demolición de edificios por implosión

7/17/2019 Demolición de Edificios Por Implosión

http://slidepdf.com/reader/full/demolicion-de-edificios-por-implosion 1/8

Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, A.C.

DEMOLICIÓN DE EDIFICIOS POR IMPLOSIÓN

Casanova del Angel, Francisco1, Rosas Sánchez, María Elena 2

RESUMEN

El libro que hoy presentamos está dirigido a estudiantes de la carrera de ingeniería civil y a profesionistasinteresados en el tema. No ha sido escrito para utilizarse como un manual de recetas para demolición deedificios, puesto que ésta requiere de la participación de especialistas en áreas como: análisis estructural,impacto ambiental, costos, urbanismo, eléctrica y química. Se tratan nociones del origen y definición de lossismos. Se hace referencia a las zonas y tipos de edificios que se construían en la ciudad de México antes de1985 y se estudian los métodos básicos para la demolición de edificios. Se analiza la historia de losexplosivos, los cálculos y las determinaciones, transporte y manejo de cargas explosivas la normatividadactual para el uso y almacenamiento de explosivos en México. Se tratan los aspectos legales para el uso deexplosivos, el presupuesto así como los contratos y responsabilidades que tienen el cliente y el contratista. Se

presenta un simulador de red neuronal artificial para el cálculo de cargas explosivas y la teoría sobre modelosatmosféricos de simulación de contaminación y riesgo industrial.

ABSTRACT

This book was made for civil engineering students and experts interested in this topic. The text must not beconsidered as a recipe book for building demolition. On the contrary, that kind of projects requires thecollaboration of a wide number of specialists in different areas such as structural analysis, environmentalimpact, costs, urbanism, and electrical and chemical engineering. In this book the authors introduces thedefinition of earthquakes and its causes. The author also talks about the zones and types of buildings thatexisted in Mexico City before 1985 as well as the basic methods for building demolition. The text covers thehistory of explosives, calculations and determination, transport and handle of explosives charges, and theregulations for use and stock of explosives in Mexico at present. Other topics discussed in the book are thelegal aspects for using explosives, budgets, agreements and responsibilities between client and contractor.Finally, an artificial neural network simulator is introduced for calculations of explosives charges and the

theory of atmospheric models for simulation of pollution and industrial risk.

SISMOS Y ESTRUCTURAS

Con el fin de entender plenamente el proceso necesario para la demolición de una estructura dañada porsismo, incendio, vetustez y/o asentamientos, dedicaremos este capítulo a la relación sismo-estructura, ya queun sismo es el factor que más daño ocasiona a una estructura. El conocimiento del origen y definición de lossismos, nos permite saber sobre sus características generales; tales como su magnitud e intensidad. Seespecifican los parámetros principales de los sismos de 1985 ocurridos en la ciudad de México, los tipos deestructuras y las fallas ocasionadas en éstas por los sismos. Se tratan brevemente los métodos de demolición:el tradicional a mano, el semimecanizado y el de mayor impacto, el de explosivos.

1: SEPI de la ESIA. Edif. 12, 3er piso Unidad ALM del IPN. 007738 México, D F. Tel: 5729 6000 ext. 530842: ESIA. Edif. 11, 2º piso Unidad ALM del IPN. Estructuras T. V. 007738 México, D F.

419



XIII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puebla, Pue., México 2002

EXPLOSIVOS

La historia de los explosivos nos da sus antecedentes, su definición y el conocimiento de la composiciónquímica de cada uno de ellos. Se hablará de los más conocidos y utilizados como son: dinamita, ANFO, SMDe hidrogeles. También, como parte esencial de un explosivo, se presenta su composición química y seestudian los dispositivos de iniciación eléctricos y no eléctricos, así como los accesorios para voladuras.

La actual industria de los explosivos industriales, tiene sus raíces en el descubrimiento y desarrollo de la pólvora negra. Se sabe que las primeras personas en utilizar la pólvora negra con fines pirotécnicos fueron loschinos, pero no fue sino hasta 1242 cuando se publicó su primera fórmula, y quien lo hizo fue el fraile Roger

Bacon. Desde el punto de vista histórico, existe una mención bibliográfica de un producto llamado "nievechina" en el cual se utiliza el salitre. Su uso en voladuras, surge hasta 1627 por medio de Kasper Weindi,quien hace una voladura de roca en las minas reales de Schemnitz en Ober-Biberstollen, Hungría. Esteacontecimiento se difunde rápidamente entre los mineros de todo el mundo, y en 1689 se utiliza en laexploración minera del estado de Comwall, Inglaterra, pasando rápidamente a la construcción de caminosdonde en 1696 se utiliza pólvora negra para el rompimiento de rocas en las afueras de Albula, Suiza. En laactualidad, su uso está restringido a la mecha de seguridad y a canteras de materiales suaves, como el mármol.

