Al margen de la tragedia de los sucesos del 11 de septiembre y la espantosa pérdida de vidas humanas que se registó en el World Trade Center (WTC), el ingeniero civil siempre se preguntará: ¿Cómo se pudo haber evitado la desaparición de las magníficas torres? Para arrojar un poco de luz al respecto, aquí se tratarán en forma breve sólo dos aspectos:
a) algunos de los principales elementos que se tomaron en cuenta en su diseño, y b) cómo ocurrió el colapso.
Los edificios más altos del mundo
Diseñado por el arquitecto Minoru Yamasaki, con la estrecha colaboración de los ingenieros John Skilling y Les Robertson, el edificio que albergaría el WTC de Nueva York se planeó como una de las estructuras más audaces de la historia, que alcanzaría alturas sin precedentes en la ciudad de los rascacielos.
Con 417y 415 metros de altura, las Twin Towers, uno de los orgullos de la ingeniería del siglo XX, cuya construcción tomó más de siete años, se perdieron en unos escasos minutos.
Los retos no eran pocos. Había para resolver cuestiones tan complicadas como era la construcción de una cimentación a prueba de terremotos en un terreno próximo al río Hudson y, por decirlo así, directamente comunicado con el océano Atlántico, conjuntamente con requerimientos tan obvios como desplazar miles de personas a lo largo de 110 pisos de altura sin que éstas se tomaran horas en llegar a su oficina. Y, por supuesto, un requerimiento que siempre se tuvo a la vista fue la seguridad; con más de 400 metros de altura, se trataba de la estructura más alta del mundo, por lo que las rutas aéreas y los aviones también debían tomarse en cuenta.
Además existía el precedente de que, debido al mal tiempo y la falta de visibilidad, una aeronave –un bombardero B-25, un avión igual a los que se emplearon para bombardear Tokio durante la Segunda Guerra Mundial– se había estrellado contra el Empire State, en su momento el edificio más alto del mundo.
Así, se planeó que la estructura trabajaría para los efectos como un tubo rígido hueco de paredes sólidas y desprovisto de ventanas, o al menos para que éstas no interfirieran con el comportamiento estructural.
Este “tubo” vería aumentada su rigidez al hacer funcionar cada uno de los 110 entrepisos como las celdas o cuadernas de una nave, con lo cual podría resistir las cargas laterales de los vientos que pudiera provocar un huracán del Atlántico del Norte e incluso la acometida de un avión de 160 toneladas impulsado a 800 kilómetros por hora, como pudiera ser un Boeing 707, el modelo más popular en aquellos años.
Con todos los hilos en la manos
El sistema estructural, desarrollado por IBM de Seattle, con el que se construyeron las Twin Towers, no dejó nada a la suerte y por lo tanto sigue siendo vigente, funcional y sencillo. La fachada, de 63 metros de ancho en una planta cuadrada, está proyectada como una celosía de acero prefabricada sobre columnas de un metro de espesor. estrechamente ubicadas en el perímetro del edificio, dejando limpio el centro. Este sistema de celosía y columnas forman un sistema de “cortina-fachada” que funciona como la pared del tubo rígido que, en unión con los 110 pisos utilizados como diafragmas, resistirán las cargas laterales.
El centro del edificio, donde están los cubos de los elevadores, forma un núcleo rígido muy sólido que hará el trabajo de cargar las cien mil toneladas de peso de la construcción. Otro de los puntos importantes por resolver sería la resistencia del edifico al fuego. Nueva York, y Estados Unidos por extensión, tienen una amplia experiencia en el combate de incendios en rascacielos, y si bien las estructuras de acero ofrecen enormes ventajas como elementos constructivos, se sabe que son menos resistentes que las de concreto cuando se exponen a altas temperaturas como las que puede alcanzar un incendio en un ámbito cerrado pero alimentado por aire.
Para tal efecto, además de un completo sistema de rociadores para impedir que el fuego se extendiera, la estructura estaría protegida por materiales refractarios que proporcionarían el tiempo suficiente para que el edificio fuera evacuado y los bomberos pudieran hacerse cargo de la situación. El conjunto no sólo se extendía hacia las alturas; en la parte inferior, en toda la dimensión de la plaza y los edificios del conjunto aledaños, existía un centro comercial de dos niveles y siete pisos subterráneos de estacionamientos más pasajes y túneles que comunicaban el sistema hacia otros conjuntos incluyendo el metro. Y quizás este laberinto de túneles fue lo que ocasionó su desgracia.
