Perspectivas
El término daño estructural sustancial (SSD) está definido en la biblioteca de códigos de construcción del Consejo Internacional de Códigos (ICC), que evalúa la reducción en la capacidad de carga de un edificio dañado y que puede dar origen a actualizaciones de códigos requeridas durante la reparación. Comprender los SSD y sus implicancias no solo es fundamental para garantizar la seguridad pública, sino que también constituye un factor clave al evaluar los reclamos de seguro y definir el alcance de las reparaciones en un edificio dañado. En este artículo se ahondará en los criterios sobre SSD y su impacto más amplio en el proceso de reparación de edificios, y puede ayudar a responder, entre otras, preguntas como:
El Consejo Internacional de Cödigos (ICC) ha desarrollado una serie de códigos y normas de construcción modelo que han sido ampliamente adoptados en todo el territorio de Estados Unidos o que han servido de base para códigos de construcción más estrictos. Los diversos códigos modelo del ICC se actualizan cada tres años, con versiones y enmiendas intermedias, según se necesiten. El término daño estructural sustancial se define en el Código Internacional de Construcción Existente (IEBC), que describe los métodos de evaluación que deben aplicarse a estructuras existentes con permiso legal que han sufrido daños estructurales.
La primera edición del IEBC se publicó con la edición 2003 de la biblioteca de códigos modelo del ICC, y su aplicación estuvo prevista para la reparación, la modificación, el cambio de ocupación, la incorporación y la reubicación de edificios existentes. El IEBC original, edición 2003, incluyó una definición de daño estructural sustancial que abarcaba dos criterios: uno vinculado con el daño a los componentes verticales del sistema de resistencia de fuerzas laterales (componentes estructurales que soportan fuerzas laterales, como viento o movimientos sísmicos); y otro vinculado con el daño a los componentes verticales del sistema de soporte de carga gravitacional (componentes estructurales que sostienen el peso del edificio y los elementos en el interior). En las subsiguientes ediciones del IEBC, la definición de daño estructural sustancial fue modificada en varias ocasiones con fines aclaratorios y para introducir cambios en el umbral de daño mínimo para causar SSD. Uno de los cambios más significativos a la definición de SSD consistió en agregar un tercer criterio relacionado con el daño a cualquier componente del sistema de soporte de carga de nieve, que apareció por primera vez en la edición 2018 del IEBC luego de un aumento significativo en derrumbes de techos documentados a causa de sobrecarga por nieve.
La siguiente definición de SSD está tomada de la recientemente publicada edición 2024 del IEBC:
DAÑO ESTRUCTURAL SUSTANCIAL. Condición en la que puede aplicarse cualquiera de las siguientes afirmaciones:
- Los elementos verticales del sistema de resistencia de fuerzas laterales han sufrido tal daño que la capacidad de carga lateral de cualquier piso en cualquier dirección horizontal se ha reducido en más de un 33 % en comparación con su condición anterior al daño.
- La capacidad de cualquier componente vertical que soporta carga gravitacional o cualquier grupo de ese tipo de componentes, que tenga un área tributaria de más del 30 % del área total del (de los) piso(s) y techo(s) de la estructura, se ha reducido en más de un 20 % en comparación con su condición anterior al daño; y la capacidad restante de esos elementos afectados, con respecto a todas las cargas muertas y vivas, es inferior al 75 % de lo requerido por el Código Internacional de Construcción para edificios nuevos con una estructura, un propósito y una ubicación similares.
- La capacidad de cualquier componente estructural que soporta carga de nieve o cualquier grupo de ese tipo de componentes, que soporte más del 30 % del área del techo de una construcción similar, se ha reducido en más del 20 % en comparación con su condición anterior al daño; y la capacidad restante con respecto a las cargas muertas, vivas y de nieve es inferior al 75 % de lo requerido por el Código Internacional de Construcción para edificios nuevos con una estructura, un propósito y una ubicación similares.
En lo que respecta a esta definición, el trabajo llevado a cabo para implementar reparaciones no se considerará un daño que reduce la capacidad estructural.
Los análisis de códigos de las siguentes secciones de este artículo se consignan con fines aclaratorios y orientativos, para ahondar en la definición y la aplicación de SSD en relación con las evaluaciones estructurales y las reparaciones requeridas, según lo detallado en el IEBC. En este artículo, la definición de SSD es la indicada anteriormente y en el Código Internacional de Construcción Existente, edición 2024 (IEBC 2024), y los requisitos de reparación de conformidad con el código se basan en el IEBC 2024. En la práctica, se usará el código aplicable adoptado por la autoridad con jurisdicción (AHJ) para determinar si se han producido SSD y qué actualizaciones del código se requieren.
