fallos estructurales que ocurrieron en el World Trade Center tras los ataques terroristas del 11 de septiembre de 2001. [ 2 ] El informe fue un mandato de la Ley del Equipo Nacional de Seguridad en la Construcción (Ley NCST), que fue promulgada el 1 de octubre de 2002 por el presidente George W. Bush . El NIST publicó su informe final sobre el colapso de las torres Norte y Sur del World Trade Center en septiembre de 2005, y la agencia publicó su informe final sobre el 7 World Trade Center en noviembre de 2008.

El NIST concluyó que el colapso de cada torre fue resultado de los efectos combinados del daño causado por el impacto de los aviones , el desprendimiento generalizado del material ignífugo y los incendios subsiguientes. La secuencia de fallas que el NIST concluyó que inició el colapso de ambas torres implicó el pandeo inducido por el calor de las cerchas del piso, lo que provocó que algunas de las columnas exteriores de un lado de cada torre se doblaran hacia adentro hasta que cedieron, tras lo cual la inestabilidad se propagó rápidamente y las secciones superiores cayeron sobre los pisos inferiores. [ 3 ] El 7 World Trade Center, que nunca fue impactado directamente por un avión, colapsó como resultado de la expansión térmica de las vigas y viguetas de acero que se calentaron por incendios incontrolados causados ​​por el colapso de la Torre Norte y la falla del material ignífugo. [ 4 ]

Contexto

Colapso del World Trade Center

Durante los ataques del 11 de septiembre , dos aviones de pasajeros secuestrados impactaron contra las Torres Gemelas del World Trade Center (WTC), uno contra cada torre. [ 5 ] Como resultado, los dos rascacielos de 110 pisos se derrumbaron, causando la destrucción total de todo el complejo del WTC y la muerte de 2763 personas. La Torre Sur se derrumbó a las 9:59  a. m. , hora del este, después de arder durante aproximadamente 56 minutos. 29 minutos después, la Torre Norte se derrumbó tras arder durante 102 minutos. [ 5 ] Cuando la Torre Norte se derrumbó, los escombros cayeron sobre el cercano 7 World Trade Center , dañándolo y provocando incendios que ardieron durante casi siete horas, comprometiendo la integridad estructural del edificio. El 7 World Trade Center se derrumbó a las 5:21  p. m. [ 4 ]

El colapso del World Trade Center no tenía precedentes; nunca antes un edificio de varios pisos con estructura de acero había sufrido un derrumbe total como resultado de un incendio . [ 6 ] Inmediatamente después, ingenieros estructurales expertos comenzaron a brindar diversas explicaciones para ayudar al público a comprender estos trágicos sucesos. [ 7 ] Sin embargo, sería necesario organizar un esfuerzo coordinado para investigar y analizar la compleja serie de eventos que llevaron a cada colapso.

Estudio de rendimiento del edificio del World Trade Center de FEMA

Tras los atentados, los investigadores respondieron de inmediato viajando al lugar del World Trade Center, donde comenzaron a recopilar datos. Entre los primeros se encontraban miembros de la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA) y de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles (ASCE), quienes formaron un Equipo de Estudio del Desempeño de Edificios para comprender cómo y por qué fallaron las estructuras. El equipo elaboró ​​el primer informe oficial del gobierno que intentaba explicar la destrucción del complejo del World Trade Center. [ 8 ]

Pudieron realizar numerosas observaciones y hallazgos, incluyendo análisis preliminares de las estructuras dañadas, análisis de los sistemas de extinción de incendios de los edificios y recomendaciones a los códigos de construcción y normas contra incendios para incluir el impacto de los aviones en el diseño de los edificios. [ 9 ] El informe final de FEMA, FEMA 403, publicado en mayo de 2002, titulado Estudio del desempeño de los edificios del World Trade Center: recopilación de datos, observaciones preliminares y recomendaciones , también proporcionó una cantidad sustancial de datos sobre el evento que no estaban documentados en ningún otro lugar. Sus hallazgos sugirieron que los incendios, junto con los daños a los elementos estructurales y los sistemas de extinción de incendios infligidos por los aviones, desempeñaron un papel clave en el colapso de los edificios.

