Articulo de referencia

Estructuras resistentes a los terremotos

Modelo de la Gaiola pombalina (jaula pombalina), una estructura arquitectónica de madera resistente a los terremotos desarrollada en Portugal en el siglo XVIII para la reconstru...

Modelo de la Gaiola pombalina (jaula pombalina), una estructura arquitectónica de madera resistente a los terremotos desarrollada en Portugal en el siglo XVIII para la reconstrucción del centro pombalino de Lisboa después del devastador terremoto de Lisboa de 1755.

Las estructuras sismorresistentes o asísmicas están diseñadas para proteger los edificios, en mayor o menor medida, de los terremotos . Si bien ninguna estructura puede ser completamente inmune a los daños sísmicos, el objetivo de la ingeniería sísmica es construir estructuras que se comporten mejor durante la actividad sísmica que sus contrapartes convencionales. Según los códigos de construcción , las estructuras sismorresistentes están diseñadas para soportar el terremoto más grande con una probabilidad determinada que pueda ocurrir en su ubicación. Esto significa que la pérdida de vidas debe minimizarse evitando el colapso de los edificios en caso de terremotos poco frecuentes, mientras que la pérdida de funcionalidad debe limitarse en caso de terremotos más frecuentes. [ 1 ]

Para combatir la destrucción causada por los terremotos, el único método disponible para los arquitectos de la antigüedad era construir sus estructuras emblemáticas para que perduraran, a menudo haciéndolas excesivamente rígidas y resistentes .

Actualmente, existen diversas filosofías de diseño en ingeniería sísmica, que utilizan resultados experimentales, simulaciones por computadora y observaciones de terremotos pasados ​​para ofrecer el desempeño requerido ante la amenaza sísmica en el sitio de interés. Estas abarcan desde dimensionar adecuadamente la estructura para que sea lo suficientemente fuerte y dúctil para resistir el temblor con daños aceptables, hasta equiparla con aislamiento de base o utilizar tecnologías de control de vibraciones estructurales para minimizar las fuerzas y deformaciones. Si bien el primer método es el que se aplica habitualmente en la mayoría de las estructuras sismorresistentes, las instalaciones importantes, los monumentos y los edificios del patrimonio cultural utilizan técnicas de aislamiento o control más avanzadas (y costosas) para resistir fuertes temblores con daños mínimos. Ejemplos de estas aplicaciones son la Catedral de Nuestra Señora de los Ángeles y el Museo de la Acrópolis .

Se presentan algunas de las nuevas tendencias y/o proyectos en el campo de las estructuras de ingeniería sísmica.

Materiales de construcción

Según estudios realizados en Nueva Zelanda, relacionados con los terremotos de Christchurch de 2011 , el hormigón prefabricado diseñado e instalado de acuerdo con los códigos modernos tuvo un buen desempeño. [ 2 ] Según el Instituto de Investigación de Ingeniería Sísmica , los edificios de paneles prefabricados tuvieron buena durabilidad durante el terremoto de Armenia, en comparación con los paneles de marco prefabricados. [ 3 ]

Refugio antisísmico

Una empresa constructora japonesa ha desarrollado un refugio cúbico de seis pies, presentado como una alternativa para proteger un edificio entero contra terremotos. [ 4 ]

Pruebas simultáneas en mesa vibratoria

Las pruebas simultáneas en mesa vibratoria de dos o más modelos de edificios constituyen una forma vívida, convincente y eficaz de validar experimentalmente las soluciones de ingeniería sísmica .

Así, dos casas de madera construidas antes de la adopción del Código de Construcción Japonés de 1981 fueron trasladadas a E-Defense [ 5 ] para su ensayo. Una de las casas fue reforzada para mejorar su resistencia sísmica, mientras que la otra no. Estos dos modelos se colocaron en la plataforma E-Defense y se ensayaron simultáneamente. [ 6 ]

Solución combinada para el control de vibraciones

Primer plano del estribo del edificio de servicios municipales reforzado sísmicamente en Glendale, California.
Edificio de Servicios Municipales reforzado sísmicamente en Glendale.

Diseñado por el arquitecto Merrill W. Baird de Glendale, en colaboración con AC Martin Architects de Los Ángeles, el Edificio de Servicios Municipales en 633 East Broadway, Glendale, se completó en 1966. [ 7 ] Ubicado en un lugar destacado en la esquina de East Broadway y Glendale Avenue, este edificio cívico sirve como un elemento heráldico del centro cívico de Glendale.