DEFINICIÓN: Los elementos verticales del sistema de resistencia de fuerzas laterales han sufrido tal daño que la capacidad de carga lateral de cualquier piso en cualquier dirección horizontal se ha reducido en más de un 33 % en comparación con su condición anterior al daño.
El primer criterio para la evaluación de SSD está relacionado con daños en los elementos verticales del sistema de resistencia de fuerzas laterales (LFRS). Los elementos verticales del LFRS de un edificio, por lo general, incluyen muros de corte (concreto, mampostería, madera, etc.), armazones arriostrados, columnas de armazones resistentes al momento y/o refuerzo diagonal. Un sistema de resistencia de fuerzas laterales también contiene elementos horizontales (p. ej., techo y/o entarimado); sin embargo, los elementos horizontales no se consideran al determinar SSD según el criterio 1.
Las figuras 1 y 2 ejemplifican un edificio que ha sufrido daños en los elementos verticales que componen el LFRS, por los que se requirió una evaluación para determinar el cumplimiento del criterio 1 de SSD.
Figura 1: vista de planta de un edificio con áreas de pared derrumbada indicadas en rojo.
En este ejemplo, los elementos verticales del sistema de resistencia de fuerzas laterales son los muros de corte de unidad de mampostería de concreto (CMU) alrededor del perímetro del edificio.
En primer lugar, es importante determinar si las porciones dañadas del edificio podrían generar SSD. Se espera que las porciones no dañadas de los componentes de soporte de cargas laterales conserven su capacidad de soporte de cargas laterales total. Se espera que las porciones dañadas de los componentes de soporte de cargas laterales conserven solo una parte de su capacidad de soporte de cargas laterales. Sin embargo, a los fines de este cálculo preliminar, se supone que los elementos dañados han perdido un 100 % de su capacidad de resistencia de cargas laterales para obtener una estimación conservadora del porcentaje de reducción de la capacidad de resistencia de cargas laterales del edificio en comparación con su condición anterior al daño. Si este cálculo preliminar arroja un resultado de menos del 33 % de la longitud total del muro de corte en cualquier dirección, en cualquier piso, entonces el daño no se considerará como SSD, sobre la base de este enfoque conservador. Si este cálculo preliminar arroja un resultado que supera el umbral del 33 %, puede que se necesiten más análisis. En ocasiones, la reducción puede ser evidente, como una sección derrumbada del muro de corte que ha perdido un 100 % de su capacidad de resistencia de fuerzas laterales. No obstante, en otros casos, puede que se requieran más cálculos y análisis de ingeniería. Por ejemplo, si una sección de un muro de corte presenta grietas significativas y/o una condición fuera de plomada, conservará una porción de su capacidad de resistencia de fuerzas laterales; sin embargo, el porcentaje exacto deberá calcularse en función de una revisión del diseño original, de pruebas de los materiales y de cálculos de ingeniería minuciosos.
En muchos casos, si el cálculo preliminar supera el umbral del 33 %, se considera que el edificio cumple el criterio 1 de SSD, sin mayor análisis en profundidad, debido a la posible limitación de datos, costo y tiempo requeridos para llevar a cabo análisis y cálculos minuciosos.
DEFINICIÓN: La capacidad de cualquier componente vertical que soporta carga gravitacional o cualquier grupo de ese tipo de componentes, que tenga un área tributaria de más del 30 % del área total del (de los) piso(s) y techo(s) de la estructura, se ha reducido en más de un 20 % en comparación con su condición anterior al daño; y la capacidad restante de esos elementos afectados, con respecto a todas las cargas muertas y vivas, es inferior al 75 % de lo requerido por el Código Internacional de Construcción para edificios nuevos con una estructura, un propósito y una ubicación similares.
El segundo criterio para la evaluación de daños estructurales sustanciales está relacionado con el daño sufrido por los elementos verticales de los componentes de soporte de carga gravitacional (GLCC). Por lo general, los elementos verticales que soportan carga gravitacional incluyen paredes y/o columnas que soportan carga. Los componentes que soportan carga gravitacional también pueden ser elementos horizontales (p. ej., vigas, etc.); no obstante, los elementos horizontales no se consideran al determinar SSD según el criterio 2.
En primer lugar, debe calcularse el área tributaria del piso y/o de los sistemas de techo soportados por cada elemento o grupo de elementos verticales dañados. Si el porcentaje total del área tributaria de cada piso y/o techo soportado por elementos verticales dañados es inferior al 30 % del área total de cada piso y/o techo, entonces no se cumplirá el criterio 2 de SSD. Si el área tributaria de cualquier piso y/o techo individual soportado por elementos verticales dañados supera el umbral del 30 %, deberán evaluarse dos requisitos separados para determinar si se ha cumplido el criterio 2 de SSD. Los componentes de soporte de carga gravitacional dañados deben someterse a un análisis minucioso, y deben completarse cálculos para determinar si a) la capacidad de los GLCC se ha reducido en más de un 20 % en comparación con su capacidad anterior al daño; y b) la capacidad restante de los elementos que soportan cargas muertas y vivas es inferior al 75 % de lo requerido por la versión actual del IBC adoptado para nuevos edificios. La figura 2 muestra una vista de planta que ejemplifica cómo se determina el área tributaria de cada elemento vertical de soporte.
