Entre la destrucción de los huracanes, es común ver regiones enteras de escombros y escombros. De vez en cuando, una sola casa se encuentra entre la devastación. Si estás en la construcción, lo primero que te puedes preguntar es: “¿Qué hicieron de manera diferente?"
Después del huracán Wilma, entre los escombros había una cochera de metal de Absolute Steel. Desde entonces, hemos anunciado que nuestros edificios con estructura de metal son lo suficientemente resistentes como para sobrevivir a los huracanes. Bueno, algunas personas son escépticas. Los kits de construcción de metal pueden manejar vientos sostenidos de 120 mph. Y, en cierto modo, tienen razón, porque sobrevivir a los huracanes es algo más que la construcción de la fábrica. Entonces, hablemos de la ciencia de cómo nuestros edificios desafían los huracanes.
Durabilidad: antes y después de la fábrica
En última instancia, si un edificio sobrevive a un huracán se reduce a algunos factores. Primero, se trata de ingeniería. En segundo lugar, se trata de los materiales utilizados. Luego está la gran velocidad de la tormenta y la fuerza que acumula cuando llega a esos edificios.
Absolute Steel construye estructuras para desafiar los vientos huracanados de más de 120 millas por hora, pero no controlamos mucho. Después de todo, lo que sucede en la fábrica es solo la mitad de la historia. Gran parte del desempeño de estos edificios durante las tormentas recae sobre los hombros del dueño de la propiedad, lo cual abordaremos más adelante.
Arriba: Vista parcial del conjunto de planos para la construcción clasificada para el Código de Construcción de Florida 2017 y una clasificación de velocidad del viento de 140 mph
Abajo: Cerrar imagen de lenguaje de clasificación de viento
Comprender los huracanes y su poder
Los huracanes solo se forman donde la temperatura del agua alcanza los 80 grados Fahrenheit. El clima tropical del Golfo de México genera poderosos sistemas de tormentas cada año. La costa sur del Pacífico también recibe huracanes. Fuertes vientos de “tormenta tropical” también azotan el noroeste del Pacífico y Nueva Inglaterra cada primavera y otoño.
Según la Escala de viento de huracán Saffir-Simpson, la graduación de "tormenta tropical" a "huracán" ocurre cuando los vientos sostenidos alcanzan las 75 millas por hora. Eso es un huracán de nivel uno. La escala sube a la "categoría cinco", cuando la fuerza del viento sostenida alcanza las 155 millas por hora o más.
"Sostenido" es la palabra clave porque significa que el viento sopla cerca de esa velocidad para llevar la peor parte de la tormenta. Esa calificación de "155 millas por hora" no es la velocidad máxima del viento de la tormenta, sino su velocidad promedio. Ráfagas mucho más fuertes pueden ocurrir y ocurren en cada categoría de huracán.
Entonces, esa cosa en el camino del huracán no necesita soportar una ráfaga de 150 mph. tiene que soportar horas de ráfagas de 125 mph que lo empujan hacia los lados. Como lo hizo ese edificio sobreviviente en la foto del huracán Wilma.
Ese edificio sobrevivió porque estaba bien diseñado, pero también porque estaba bien instalado.
Comienza con el trabajo preliminar
La física y la ingeniería dictan la mejor manera de construir cosas y por qué duran o no. Considere una mesa de cocina como un ejemplo.
Puedes hacer la mesa más formidable e indestructible que haya existido, pero si las patas se tambalean, es discutible. Si las piernas son débiles y no sostienen la parte superior más un día de compras, entonces esa “parte superior resistente” no importa. Las piernas deben estar en ángulo recto y deben ser fuertes. ¿Derecho básico?
Por eso es tan importante hacer bien el trabajo, de principio a fin, al instalar cualquier kit de construcción de acero. Las vigas de acero de calibre 14 y 15 fabricadas en fábrica son excelentes, pero necesitan anclaje al suelo.
Esto pasa con “zapatas.” Una zapata es una sección de hormigón unida a la losa y al edificio. Sirve como la fuerza opuesta y estabilizadora cuando rugen las tormentas. Enraízan un edificio en el suelo.