Sin embargo, la investigación del equipo se vio obstaculizada por varios problemas. La falta de autoridad de los investigadores para confiscar piezas de acero para su examen antes de su reciclaje provocó la pérdida de importantes pruebas que fueron destruidas al principio de la operación de búsqueda y rescate, y gran parte del acero ya había sido reciclado en el mes transcurrido entre el ataque y el despliegue del equipo. El equipo se vio aún más obstaculizado por las investigaciones criminales en curso del FBI y la NTSB . En una audiencia ante el Comité de Ciencia de la Cámara de Representantes de los Estados Unidos el 6 de marzo de 2002, un panel de testigos y expertos describió los obstáculos como: [ 8 ]

  • No existe una autoridad clara ni un protocolo eficaz sobre cómo los investigadores del comportamiento del edificio deben llevar a cabo y coordinar su investigación con las labores simultáneas de búsqueda y rescate, así como con cualquier investigación penal.
  • Dificultad para obtener documentos esenciales para la investigación, incluidos planos, dibujos de diseño y registros de mantenimiento.
  • Incertidumbre como resultado del carácter confidencial del estudio BPAT.
  • Incertidumbre en cuanto a la estrategia para completar la investigación y aplicar las lecciones aprendidas.

Debido a estas deficiencias, el equipo del Estudio de Desempeño del Edificio no pudo "determinar de manera definitiva la secuencia de eventos que llevaron al colapso de cada torre". [ 10 ] El informe fue notablemente directo al señalar las deficiencias y los errores en la investigación y su recomendación de realizar otra investigación más exhaustiva y autorizada. [ 11 ]

Actúa el Equipo Nacional de Seguridad en la Construcción

Como resultado de los hallazgos inconclusos del equipo del Estudio de Desempeño de Edificios de FEMA y las preocupaciones sobre errores en su investigación, la Cámara de Representantes de los Estados Unidos redactó una legislación que otorgaría amplios poderes, incluido el derecho a emitir citaciones, a los equipos que investigan fallas en edificios. [ 12 ] El proyecto de ley también estipulaba que los equipos se centrarían en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), cuyo laboratorio de investigación de edificios e incendios en Maryland había realizado extensas investigaciones de fallas en edificios en el pasado. [ 13 ] El proyecto de ley, conocido como la Ley del Equipo Nacional de Seguridad en la Construcción (NCST), fue aprobado por la Cámara y el Senado y promulgado el 1 de octubre de 2002 por el presidente George W. Bush . [ 14 ]

La ley NCST otorga al NIST un mandato claro para: [ 15 ]

  1. determinar la causa técnica probable de las fallas en los edificios;
  2. evaluar los aspectos técnicos de los procedimientos utilizados para la evacuación y la respuesta ante emergencias;
  3. recomendar cambios específicos en los códigos, normas y prácticas de construcción;
  4. recomendar cualquier investigación u otras acciones apropiadas necesarias para mejorar la seguridad estructural de los edificios; y/o cambios en los procedimientos de respuesta a emergencias y evacuación; y,
  5. Formular las recomendaciones finales en un plazo de 90 días a partir de la finalización de la investigación.

Investigación

El NIST inició su investigación el 21 de agosto de 2002. Antes de esta fecha, voluntarios del NIST, FEMA, ASCE y otras organizaciones recolectaron elementos de acero importantes para la investigación en las cuatro plantas de reciclaje de acero durante el esfuerzo de recuperación. Recolectaron y catalogaron 236 artefactos de acero, incluyendo columnas exteriores, columnas centrales, cerchas de piso y otros elementos estructurales similares. [ 16 ] Pudieron observar la química metalúrgica y la estructura, y realizar experimentos en los elementos recuperados para medir sus atributos, tales como las propiedades mecánicas a altas temperaturas.

El Laboratorio de Investigación de Edificios e Incendios del NIST creó un complejo modelo informático para comprender el colapso de las torres. [ 17 ] Específicamente, querían saber si el colapso de una columna central podría causar el colapso progresivo de todo el edificio. También modelaron la dispersión del combustible de los aviones y los daños en el interior del edificio que no eran visibles en las fotografías ni en los testimonios de los testigos presenciales. El modelo se utilizó para comprender la hipótesis del colapso.

Recomendaciones

Torres Gemelas

Simulación informática del NIST del impacto del avión AA11 en las Torres Gemelas del World Trade Center (WTC 1).

El equipo de investigación integró su análisis metalúrgico , resultados experimentales y simulación por computadora con videos y fotografías de la destrucción y relatos de testigos presenciales para comprender cómo se derrumbaron los edificios. Llegaron a dos conclusiones: [ 16 ]

  1. Un incendio convencional no debería haber provocado el derrumbe de los rascacielos de 110 pisos en ausencia de daños estructurales y en el aislamiento ignífugo.
  2. Es probable que las torres no se hubieran derrumbado de no ser por el impacto y los daños que el avión causó al aislamiento ignífugo.

