Protección contra explosiones: ingeniería optimizada

El ingeniero especialista Guido Lori analiza cómo las fachadas resistentes a las explosiones de bombas se han convertido en el nuevo estándar de seguridad y cómo la ingeniería de precisión está permitiendo al Grupo Permasteelisa integrar tecnología avanzada contra explosiones en las fachadas de última generación sin comprometer la visión arquitectónica ni los objetivos de reducción de emisiones de carbono.

La geopolítica ha traído consigo amenazas impredecibles para la seguridad pública en nuestros entornos urbanizados, entre ellas un aumento de los artefactos explosivos improvisados (IED). En centros urbanos cada vez más densos, una explosión pone en peligro todos los edificios circundantes, y las fachadas resistentes a las ondas de choque de las explosiones, que antes se reservaban para las sedes gubernamentales y las embajadas, se están convirtiendo rápidamente en un requisito estándar de preparación para el futuro en todos los proyectos urbanísticos emblemáticos.

Cuando se produce una explosión, la fachada es la primera línea de defensa del edificio. Debe absorber y disipar la inmensa energía de la onda de choque mediante un movimiento rápido o un pandeo intencionado para minimizar los daños generales y, lo que es más importante, proteger las vidas de las personas que se encuentran en el interior.

La trampa del cumplimiento normativo

A la hora de mitigar el riesgo de explosiones, muchos promotores y arquitectos recurren de forma habitual a marcos normativos estándar, como las directrices de la Autoridad Nacional de Seguridad y Protección (NPSA). Si bien estos marcos proporcionan unas bases esenciales, seguirlos como si fueran un manual de diseño puede dar lugar a una sobredimensionamiento costoso de los materiales, lo que implica utilizar más acero, cristales más gruesos y estructuras más pesadas.

Optimización: el equilibrio entre la estética, la sostenibilidad y la seguridad

Nuestro enfoque para el diseño de muros cortina a medida resistentes a explosiones se basa en sistemas de múltiples grados de libertad (MDOF), que utilizan cálculos precisos para predecir el comportamiento de la fachada en condiciones reales. Al aprovechar datos técnicos precisos, podemos diseñar perfiles más delgados y ligeros que reducen considerablemente el carbono incorporado en comparación con las especificaciones tradicionales de resistencia a explosiones, al tiempo que validamos la capacidad de la fachada para soportar de forma inteligente cargas dinámicas extremas.

Este enfoque de ingeniería basado en el rendimiento nos permite alcanzar un equilibrio importante entre el alcance arquitectónico y los niveles de protección, de modo que podamos crear una fachada con resistencia mejorada frente a explosiones que sea compatible con elementos de diseño como aberturas y lamas de cristal. Por ejemplo, controlando con precisión la dirección de apertura, limitando el ángulo máximo de apertura, utilizando múltiples capas y aplicando refuerzos localizados en los herrajes, podemos integrar aberturas practicables incluso en una fachada diseñada para «máxima amenaza».

Ciencia de los materiales y componentes disipativos

Una explosión libera energía química que se expande de forma hemisférica, y los materiales se comportan de manera muy diferente bajo estas tasas de carga dinámicas extremas. Nuestro enfoque de ingeniería equilibra tres factores: mantener la integridad estructural de los elementos de la estructura, mitigar los riesgos derivados de los fragmentos de cristal que salen disparados y minimizar la carga transferida a la estructura principal del edificio. Sin embargo, para lograrlo, es necesario modelar todos los componentes simultáneamente a fin de reflejar sus complejas interacciones mutuas.

Modelización y pruebas de todo el sistema

Para ir más allá de los códigos estándar, que tratan los elementos de forma aislada, nuestra plataforma propia, Testudo, capta la interacción dinámica entre el vidrio, el marco y los soportes como un fenómeno unificado que abarca todo el sistema. Este software, desarrollado a medida, se basa en una metodología revisada por pares y publicada en numerosas ponencias de congresos y revistas académicas.