Pero, ¿importa el tamaño de la base? Seguro que sí, y depende de las condiciones y el clima en el lugar de construcción. Todas estas especificaciones se encuentran en los códigos de construcción regionales.
Montaje incorrecto en el suelo (sin cimientos)
La cochera de arriba no estaba unida al suelo usando pies de página o cualquier
otro tipo de cimentación de hormigón. Esta cochera se fijó al suelo usando
solo estacas de metal, que fallaron durante este evento de viento. Nota: No es una cochera Absolute Steel.
¿Quién decide los códigos y normas de construcción?
Los códigos de construcción de América del Norte suelen comenzar con las normas ICC. El International Code Council, o ICC, es un organismo mundial. Crean estándares y códigos de ingeniería y construcción que se utilizan en todo el mundo. Estos estándares existen para “garantizar comunidades y edificios seguros, asequibles y sostenibles en todo el mundo."
Estos códigos son generalmente una línea de base para climas y geografías típicos que se encuentran internacionalmente. En regiones específicas, el clima intenso o las condiciones dispares del suelo requieren fortificaciones más intensivas.
Por lo tanto, las regiones propensas a tormentas en los Estados Unidos tienen códigos de construcción locales que se adaptan a las condiciones locales. Estos toman en cuenta el viento y otras fuerzas al dictar las especificaciones de las bases.
Piense en las bases de hormigón como un contrapeso. Cualesquiera que sean las fuerzas que soporta la estructura por encima del suelo, las zapatas contrarrestan esas fuerzas por debajo del suelo.
Si las zapatas son demasiado pequeñas, no compensan la cizalladura del viento. Pero, grandes y profundos, mantienen una estructura cimentada.
Por lo tanto, no hay mucho que los ingenieros de fábrica puedan hacer para que los edificios sean seguros para los huracanes. Son los cimientos adecuados los que ayudan a los edificios a capear las tormentas más duras que desata la Madre Naturaleza.
Conceptos básicos sobre losas y zapatas de hormigón
En lugares con clima estándar, los pisos de losa de concreto deben tener al menos 4 pulgadas de espesor. Esto significa una fuerza de carga de 2500 psi. Pero el uso también cambia los requisitos de la losa. Si está estacionando maquinaria y vehículos grandes y pesados en la losa, necesita reforzarla. El espesor mínimo entonces es de 6 pulgadas con concreto de 4000 psi. A menudo también se requieren refuerzos de malla de fibra o barras de refuerzo.
Las bases perimetrales estándar tienen 12 pulgadas de ancho y 12 pulgadas de profundidad. Estos a menudo se vierten al mismo tiempo que la losa misma.
El vaciado de cimientos al mismo tiempo que la losa es un “vaciado monolítico”. O un vertido todo en uno. Esto significa que toda la losa y sus cimientos son de una sola pieza, lo que puede ser excelente en caso de huracanes. Ahora eso es ¡un ancla!
Sin embargo, este enfoque no es ideal para todos los escenarios. Para losas monolíticas, la propiedad necesita una compactación constante en todo el suelo, además de un terreno nivelado. Si usa relleno de tierra, el suelo estará menos compactado. Esto hace que una losa todo en uno esté sujeta a grietas y fallas en las áreas de carga. Este puede ser el caso en lugares con estructuras construidas sobre una mesa de inundación.
Instalada en las condiciones incorrectas, una losa monolítica puede fallar contra los vientos huracanados.
Algunas regiones, como partes de Florida, necesitan lo que se llama un "muro de tallo". Esto utiliza una instalación de varias etapas. Primero, vierten cimientos, luego instalan bloques de hormigón como muro de contención. Finalmente, se coloca una losa.
Como puede ver, las zapatas y losas son cosas complejas. Dependiendo de dónde se coloque el edificio, los requisitos varían. Las regiones frías, los suelos más blandos y las áreas propensas a huracanes necesitan cimientos más profundos.
Pero incluso la base correcta no importa si hay una fabricación de acero de calidad inferior.
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