Figura 2: vista de planta de un techo soportado por un sistema de columnas, con las columnas dañadas indicadas en rojo brillante y el área tributaria del techo soportada por las columnas dañadas sombreada en rojo.
Al igual que en el criterio 1, en muchos casos, si el área tributaria de los GLCC verticales dañados supera el 30 % del umbral de área tributaria, se considera que se ha cumplido el criterio 2 de SSD en el edificio, sin que se requiera un análisis en mayor profundidad, debido a la posible limitación de datos, costo y tiempo requeridos para llevar a cabo análisis y cálculos minuciosos.
DEFINICIÓN: La capacidad de cualquier componente estructural que soporta carga de nieve o cualquier grupo de ese tipo de componentes, que soporte más del 30 % del área del techo de una construcción similar, se ha reducido en más del 20 % en comparación con su condición anterior al daño, y la capacidad restante con respecto a las cargas muertas, vivas y de nieve es inferior al 75 % de lo requerido por el Código Internacional de Construcción para edificios nuevos con una estructura, un propósito y una ubicación similares.
El tercer criterio para la evaluación de daños estructurales sustanciales está relacionado con daños sufridos por elementos verticales y horizontales de los componentes que soportan carga de nieve (SLCC). Por lo general, los elementos que soportan cargas de nieve incluyen paredes y/o columnas que soportan cargas verticales, así como armazones de techos horizontales (puntales, cabios, travesaños, vigas, revestimiento, etc.).
En primer lugar, debe calcularse el área del techo soportada por los elementos o el grupo de elementos dañados. Este cálculo puede hacerse mediante el método de área tributaria. Si el porcentaje total del área tributaria de los elementos dañados, horizontales o verticales, es inferior al 30 % del área total del techo, entonces no se considerará cumplido el criterio 3 de SSD. Si el área tributaria de los elementos dañados que soportan el techo supera el umbral del 30 %, deben evaluarse dos requisitos independientes para determinar si se ha cumplido el criterio 3 de SSD. Los componentes de soporte de carga de nieve dañados deben someterse a un análisis minucioso, y deben completarse cálculos para determinar si a) la capacidad de los SLCC se ha reducido en más de un 20 % en comparación con su capacidad anterior al daño; y b) la capacidad restante de los elementos que soportan cargas muertas y vivas es inferior al 75 % de lo requerido por la versión actual del IBC adoptado para nuevos edificios. La figura 3 muestra una vista de planta que ejemplifica cómo se determina el área tributaria de cada elemento de soporte.
Figura 3: vista de planta de un techo con SLCC dañados indicados por líneas rojas y áreas sombreadas en rojo.
Al igual que en los criterios 1 y 2, en muchos casos, si el área tributaria de los SLCC dañados supera el 30 % del umbral de área tributaria, se considera que se ha cumplido el criterio 3 de SSD en el edificio, sin que se requiera un análisis en mayor profundidad, debido a la posible limitación de datos, costo y tiempo requeridos para llevar a cabo análisis y cálculos minuciosos.
El protocolo de reparación de los componentes estructurales dañados debe completarse de conformidad con los requisitos descritos en el CAPÍTULO 4 REPARACIONES, SECCIÓN 405 ESTRUCTURAL del IEBC 2024, u otra edición aplicable del IEBC adoptada por la AHJ. Cabe destacar que cumplir un único criterio de SSD no genera la obligación de cumplir los requisitos de reparación de los tres criterios; en cambio, al cumplirse un criterio, solo se requerirán las reparaciones específicas asociadas con ese criterio específico.
De conformidad con el IEBC 2024, §405.2.1, en el caso de daño menor que un daño estructural sustancial, los elementos dañados pueden restaurarse a su condición anterior al daño. Por lo tanto, si no se cumple ninguno de los criterios de SSD, no se requieren actualizaciones de código en los sistemas estructurales del edificio.
Cuando se cumple el criterio 1 de SSD, la sección §405.2.3 del IEBC 2024 exige que el edificio sea evaluado por un profesional de diseño registrado para determinar si el edificio, en el caso de que se restablezca su condición anterior al daño, seguiría cumpliendo las disposiciones del Código Internacional de Construcción actual para combinaciones de carga que incluyen viento y, en ocasiones, movimientos sísmicos. No es necesario considerar las cargas sísmicas en viviendas de una o dos familias ni en edificios asignados a la categoría de diseño sísmico A, B o C cuyos SSD no hayan sido causados por un terremoto.
