Según la Asociación Nacional de Protección contra Incendios de EE.UU. hubo más de 1,600,000 incendios reportados en los Estados Unidos en 2005. Este número indica que, en promedio, una estructura se incendia cada 62 segundos. Los incendios en 2005 causaron 3763 muertes y $ 10.7 mil millones en daños a la propiedad. Muchos de estos incendios se inician por explosiones, que a menudo se deben a la ignición de una nube de polvo o fuga de gas, a una reacción química involuntaria / incontrolada en una planta industrial o a un acto malicioso. La onda de presión de aire resultante de una explosión y el intenso calor generado por un incendio posterior producen cargas extremas que a menudo dañan gravemente edificios y otras estructuras.
La investigación de estructuras que han sido sometidas a presión explosiva y / o calor intenso requiere el conocimiento tanto de la mecánica estructural como de la ciencia de los materiales. Los diferentes materiales de construcción responden de manera diferente a las altas temperaturas. El acero estructural comienza a ablandarse a aproximadamente 200 ° C y comienza a debilitarse a aproximadamente 400 ° C, pero generalmente recupera prácticamente toda su fuerza al enfriarse. El concreto, por otro lado, comienza a perder resistencia a aproximadamente 300 ° C, y en 600 ° C, tiene poca resistencia residual. Aunque la madera ya comienza a perder algo de fuerza a 100 ° C y típicamente se enciende en 300 ° C, el carbón protege el material interior, proporcionando tiempo para que los ocupantes salgan de la estructura antes del colapso. Además del daño térmico al material en sí, la expansión asociada con el calentamiento de una estructura puede causar una distorsión y daño significativos, incluso en áreas distantes del peor calor.
Exponent ha investigado y analizado miles de incendios y explosiones, desde desastres de alto perfil en las principales instalaciones industriales hasta reclamos de seguros por incendios en viviendas unifamiliares. Nuestros ingenieros estructurales a menudo trabajan codo a codo con nuestros ingenieros de protección contra incendios y científicos térmicos para obtener una comprensión completa de la fuente y naturaleza del incendio o explosión, los mecanismos de daño y la extensión del daño a la instalación restante, y la más apropiada refacción. El conocimiento obtenido de estas investigaciones también ha sido útil para clientes interesados ??en mitigar el riesgo de futuras explosiones o incendios.
Las cargas de presión sobre las estructuras y los componentes debido a la expansión rápida del gas asociada a las explosiones provocan daños que pueden ser muy diferentes de los causados ??por el viento, la nieve y los terremotos (para los que típicamente se diseñan las estructuras). Los mecanismos de daños por explosión dependen de la magnitud del pico de presión, la forma y duración del pico, la posibilidad de ventilación de espacios confinados, posibles reflejos complejos de la onda expansiva y las propiedades dinámicas de los componentes y materiales. Comprender estos mecanismos es importante para investigar el verdadero alcance del daño. Además, las estimaciones del pulso de presión requerido para generar el daño observado pueden ser útiles para identificar la ubicación de ignición potencial, las características de explosión y la fuente de combustible.
Los análisis de ingeniería en estos casos incluyen:
- Respuesta rápida para determinar qué áreas son seguras para las investigaciones y qué medidas se requieren para estabilizar el sitio
- Evaluación de la naturaleza y el alcance del daño
- Reparación de fuego estructural y daño de explosión
- En cooperación con nuestra práctica de Ciencias Térmicas, proporcionamos análisis de causa de fuego, origen y propagación; ingeniería de protección contra incendios e investigaciones de explosión y detonación; y modelado de propagación de humo y pluma.
Artículos relacionados