La secuencia de colapso más probable fue similar entre la Torre Sur y la Torre Norte , pero no idéntica. Sin embargo, ambas involucraron todos los sistemas estructurales principales del diseño del edificio: las columnas centrales, las columnas exteriores y los pisos del edificio. [ 18 ]

  1. En primer lugar, los suelos que perdieron su aislamiento ignífugo debido al impacto de los escombros comenzaron a ceder como consecuencia de la alta temperatura del incendio.
  2. Los pisos hundidos tiraban hacia adentro de las paredes.
  3. Las paredes exteriores comenzaron a arquearse hacia adentro bajo la fuerza combinada del hundimiento de los pisos, el fuego y las columnas centrales seccionadas por los daños causados ​​por el impacto de los aviones.
  4. Finalmente, los muros exteriores cedieron y los edificios se derrumbaron. Los pisos inferiores ofrecieron poca resistencia a la tremenda energía del edificio que caía, lo que permitió que se derrumbaran muy rápidamente.

Las conclusiones de la investigación del NIST no respaldan la "teoría del panqueque" sobre el inicio del colapso, según la cual el colapso comienza con una falla progresiva del sistema de piso. [ 19 ] Sin embargo, el "panqueque" fue aceptado como el modo de progresión del colapso. [ 20 ]

7 World Trade Center

El NIST publicó el informe final de su investigación sobre el colapso del edificio World Trade Center 7 de 47 pisos el 20 de agosto de 2008. [ 17 ]

Su conclusión es que el WTC7 colapsó principalmente como resultado del incendio que se inició cuando colapsó el WTC1. El colapso de la Torre Norte también dañó el muro exterior sur del WTC7, pero no fue un factor determinante. Debido a que el Departamento de Bomberos de Nueva York (FDNY) no pudo extinguir los incendios que ardían en seis pisos del edificio, el aislamiento ignífugo comenzó a fallar. Después de varias horas de fuego incontrolado, las columnas, vigas y cerchas de acero absorbieron calor y perdieron rápidamente su resistencia. Al comenzar a ceder, deformarse y pandearse, la estructura interior debajo del ático este se derrumbó. La carga de las columnas centrales fallidas se distribuyó a las columnas restantes, las cuales también fallaron. Esto provocó el colapso progresivo del edificio. [ 21 ]

Reformas

La Ley del Equipo Nacional de Seguridad en la Construcción de 2002, que encomendó al NIST la realización de su investigación, establece específicamente que el NIST, al no ser un organismo regulador, no está autorizado a exigir la adopción de códigos, normas o prácticas de construcción. [ 2 ] Sin embargo, los informes finales del NIST sobre el colapso de los edificios del WTC proporcionan la base técnica para nuevas y mejores normas, códigos y prácticas de diseño de edificios que resistan el colapso progresivo. Muchos investigadores del NIST también son miembros clave de organizaciones profesionales de desarrollo de normas, y el NIST colabora activamente con estas organizaciones para garantizar que las lecciones aprendidas de las investigaciones se pongan en práctica. [ 22 ]

Protección contra incendios de elementos estructurales

La Asociación Nacional de Protección contra Incendios ha adoptado muchas de las mejoras recomendadas por el NIST al código de construcción. La recomendación del NIST de mejorar la estructura y el sistema de soporte de un edificio bajo condiciones de carga severas, como durante un incendio, dio como resultado la adopción de un nuevo enfoque para el diseño de edificios de gran altura. Se prestará mucha más atención a los elementos estructurales primarios y secundarios, así como a las conexiones que los unen. [ 23 ]

Las columnas de acero de los edificios del WTC perdieron mucha resistencia al ser sometidas al calor del incendio. Sin embargo, el hormigón calentado a la misma temperatura no pierde resistencia alguna. [ 24 ] Como resultado, los nuevos rascacielos, incluido el One World Trade Center , se están construyendo con hormigón armado de alta resistencia. [ 25 ]

Sistemas de comunicación de emergencia

Debido a que la Oficina de Gestión de Emergencias de la ciudad de Nueva York se encontraba en el 7 World Trade Center el día de los ataques y el equipo de comunicaciones vital estaba ubicado en la Torre Norte, su respuesta se vio significativamente obstaculizada. Desde entonces, han trasladado sus oficinas a Brooklyn , y los equipos de gestión de desastres y emergencias de todo el país también se están alejando de posibles objetivos de ataques terroristas , desastres naturales y otros escenarios de emergencia. [ 26 ]