Finalmente, el edificio destinado a ser un símbolo en Nueva York, dotado de tan extraordinarias medidas de seguridad, fue inaugurado el 4 de abril de 1973.
El principio del fin
Una estructura tan espectacular pronto se convirtió en un símbolo y, como consecuencia, en un objetivo. En 1993, un camión con media tonelada de alto explosivo estalló en el sótano de estacionamiento. El propósito fue comprometer la integridad estructural del WTC, pero aunque la potente explosión demolió tres niveles, la estructura en sí misma permaneció íntegra. Ya en ese momento saltaba el nombre de Osama Bin Laden.
El fatídico 11 de septiembre, en una acción terrorista sin precedentes, destinada no sólo a dañar los edificios sino también a ser presenciada por un inmenso público, se estrellan contra las torres dos aviones Boeing 767. La secuencia de hechos y las vistas son de sobra conocidas y repetidas por la televisión. Pero para tratar de encontrar alguna explicación de lo sucedido, es necesario, entrar en detalles de los aviones que fueron utilizados como proyectiles. El 767 es una nave grande, de 160 toneladas de peso, construida enteramente en aluminio y titanio. Es diez metros más ancha y larga que un Boeing 707, el avión que se tomó en cuenta durante el diseño, y también 30 toneladas más pesada.
La capacidad de combustible de un 767 es de 90 mil litros de alto octanaje, pero si se toma en cuenta que ya tenía una hora volando, probablemente los turbofans habían consumido más de diez toneladas de combustible, lo cual deja una cantidad muy importante de material explosivo. Este combustible puede compararse con el efecto que causa un bombardero B-52 al lanzar 80 bombas inteligentes de una tonelada cada una, o bien al impacto concentrado de 160 misiles crucero Tomahawk. Aunque también es necesario hacer notar que ninguna de estas armas hubiera conseguido el resultado tan devastador como el que se logró.
En otras palabras, no existe un misil con una cabeza de guerra tan poderosa si exceptuamos las armas nucleares.
La sinrazón
La certeza de lo que sucedió quizá no se tenga nunca, pero se puede especular que en esos instantes, el avión de 160 toneladas, cargado aún con alrededor de ochenta toneladas de combustible, acelerado a más de 500 kilómetros por hora, arremetió contra la estructura con la fuerza de un ariete. Su masa, aunque enteramente de aluminio, demolió decenas de columnas de acero de un metro de espesor que componían el sistema de cortina fachada. Muy probablemente el núcleo de elevadores responsable de cargar las cien mil toneladas de peso del edificio resultó afectado por los efectos de la masa del avión, los motores y la explosión subsiguiente.
Este daño inicial se extendió por varios niveles hacia arriba y hacia abajo, demoliendo columnas y entrepisos y arrasando los contenidos con fuerza devoradora, como pudo verse en los noticieros. Elevadores, sistemas de emergencia y contra incendio, rociadores y aspersores, energía eléctrica, todo, sencillamente, desapareció. Sin embargo, hasta aquí la integridad del edificio no estaba comprometida. El “tubo hueco” en torno al cual giraba el diseño original continuaba funcionando. La mayor parte del sistema de fachada-cortina integrado por las columnas perimetrales había sobrevivido.
La estructura central, el núcleo con los pozos de elevadores, seguramente había sido severamente golpeada, principalmente por la explosión, pues el avión realmente se desintegró contra las apretadas columnas de la fachada, por lo que sólo es posible que las partes más sólidas como son los motores se constituyeran en verdaderos proyectiles. Pero como el núcleo estuvo compuesto por un denso sistema de columnas de acero, es probable que la mayor parte de la estructura continuara transmitiendo las cargas.
En resumen, el daño del impacto y la explosión hasta ese momento no era fatal, el edificio podía sostenerse lo suficiente para ser posteriormente reparado.
Huracán de fuego
Pero contra lo que pudiera pensarse, lo verdaderamente catastrófico fue que ninguna de las dos aeronaves pasó de lado a lado. La parte posterior de la fachada, cortina contuvo los restos de los aviones y esto fue lo que desencadenó el caos. En el interior quedaron las 80 toneladas de combustible inflamado. Lo anterior, contrasta con lo ocurrido cuando el bombardero B-25 de 50 toneladas se estrelló contra el Empire State.