Si el resultado de esta evaluación arroja que el edificio, luego de restablecida su condición anterior al daño, seguiría cumpliendo los requisitos del IBC actual, los elementos dañados podrán restaurarse a su condición anterior al daño. Sin embargo, si el resultado de esta evaluación arroja que el edificio no cumpliría los requisitos de carga del IBC actual, el edificio deberá reacondicionarse. En este caso, si el daño fue causado por viento, deberá reacondicionarse el edificio para que cumpla los requisitos de carga de viento del IBC actual. Si el daño no fue causado por viento, las cargas de viento para el reacondicionamiento serían las cargas de viento requeridas por el código de construcción en vigencia al momento de la construcción original. Las cargas sísmicas para el reacondicionamiento requerido son las requeridas por el código de construcción en vigencia al momento de la construcción original, siempre que no sean inferiores a las del criterio sísmico reducido, según lo definido en la sección §304.3.2 del IEBC.
Cuando se cumple el criterio 2 de SSD, la sección §405.2.4 del IEBC 2024 exige que los componentes de soporte de carga gravitacional dañados se reacondicionen para cumplir las disposiciones aplicables para cargas muertas, cargas vivas y cargas de nieve en el Cödigo Internacional de Construcción. Los GLCC no dañados, incluidos los componentes de cimientos, pueden permanecer en su lugar, a menos que reciban cargas muertas, vivas o de nieve de GLCC dañados que requerirán reacondicionamiento, en cuyo caso los elementos no dañados también deberán reacondicionarse.
Existe un requisito adicional en el IEBC que requiere una evaluación del sistema de resistencia de fuerzas laterales en el caso de que se haya cumplido el criterio 2 de SSD por daños causados por viento o movimientos sísmicos, independientemente del nivel de daño a los componentes de soporte de cargas laterales (es decir, incluso si el criterio 1 no se cumplió luego del daño).
Cuando se cumple el criterio 3 de SSD, la sección §405.2.5 del IEBC 2024 estipula que todos los componentes que soportan cargas de nieve en armazones de techo de construcción similar (p. ej., en todas las áreas de armazones de techos de madera vs. armazones de techos de acero) deben repararse, reemplazarse o reacondicionarse para cumplir los requisitos de carga de nieve del Código Internacional de Construcción solo cuando el daño haya sido causado por los efectos de la carga de nieve o esté relacionado con carga de nieve. Si el daño no fue causado por los efectos de la carga de nieve, los componentes de soporte de carga de nieve pueden restaurarse a su condición anterior al daño, siempre que su capacidad de soporte de carga de nieve no sea inferior a la requerida por el código de construcción en vigencia al momento de la construcción original.
Comprender los criterios de daños estructurales sustanciales y las reparaciones asociadas es crucial para los ingenieros, los consultores de siniestros, los profesionales de seguros y los contratistas. Estos criterios y reparaciones pueden tener un impacto significativo en el alcance, el diseño, los permisos y la ejecución de las reparaciones en un edificio dañado. Existe el concepto equivocado común de que los códigos de construcción estipulan "actualizaciones completas de código" para un edificio, lo cual no es correcto. Según lo detallado en este artículo, los criterios de SSD están específicamente diseñados para abordar deficiencias y daños en sistemas estructurales particulares. Si bien las reparaciones de estos sistemas podrían necesitar actualizaciones, no requieren actualizaciones de código integrales para todo el edificio. Cada criterio de SSD solo genera actualizaciones para la parte específica del sistema estructural al que corresponde, como el sistema de resistencia de fuerzas laterales, el sistema de soporte de carga gravitacional o el sistema de soporte de carga de nieve. Estos requisitos apuntan a garantizar la seguridad del edificio sin imponer la carga financiera de actualizar los componentes no dañados.
Le agradecemos a Erin Roberts, PE, CFM por aportar su conocimiento y experiencia, que fueron de gran ayuda en esta investigación.
Erin Roberts es ingeniera sénior y administradora certificada de terrenos inundables en la práctica de Ingeniería y Arquitectura Forense de J.S. Held. Erin tiene más de siete años de experiencia en el sector. Se especializa en evaluaciones de daños estructurales, determinaciones de causa y origen, mitigación de peligros e interpretación de códigos de construcción con respecto a actualizaciones a las estructuras existentes requeridas por los códigos. A lo largo de su carrera, ha llevado a cabo investigaciones en más de 700 estructuras dañadas por viento y/o agua.
Puede contactarse con Erin enviando un correo electrónico a [email protected] o llamando al +1 470 287 3931.
[1]Consejo Internacional de Código. (2024). International Energy Efficiency Code. Country Club Hills, IL: International Code Council.
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