Dispositivos de iniciación

Los dispositivos de iniciación son una combinación de dispositivos y accesorios específicos que permitentransmitir una señal para iniciar una carga explosiva en forma segura y eficiente. La señal puede ser eléctricao no eléctrica, tal y como se muestra en la figura 1.

INICIADORES

ELÉCTRICOS

INSTANTÁNEOS DE RETARDO

DE MEDIO SEGUNDO O MÁS

MECHA YFULMINANTE

CORDÓNDETONANTE

MILISEGUNDO DE MEDIO SEGUNDO O MÁS

DERETARDO

MILISEGUNDO

NO ELÉCTRICOS

Figura 1. Tipos de iniciadores.

CÁLCULO Y DETERMINACIÓN DE LA CARGA EXPLOSIVA

Para poder realizar el cálculo y la determinación de una carga explosiva, se necesita hacer primero lainspección de la estructura a demoler; tanto en el interior como en el exterior de la obra civil. Con estainformación se determinan la cantidad necesaria de explosivo que cause el efecto deseado en el medio y porlo tanto el colapso de la estructura. Para realizar el cálculo específico de la carga explosiva se requiere delconocimiento de las condiciones arquitectónica y estructural del edificio.

420




Fórmulas empíricas

Las fórmulas empíricas dan un valor aproximado de la carga explosiva necesaria para efectuar la demoliciónde un elemento estructural en específico. Han sido desarrolladas a través de los años con la experiencia detécnicos altamente capacitados en el medio. Es conveniente señalar que, independientemente de los resultadosde las fórmulas y en especial de las empíricas, resulta esencial realizar una voladura experimental tambiénllamada prueba de fragmentación en algún elemento representativo de la estructura, para garantizar el éxitode esta. En la figura 2 se encuentra el esquema de la colocación de los barrenos en muros, cuya forma se ledenomina tres bolillos.

Demolición de trabes de concreto

Con la fórmula mostrada a continuación se obtiene el peso en kilogramos de explosivo TNT, y por lo tanto elequivalente de explosivo a emplear. Para conocer los valores de la eficiencia relativa, η, se hace uso de latabla III.2, ver (Manual, 1973).

bh2 1Carga = Û * *

21,000 η

30cmdonde

Carga es la carga en kg de TNTÛ es unidad de masa por volumen (kg/cm3) carga

b y h son las dimensiones de la trabe en cm hη es la eficiencia relativa del explosivo;

b

peso confinador

Figura 2. Esquema de una trabe de concreto.

TRANSPORTE y MANEJO DE CARGAS

En este capítulo se explicitan los mecanismos fundamentales para un manejo seguro y correcto del materialexplosivo. La seguridad del transporte del material explosivo beneficia la incompatibilidad existente entre elexplosivo y el detonante. El control de los explosivos debe llevarse hasta el nivel de supervisión por laSecretaría de la Defensa Nacional. Lo anterior permite que la colocación de las cargas explosivas en lasestructuras de concreto y acero sea la idónea.

Transporte del proveedor al lugar de la demolición

El proveedor enviará los explosivos al lugar de la demolición en un vehículo, previamente autorizado tanto por la Secretaría de la Defensa Nacional como por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, el cualdeberá tener la documentación respectiva, para el manejo y transporte de explosivos, como:

• remisión de embarque, con la siguiente información;nombre del proveedor, del comprador y destinonombre y cantidades del producto

• permisos expedidos, por la Secretaría de la Defensa Nacional, al comprador,• al transportista y los permisos de adquisición de la zona militar correspondiente,• permiso de transporte de explosivos de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes,• talón de embarque del transportista.