Testudo permite a nuestros equipos diseñar soluciones de protección contra explosiones muy realistas y rentables para diversas tipologías, entre las que se incluyen fachadas modulares, sistemas de estructura de madera, estructuras de cables y sistemas de fachada de cavidad cerrada (CCF). Cada sistema se diseña a medida y es escalable para perfiles de amenaza de nivel medio, alto o extremo, y se somete a ensayos, previa solicitud, para cumplir con las normas reconocidas en materia de explosiones. Calibramos continuamente nuestros modelos digitales utilizando datos físicos, que van desde ensayos de materiales a nivel de componentes hasta ensayos de explosión a escala real en unidades completas de fachada.

Componentes novedosos

Para evitar que el acristalamiento o las losas principales de hormigón soporten la mayor parte del impacto, también hemos desarrollado un soporte disipativo patentado, un componente innovador que se mantiene rígido bajo las cargas eólicas cotidianas, pero que está diseñado para «ceder» ante el impulso extremo de una onda de choque. Al permitir que el soporte absorba y disipe la energía mediante una deformación controlada, se mitiga la transmisión a la estructura principal del edificio y se evita la rotura catastrófica del acristalamiento.

Colaboraciones en I+D

Además de contar con nuestros propios ingenieros especializados que trabajan en este campo y contribuyen directamente a nuestros proyectos, mantenemos colaboraciones a largo plazo con universidades de todo el mundo para garantizar que nuestros diseños se basen en la investigación académica y la ciencia de los materiales más avanzadas disponibles. Entre ellas se incluyen:

• Imperial College London (Reino Unido): Investigación sobre las propiedades de las capas intermedias y los materiales de estructura sometidos a grandes deformaciones.
• Universidad HafenCity de Hamburgo (Alemania): Avances en el conocimiento de la resistencia de diseño del vidrio y ensayos de disipación en soportes
  Universidad de Melbourne (Australia): Estudio del comportamiento del vidrio tras la rotura, las interacciones entre la estructura y el medio (amortiguación aeroelástica) y los modos de rotura del vidrio laminado.
• Universidad de Cranfield (Reino Unido): Investigación sobre la relajación por cizallamiento entre capas bajo cargas extremas.
• Universidad Tecnológica de Sídney (Australia): Análisis de perfiles con rotura térmica.
• Universidad Técnica de Dresde (Alemania): Estudio de la interacción entre la fachada y la estructura del edificio bajo cargas de explosión.

El análisis de viabilidad

Una fachada optimizada y resistente a las explosiones constituye una estrategia comercial a largo plazo que genera valor a lo largo de todo el ciclo de vida de un activo. Diseñar un edificio para que absorba dinámicamente la energía de una explosión reduce significativamente su perfil de riesgo, lo que las aseguradoras reconocen directamente mediante una reducción de las primas a largo plazo.

Durante los atentados con bomba perpetrados en el distrito financiero del Reino Unido en la década de los noventa, las mayores pérdidas económicas se debieron a la interrupción de la actividad empresarial más que al derrumbe de las estructuras. Una fachada optimizada limita los daños estructurales durante un incidente, protegiendo el inmueble y, lo que es más importante, las vidas humanas. Además, permite reanudar las operaciones empresariales de forma eficaz.

Líderes mundiales

Gracias a nuestra tecnología puntera, hasta la fecha hemos diseñado, fabricado e instalado con éxito más de 50 fachadas resistentes a explosiones de gran envergadura en todo el mundo, entre las que se incluyen algunos de los edificios más emblemáticos y de mayor nivel de seguridad, como:

• Nueva York: One Vanderbilt, Hearst Tower, Hudson Yards, 3 World Trade Center, el aeropuerto LaGuardia y One Bryant Park.
• Londres: Salisbury Square, London Wall Place, la sede central de Bloomberg, 99 Bishopsgate, 52 Lime Street (The Scalpel) y 8 Canada Square.
• Edificios emblemáticos de todo el mundo: KL118 (Kuala Lumpur), Lex 2000 (Bruselas), el Palacio de Justicia de París (París), la Embajada de EE. UU. (Pekín), el Aeropuerto Internacional O’Hare (Chicago), los Tribunales de la Commonwealth (Melbourne) y las Oficinas del Gobierno Central (Hong Kong).

Para obtener más información sobre cómo ir más allá del mero cumplimiento normativo y avanzar hacia una ingeniería inteligente y optimizada, ponte en contacto con nosotros en g.lori@permasteelisagroup.com.