Teorías de la conspiración

Los críticos de estas teorías de la conspiración dicen que son una forma de conspiracionismo común a lo largo de la historia después de un evento traumático en el que las teorías de la conspiración surgen como una forma mítica de explicación. [ 27 ]

Una crítica relacionada aborda la forma de investigación en la que se basan las teorías. Thomas W. Eagar, profesor de ingeniería del MIT , sugirió que «utilizan el “método científico inverso”. Determinan lo que sucedió, descartan todos los datos que no se ajustan a su conclusión y luego proclaman sus hallazgos como la única conclusión posible». [ 28 ]

Lista de informes publicados

  • Informes finales de la investigación del NIST sobre el World Trade Center (septiembre de 2005, noviembre de 2008)
    • NIST NCSTAR 1: Investigación federal sobre seguridad contra incendios y de edificios tras el desastre del World Trade Center: Informe final del Equipo Nacional de Seguridad en la Construcción sobre el derrumbe de la Torre del World Trade Center.
    • NIST NCSTAR 1-1: Diseño, construcción y mantenimiento de sistemas estructurales y de seguridad contra incendios.
      • NIST NCSTAR 1-1A: Diseño y construcción de sistemas estructurales
        • Apéndices AB de NIST NCSTAR 1-1A
        • Apéndices CG de NIST NCSTAR 1-1A
      • NIST NCSTAR 1-1B: Comparación de los requisitos estructurales del código de construcción
      • NIST NCSTAR 1-1C: Mantenimiento y modificaciones de sistemas estructurales
      • NIST NCSTAR 1-1D: Disposiciones de protección contra incendios y seguridad de las personas aplicadas al diseño y construcción de los edificios 1, 2 y 7 del World Trade Center y disposiciones posteriores a la construcción aplicadas después de la ocupación.
      • NIST NCSTAR 1-1E: Comparación de códigos, normas y prácticas en uso durante el diseño y la construcción de los edificios 1, 2 y 7 del World Trade Center.
      • NIST NCSTAR 1-1F: Comparación de las disposiciones del Código de Construcción de la Ciudad de Nueva York de 1968 y 2003.
      • NIST NCSTAR 1-1G: Enmiendas a las disposiciones de protección contra incendios y seguridad de la vida del Código de Construcción de la Ciudad de Nueva York mediante leyes locales adoptadas mientras los edificios 1, 2 y 7 del World Trade Center estaban en funcionamiento.
      • NIST NCSTAR 1-1H: Modificación posterior a la construcción de los sistemas de protección contra incendios y seguridad de las personas en las torres del World Trade Center
      • NIST NCSTAR 1-1I: Modificaciones posteriores a la construcción de los sistemas de protección contra incendios, seguridad de las personas y estructurales del World Trade Center 7
      • NIST NCSTAR 1-1J: Diseño, instalación y operación de sistemas de combustible para energía de emergencia en el World Trade Center 7
    • NIST NCSTAR 1-2: Análisis del rendimiento estructural de referencia y de los daños por impacto de aeronaves en las torres del World Trade Center
      • NIST NCSTAR 1-2A: Modelos estructurales de referencia y análisis del rendimiento de referencia de las torres del World Trade Center
      • NIST NCSTAR 1-2B: Análisis de impactos de aeronaves en las Torres Gemelas del World Trade Center (Capítulos 1-8)
    • NIST NCSTAR 1-3: Análisis mecánico y metalúrgico del acero estructural
      • NIST NCSTAR 1-3A: Especificaciones contemporáneas para acero estructural
      • NIST NCSTAR 1-3B: Inventario e identificación de acero
      • NIST NCSTAR 1-3C: Modos de daño y falla de componentes de acero estructural
        • NIST NCSTAR 1-3C: apéndices
      • NIST NCSTAR 1-3D: Propiedades mecánicas de los aceros estructurales
      • NIST NCSTAR 1-3E: Propiedades físicas de los aceros estructurales
    • NIST NCSTAR 1-4: Sistemas de protección activa contra incendios
      • NIST NCSTAR 1-4A: Incendios posteriores a la construcción anteriores al 11 de septiembre de 2001
      • NIST NCSTAR 1-4B: Sistemas de extinción de incendios
      • NIST NCSTAR 1-4C: Sistemas de alarma contra incendios