421




Para el transporte interno en la obra, se deberá apegar a los lineamientos anteriormente descritos, ya que esfrecuente observar que el personal encargado de ésta actividad los omite o no cuentan con los recursosmateriales necesarios para realizar un trabajo seguro. Los vehículos deberán tener pisos y paredes que aísleny que no sean capaces de producir chispas en las partes de contacto con los explosivos, con el fin de evitar ladetonación de los explosivos y convertir la unidad en un peligro en potencia. En el caso de transportarmateriales incompatibles como son los explosivos y los detonadores en una misma unidad, deberán contar conuna autorización de la Secretaría de la Defensa Nacional. Los detonadores serán envasados en una caja demadera con tapa e irá separada de los explosivos.

Para mayor seguridad en la transportación del material explosivo, el proveedor tendrá la precaución deinspeccionar la unidad, procurando los siguientes puntos:

• extinguidores• carrocería• frenos• dirección• luces• claxon• limpia parabrisas

• llantas, incluyendo refacción• tanque de combustible• dispositivos de acoplamiento• abanderamiento y letreros

Para el transporte interno de la obra, se deberá apegar a los lineamientos anteriormente descritos, ya que esfrecuente observar que el personal encargado de ésta actividad los omite o no cuentan con los recursosmateriales necesarios para realizar un trabajo seguro. En la figura 3 se esquematiza una unidad de transporte,marcándose los aspectos fundamentales que deberán cumplirse para que el traslado de los explosivos searealizado en condiciones óptimas de seguridad.

Figura 3. Aspectos importantes del vehículo transportador de explosivos.

DEMOLICIÓN CON EXPLOSIVOS

La demolición de un edificio, utilizando explosivos, conlleva un conjunto de pasos que van desde el peritajeestructural; que permite calcular la cantidad de cargas y el lugar de su colocación, el retiro de escombro y lalimpieza del lugar, así como la aplicación obligatoria del Reglamento de Construcciones por ser éste el que

422




regula y contempla leyes y disposiciones tales como la Ley de Vivienda, la Ley de Monumentos Históricos yArtísticos, y la Ley General de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente, entre otras.

Principios básicos para una demolición con explosivos

Como ya se mencionó, la determinación del uso del método de demolición de edificios con explosivos estádada en función de diferentes aspectos, tales como las características estructurales de la edificación y sulocalización urbana, ya que se deben de tomar en cuenta las instalaciones y servicios adyacentes que puedenresultar dañados por el uso de los explosivos, de tal modo que se debe tener presente que se puede causardaños en servicios de: agua potable, alcantarillado, teléfonos y gas, entre otros. Las ventajas que ofrece estemétodo de demolición, en comparación con los métodos convencionales, se pueden resumir en los siguientes

puntos:

• mayor seguridad para los trabajadores, al no tener que trabajar a alturas considerables, pues losexplosivos son colocados a bajos niveles,

• las molestias ocasionadas en este método se limitan a la detonación, que causa un gran estruendo, ycuya duración es muy corta. También las obras posteriores de acarreo, son menores respecto a lasde los otros métodos,

• disminuye en gran parte la contaminación producida por el constante desprendimiento de polvo que provocan los otros métodos, limitándose éste a un corto tiempo después de la detonación donde se

riega con agua a presión para el asentamiento del polvo,• la voladura puede ser controlada y dirigida hacia un lugar predeterminado, de tal manera que se

puedan fragmentar los elementos sin producir graves daños a las estructuras vecinas,• el material demolido tendrá la ventaja de ser transportado con mayor facilidad debido a la

fragmentación y a la localización del mismo, y• en general este método, cuando es bien aplicado, es mucho más económico que los métodos

convencionales, debido al corto tiempo de su ejecución.

Responsabilidades del contratista

Análisis estructuralEl contratista debe hacer un análisis estructural del edificio o estructura, relativo al trabajo de demolición.El análisis deberá incluir el estado de los materiales que constituyen la estructura, además para asegurar un

trabajo seguro, se deberá analizar el efecto de las cargas temporales aplicadas a la estructura durante lostrabajos de demolición. Esto puede incluir, por ejemplo:

empujes desiguales en techo o marcos, cargas y fuerzas cortantes en muros interiores, elementos en cantiliver, tales como balcones, y sus apoyos, losas de entrepiso continuas, fuerzas a tensión en elementos de concreto presforzado, fuerzas verticales y horizontales al nivel del piso y en los sótanos, y presiones de tierra desiguales en muros de contención.