El avión venía de cruzar el Atlántico desde Europa, sus depósitos estaban casi vacíos, y aunque el impacto demolió tres niveles y ocasionó un grave incendio e incluso uno de los motores cayó por los cubos del elevador, el daño se limitó al golpe de la nave y un incendio que se pudo controlar. No fue así en el WTC. El daño de cada uno de los aviones al chocar se pudo haber asimilado, constituir una tragedia, pero no causar el daño tan devastador. El verdadero problema fue la deflagración y posterior incendio de las casi 160 toneladas de combustible de ambos aviones, confinadas en una estructura cerrada que fue alimentada de aire –por la parte inferior a través de los sistemas de accesos y túneles, y por la parte superior desfogado por las ventanas rotas tanto por el impacto como por el personal que desesperadamente trataba de huir del incendio.
Este tipo de fuego, que se definió durante los bombardeos urbanos en la segunda guerra mundial e incluso se presentó durante el terremoto de Kobe, ha sido denominado “Huracán de Fuego”. Es un incendio particularmente caliente y destructivo que caldea el aire del entorno, el cual asciende de forma natural, por lo que la succión resultante aspira por abajo más aire. De esta forma, el fuego recibe constantemente oxígeno y se obtiene así una combustión más eficiente y de temperatura más alta. Como rápidamente se crea un ciclo de expulsión y aspiración, la reacción se convierte en un monstruo devorador que alcanza en poco tiempo temperaturas de miles de grados.
En la industria, este mismo efecto se usa en las fundiciones. El 11 de septiembre, este incendio en una estructura tan alta sentaría el precedente de un huracán de fuego vertical. Y tales temperaturas se elevarían rápidamente, pues el combustible ardiendo, al descender por los pozos de elevadores y estar consumiendo grandes cantidades de oxígeno, lograría que el acero se tornara maleable y perdiera sus propiedades estructurales. Pero lo más terrible es que la misma estructura de acero conduciría el calor hacia todos sus elementos; como en un disipador de calor. Antes de fallar y provocar el colapso, ya había transmitido la terrible temperatura de miles de grados hasta la cúspide, 200 metros por arriba del impacto, y hacia abajo hasta los cimientos, a casi 300 metros.
Esta tesis del huracán de fuego explicaría las desmesuradas columnas de humo visibles desde el espacio, y cómo al irse extendiendo la alta temperatura hacia las profundidades del complejo lograría comprometer no sólo la estructura sino incluso los niveles subterráneos inferiores. También explicaría la ausencia de supervivientes entre las ruinas del complejo e incluso la ausencia de cuerpos, consumidos por la muy alta temperatura. Según se puede apreciar en el video, el primer elemento estructural en fallar fue el núcleo de elevadores, pues los edificios parecen “caerse sobre sí mismos”, como en una implosión que arrastra al sistema de cortina-fachada, también ya dañado por la altísima temperatura. Los bomberos de los portaviones y otras naves de guerra saben que el impacto de un misil no es lo catastrófico: el combate al incendio posterior es lo más importante.
Un ejemplo de lo anterior se presentó durante el atentado realizado por una lancha cargada de explosivos en un ataque terrorista efectuado contra la USS Cole, una fragata misilera norteamericana. La explosión abrió un enorme boquete que causó una decena de victimas y daños en tres cubiertas. El efecto fue equivalente al impacto de un misil Harpoon, pero la tripulación, bien entrenada, controló el incendio, y la nave, a pesar del daño muy importante, sobrevivió. Es una queja constante de los cuerpos de bomberos de todo el mundo el pedir que se dote a las construcciones de mejores medidas que ayuden o prevengan los incendios. El WTC pudo haber sobrevivido a los impactos si en su diseño se hubieran tomado en cuenta los efectos de un huracán de fuego. Pero la realidad, que sobrepasa la ficción, dio paso a lo inimaginable, y a partir de septiembre pasado ha cargado sobre los hombros de los constructores una responsabilidad más, ya que lamentablemente, de ahora en adelante deberán tomarse en cuenta desde el proyecto medidas de seguridad que incluyan, en lo posible, las iniciativas terroristas.
http://www.imcyc.com/cyt/noviembre/razon.htm
