Cómo prevenir el colapso de estructuras debido al efecto de las cargas de nieve

Los problemas que ocasiona la nieve

La llegada de Filomena ha vuelto a poner de relieve la importancia de tener en cuenta las cargas de nieve en cualquier diseño de estructuras que puedan estar sometidas a las inclemencias del tiempo.

No es España un país especialmente nevoso. Nuestra latitud geográfica y una limitada elevación sobre el nivel del mar hacen de las nevadas un suceso meteorológico poco frecuente respecto a otros países de nuestro entorno europeo.

Para encontrar una ciudad española en el ranking de urbes donde más nieva hay que irse al puesto 25 para hallar a la gélida capital burgalesa, donde nieva 7 días de media entre diciembre y marzo.

Sin embargo, otras cuestiones relativas al fenómeno del cambio climático han incrementado la intensidad de esas nevadas, por escasas que sean, lo que hace padecer numerosos quebrantos sociales y humanos cuando esas grandes nevadas irrumpen en lugares donde no es habitual su precipitación.

Además de los clásicos problemas del tráfico rodado interurbano, cada vez es más habitual ver imágenes de estructuras metálicas totalmente deformadas por el peso de la nieve. Esos días de temporal, los telediarios y periódicos glosan sus contenidos con imágenes de naves industriales derrumbadas por su techo, marquesinas totalmente deformadas o coches atrapados por el doblamiento del techo de un parking.

Diseño de estructuras frente a nieve

A pesar de que la nieve es algo atípico en nuestro entorno, resulta imprescindible tener en cuenta el efecto de su carga en la fase de diseño de cualquier estructura expuesta a ese riesgo.

Desde el punto de vista de diseño, es especialmente importante tener conocimiento de las condiciones de carga máximas en las que puede trabajar una estructura sin peligro de colapsar y, para ello, hay que tener en consideración cuáles son las cargas a las que podría ser sometida para realizar un diseño adecuado.

Las normativas de cálculo de estructuras recogen las distintas cargas a las que pueden estar sometida la estructura, tanto cargas permanentes (peso propio de la estructura principalmente), como variables (viento, nieve y uso).

El Código Técnico de Edificación (CTE), marco normativo que regula las exigencias básicas de calidad de los edificios, o el Eurocódigo, norma europea de carácter voluntaria para el cálculo de estructuras, recogen cómo se ha de tener en cuenta la carga de la nieve en el diseño de una estructura.

Generalmente, la carga de nieve definida en las normas se aplica como una presión que depende principalmente de la zona geográfica donde se localiza la estructura, la forma de edificación, del ángulo que forma la estructura respecto a la horizontal y de la protección frente al viento de la misma.

La nieve es un fenómeno climático en el que el agua precipita en forma de pequeños cristales, y por tanto, según la forma en la que se encuentre, sus propiedades varían de acuerdo al grado de compactación, variando su densidad desde los 20kg/m3 en caso de nieve fresca fría, hasta 80-100 kg/m3 para nieve normal, llegando hasta 180 kg/m3 si la nieve está muy húmeda. Una vez que deja de nevar, la nieve sufre una rápida transformación, traducida en un aumento progresivo de su densidad.

Como se puede observar en la figura, la carga de nieve en Zaragoza se estima en unos 50kg/m2 para una superficie plana, lo que supondría unos 2,5m de espesor en condiciones de nieve fresca, y de medio metro en condiciones de nieve normal.

Las normativas obligan a verificar que el diseño de una estructura cumple los requisitos de estabilidad, resistencia, funcionalidad y durabilidad, mediante el procedimiento de la comprobación de los denominados estados límites, situaciones que no deben ser superadas y que si superan no cumple la función para la que fue diseñada, relacionadas con el confort (estado de servicio) o relacionadas con posibles riesgos para las personas (estado último).

Aunque cuando una estructura colapsa o falla el diseño puede ser uno de los posibles orígenes del fallo, existen otros factores a tener en cuenta como el uso de materiales incorrectos, la mala ejecución de la obra o el mal mantenimiento de la estructura.

En resumen, es muy importante incorporar en el diseño de una estructura las cargas meteorológicas, aunque, a priori, parezcan poco probables a tenor de su futura ubicación. A este respecto, el cumplimiento de la norma e identificar las cargas correctas a las que está sometida la estructura permitirá evitar cualquier fallo estructural independientemente de borrascas o temporales repentinos. Colaborar en estas labores con profesionales e ingenierías de reconocido prestigio, como muchas de las que despliegan su actividad en Aragón, es siempre garantía de un buen diseño estructural.