Método de trabajoEl contratista, debe entregar al cliente y a las autoridades competentes una propuesta de su método de

trabajo, la que incluirá las medidas de seguridad para la demolición de la estructura así como una lista delequipo que utilizará. Regulaciones de Seguridad e HigieneEl contratista debe familiarizarse con cualquier regulación concerniente a los aspectos de seguridad ysalud involucrados en la demolición y la aplicará. Capacidad del ContratistaEl contratista debe convencer al cliente de que es capaz de realizar la demolición al tiempo que cumplecon todas las regulaciones de seguridad e higiene, y de colocar a un maestro de obra competente quesupervise y controle el sitio de la obra. Drenaje y Servicios

423




El contratista debe asegurarse de que todos los servicios y tuberías estén debidamente protegidos. Si en elcurso de una demolición, el contratista daña cualquier conducto existente de drenaje o servicios, el hechodebe reportarse de inmediato al cliente, y de ser necesario, hacer que sea reparado por una personacompetente, además, si se encuentra un conducto de servicios o drenaje que no haya sido localizado conanterioridad debe de notificárselo al cliente. LicenciasEl contratista debe obtener todas las licencias necesarias para el uso del equipo que el haya propuesto.Esto se aplica especialmente, si van a ser utilizados explosivos. Las licencias pueden ser requeridas para lacolocación de luces, rampas, cercas, ventiladores, etc. de manera temporal. SeguroEl contratista debe estar completamente asegurado contra cualquier herida o accidente de cualquiera desus trabajadores o terceros, y contra de cualquier perdida o daño a cualquier propiedad aledaña al lugar dela demolición, debido al trabajo de demolición y particularmente por la técnica de demolición que se vayaa llevar a cabo. También debe de estar asegurado contra responsabilidad contractual. Disposición de materiales de desechoEl contratista debe transportar el material de desecho acordado al lugar designado por el cliente. Lamadera podrida o dañada debe quemarse en el sitio cuando sea posible y bajo condiciones controladas.

Nada de polvo o desechos debe de poder entrar en contacto con la red de agua potable o cursos de agua.La disposición de desechos peligrosos, tales como químicos y asbestos, debe de ser acordada con el clientey las autoridades locales de salud.

Anteproyecto de demolición de un edificio

Para realizar la demolición de un edificio se requiere del anteproyecto elaborado por el especialista en análisisestructural, el que da la información necesaria y suficiente para efectuarla. Veamos a continuación un ejemploreal de demolición de un edificio situado en la ciudad de México, donde se plasma en planos y croquis losconocimientos descritos en los capítulos anteriores, los cuales son fundamentales para una óptima operaciónde demolición con explosivos. Se presenta secuencialmente la información recabada del análisis para lademolición del edificio, y a través de ella se obtienen planos y requerimientos de material para su demolición.Con esta presentación gráfica se pretende mostrar el complejo trabajo desarrollado en campo y gabinete paralograr el objetivo de demoler un edificio.

Figura 4. Diagrama de conexiones de estopines por serie en la planta sótano.

424




SIMULACIÓN NEURONAL PARA LA DEMOLICIÓN CON EXPLOSIVOS

La simulación neuronal artificial aplicada a la demolición de edificios es una tecnología novedosa cuyaaplicación va desde la ingeniería hasta las denominadas ciencias sociales, pasando por la genética, lamedicina, la biología y la robótica. En este capítulo hemos incorporado este desarrollo al proceso analítico dela demolición con explosivos, iniciando con los antecedentes de la nueva tecnología, sus principalesdefiniciones, su descripción teórica, el desarrollo del algoritmo aplicado, la estructura de la información; vitalen su funcionamiento, y la aplicación del software a un caso de demolición de un edificio de acero. El procesolo ejemplificamos a través de las pantallas o ventanas propias del programa implementado.