      • NIST NCSTAR 1-4D: Sistemas de gestión de humo
    • NIST NCSTAR 1-5: Reconstrucción de los incendios en las torres del World Trade Center
      • NIST NCSTAR 1-5A: Evidencia visual, estimación de daños y análisis de cronograma (Capítulos 1-8)
        • NIST NCSTAR 1-5A: Capítulos 9-Apéndice C
        • NIST NCSTAR 1-5A: apéndices DG
        • NIST NCSTAR 1-5A: apéndices HM
      • NIST NCSTAR 1-5B: Experimentos y modelado de elementos estructurales de acero expuestos al fuego.
      • NIST NCSTAR 1-5C: Pruebas de resistencia al fuego de estaciones de trabajo individuales en oficinas
      • NIST NCSTAR 1-5D: Reacción de los sistemas de placas de techo ante impactos
      • NIST NCSTAR 1-5E: Experimentos y modelado de múltiples estaciones de trabajo que se queman en un compartimento
      • NIST NCSTAR 1-5F: Simulación por computadora de los incendios en las torres del World Trade Center
      • NIST NCSTAR 1-5G: Interfaz estructura-incendio y respuesta térmica de las torres del World Trade Center
    • NIST NCSTAR 1-6: Respuesta estructural ante incendios y probable secuencia de colapso de las Torres Gemelas del World Trade Center
      • NIST NCSTAR 1-6A: Protección pasiva contra incendios
      • NIST NCSTAR 1-6B: Pruebas de resistencia al fuego de los sistemas de cerchas de piso
      • NIST NCSTAR 1-6C: Análisis estructural de componentes, conexiones y subsistemas
      • NIST NCSTAR 1-6D: Análisis estructural global de la respuesta de las torres del World Trade Center a los daños por impacto y al incendio.
    • NIST NCSTAR 1-7: Comportamiento de los ocupantes, evacuación y comunicación de emergencia
      • NIST NCSTAR 1-7A: Análisis de relatos publicados sobre la evacuación del World Trade Center
      • NIST NCSTAR 1-7B: Documentación técnica para la administración de encuestas: cuestionarios, entrevistas y grupos focales
    • NIST NCSTAR 1-8: Operaciones de respuesta ante emergencias
      • NIST NCSTAR 1-8: Apéndices AL
    • NIST NCSTAR 1A: Informe final sobre el colapso del Edificio 7 del World Trade Center *
      • NIST NCSTAR 1-9: Respuesta estructural ante incendios y probable secuencia de colapso del Edificio 7 del World Trade Center, volúmenes 1 y 2 *
        • NIST NCSTAR 1-9A: Análisis estructural global de la respuesta del Edificio 7 del World Trade Center a incendios y daños por impacto de escombros *
      • * Erratas para NIST NCSTAR 1A, NIST NCSTAR 1-9 y NIST NCSTAR 1-9A (enero de 2009, abril de 2012 y junio de 2012)
  • Borradores de informes de la investigación del NIST sobre el World Trade Center y comentarios del público (abril de 2005 y agosto de 2008)
  • Directrices sobre las mejores prácticas para el diseño estructural de edificios de hormigón y acero resistentes al fuego (NIST IR 7563, noviembre de 2010)
  • Informe de progreso de junio de 2004 sobre la investigación federal de seguridad contra incendios y de edificios del World Trade Center (NIST SP 1000-5, junio de 2004)
  • Actualización pública sobre la investigación federal de seguridad contra incendios y de edificios tras el desastre del World Trade Center (NIST SP 1000-4, diciembre de 2003)
  • Informe de progreso sobre la investigación federal de seguridad contra incendios y de edificios tras el desastre del World Trade Center (NIST SP 1000-3, mayo de 2003)
  • Informe de progreso sobre la investigación del NIST sobre edificios e incendios en el desastre del World Trade Center (NIST IR 6942 y NIST SP 1000-2, diciembre de 2002)
  • Plan final del NIST: Investigación nacional sobre seguridad contra incendios y de edificios tras el desastre del World Trade Center (NIST SP 1000-1, agosto de 2002)
  • Modelo inicial para incendios en las Torres Gemelas del World Trade Center (NIST IR 6879, mayo de 2002)

Véase también

Referencias

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  • Informes finales de la investigación del NIST sobre el desastre del World Trade Center.
  • El NIST publica el informe final de la investigación sobre el WTC 7.