Algoritmo de retropropagación

La retropropagación se basa en un algoritmo llamado "Regla Delta Generalizada" , responsable deentrenar la red. El algoritmo de retropropagación es una variación ó generalización de la Regla Delta. Enla literatura de las RNA es común encontrar que cuando se habla de la retropropagación, se está infiriendola Regla Delta Generalizada ó viceversa. El algoritmo utiliza un método de gradiente descendente paradeterminar un único grupo de pesos para la red, que producen salidas que son muy cercanas a lasdeseadas, asociadas con un número de patrones de entrenamiento y se basa en la minimización del error.La primera derivada del error total con respecto al peso determina la cantidad con la cual dicho peso esajustado. Así, mientras más contribuya un peso al error total más cambiará el peso. La dirección del

cambio es la que decrementa el error total. A continuación el resumen de las ecuaciones del algoritmo dela BPN, en el orden en que son utilizadas durante el entrenamiento.

1. Se presenta el vector de entrada x p = (x p1 , x p2 , … , x pN )t a los EP de entrada.

2. Se calculan los valores netos procedentes de las entradas para los EP de la capaoculta:

3. Se calculan las salidas de la capa oculta:

netah pj = ∑ w h

ji x pi I=1

n

i pj = f h j (neta h pj )

4. Se sigue a la capa de salida donde se calculan los valores netos de las entradas

para cada EP:

netao pk = w o

kj i pj j=1

L

5. Se calculan las salidas:

o pk = f ok (neta o

pk )

6. Se calculan los términos de error para los EP de salida:

δ o pk = (y pk - o pk ) fo

k ' (netao

pk )7. Se calculan los términos de error para los EP's ocultos:

δ h pj = f h j' (netah

pj ) x pi δ o pk wo

kj

Nótese que los términos de error de los EP ocultos se calculan antes de que hayan sido actualizados los pesos de conexión con las unidades de la capa de salida.

8. Se actualizan los pesos de la capa de salida:

wokj ( t +1 ) = wo

kj ( t ) + ηδ o pk i p j

9. Se actualizan los pesos de la capa oculta:

wh ji ( t + 1 ) = wh

ji (t) + ηδ h pj xi

425




426

El orden de actualización de pesos de una capa no es importante.

Se debe asegurar de calcular el término de error de la red.

puesto que esta magnitud nos indica lo bien que está aprendiendo la red. Cuando el error es aceptablemente pequeño para todos los casos de entrenamiento, éste se puede dar por concluido.

E p = δ pk 2

K=1

12

CONCLUSIONES

El libro está dirigido en general a estudiantes de los últimos semestres de la carrera de ingeniería civil y a profesionistas interesados en el tema y no ha sido escrito para que sea utilizado como un manual de recetas para demolición de edificios, ya que para un proceso de demolición de obra civil, se requiere de la participación de un conjunto de especialistas. Téngase presente que la técnica y uso de explosivos endemolición de edificios es diferente a la utilizada en rocas para la construcción de túneles o presas dealmacenamiento. En el tratamiento que se le da a los ejemplos no se indica el análisis estructural ya que ésteno es el objetivo del libro, por lo que no se presentan los estudios de redistribución de esfuerzos, nidesplazamientos inducidos bajo la acción de la secuencia de los tirantes programados, ni los análisis de pesos

confinados por etapas y el cálculo de la fragmentación de materiales, pero aún así recuerde que hemosincluido un apéndice sobre las consideraciones estructurales que tienen que hacerse para la demolición.

AGRADECIMIENTOS

Queremos agradecerle al Instituto Politécnico Nacional todo el apoyo brindado en el desarrollo de algunas delas fases del libro, realizadas durante los proyectos de investigación desarrollados en sus instalaciones ydenominados “Red neuronal para el cálculo y control de cargas explosivas” con número de registro 970183 y“Estudio comparativo entre los diferentes métodos de demolición de un edificio” con número de registro970663, así como la impresión de la primera versión. A Rafael Arzate Torres y a Enrique Villa Rivera por elinterés mostrado en este trabajo. A Luis Humberto Fabila Castillo por su gestión para la primera impresióndel libro. A Roberto Ocampo Franco y a Ernesto Negrete García por la información proporcionada sobre lacronología de la demolición de edificios con explosivos efectuadas en la ciudad de México después de 1985.

A José Luis Flores Ruiz, Arlette Rodríguez Huerta, Raúl Magaña García y Marco Antonio Méndez González por su colaboración y aportaciones.

BIBLIOGRAFÍA

Casanova del Ángel, F., Rosas Sánchez, M. A., Martínez Salazar, L. Á. (2002). “ Demolición de edificios porimplosión”. Edición CGEPI-IPN. México. 212 pp.

demolición de edificios por implosión

Documents