En octubre de 2004, Architectural Resources Group (ARG) fue contratada por Nabih Youssef & Associates, ingenieros estructurales, para prestar servicios relacionados con una evaluación del patrimonio histórico del edificio debido a una propuesta de refuerzo sísmico.

En 2008, el Edificio de Servicios Municipales de la ciudad de Glendale, California, fue reforzado sísmicamente utilizando una innovadora solución combinada de control de vibraciones: la cimentación elevada existente del edificio se colocó sobre apoyos de caucho de alta amortiguación .

Sistema de paredes de placas de acero

Muros de corte de placas de acero acopladas, Seattle
El edificio del hotel Ritz-Carlton / JW Marriott que incorpora el avanzado sistema de muros de corte de placas de acero, Los Ángeles.

Un muro de corte de placas de acero (SPSW) consiste en placas de relleno de acero delimitadas por un sistema de columnas y vigas. Cuando dichas placas de relleno ocupan cada nivel dentro de un vano enmarcado de una estructura, constituyen un sistema SPSW. [ 8 ] Si bien la mayoría de los métodos de construcción sismorresistentes se adaptan de sistemas más antiguos, el SPSW se inventó específicamente para resistir la actividad sísmica. [ 9 ]

El comportamiento del SPSW es ​​análogo al de una viga de placa vertical en voladizo desde su base. Al igual que las vigas de placa, el sistema SPSW optimiza el rendimiento de los componentes aprovechando el comportamiento posterior al pandeo de los paneles de relleno de acero.

El edificio del hotel Ritz-Carlton/JW Marriott, que forma parte del complejo LA Live en Los Ángeles , California, es el primer edificio en Los Ángeles que utiliza un avanzado sistema de muros de corte de placas de acero para resistir las cargas laterales de fuertes terremotos y vientos.

Mejora de la central nuclear Kashiwazaki-Kariwa

La central nuclear de Kashiwazaki-Kariwa , la mayor central nuclear del mundo por potencia eléctrica neta , se encontraba cerca del epicentro del terremoto de Chūetsu , de magnitud M w 6,6, el más fuerte de julio de 2007. [ 10 ] Esto provocó una parada prolongada para realizar una inspección estructural que indicó que se necesitaba una mayor protección antisísmica antes de poder reanudar las operaciones. [ 11 ]

El 9 de mayo de 2009, se reinició una unidad (la Unidad 7) tras las mejoras sísmicas . La prueba tuvo que durar 50 días. La planta había permanecido completamente cerrada durante casi 22 meses tras el terremoto.

Prueba sísmica de un edificio de siete pisos

Un devastador terremoto azotó un condominio de madera aislado en Japón . [ 12 ] El experimento se transmitió en vivo por internet el 14 de julio de 2009 para obtener información sobre cómo hacer que las estructuras de madera sean más fuertes y capaces de resistir grandes terremotos. [ 13 ]

El experimento Miki , realizado en el Centro de Investigación de Ingeniería Sísmica de Hyogo, es el experimento culminante del proyecto NEESWood, de cuatro años de duración, que recibe su principal apoyo del Programa de la Red para la Simulación de Ingeniería Sísmica (NEES) de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos .

«NEESWood busca desarrollar una nueva filosofía de diseño sísmico que proporcione los mecanismos necesarios para aumentar de forma segura la altura de las estructuras de madera en zonas sísmicas activas de Estados Unidos, así como mitigar los daños causados ​​por terremotos en estructuras de madera de baja altura», declaró Rosowsky, del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Texas A&M . Esta filosofía se basa en la aplicación de sistemas de amortiguación sísmica para edificios de madera. Dichos sistemas, que pueden instalarse en el interior de las paredes de la mayoría de los edificios de madera, incluyen una robusta estructura metálica , arriostramientos y amortiguadores rellenos de fluido viscoso .

Estructura superestructurada a prueba de terremotos

El sistema propuesto se compone de muros centrales, vigas de soporte incorporadas en el nivel superior, columnas exteriores y amortiguadores viscosos instalados verticalmente entre los extremos de las vigas de soporte y las columnas exteriores. Durante un terremoto, las vigas de soporte y las columnas exteriores actúan como arriostramientos y reducen el momento de vuelco en el núcleo, y los amortiguadores instalados también reducen el momento y la deflexión lateral de la estructura. Este innovador sistema puede eliminar las vigas y columnas interiores en cada piso, proporcionando así a los edificios espacios libres de columnas incluso en regiones de alta sismicidad. [ 14 ] [ 15 ]

Arquitectura antisísmica

El término «arquitectura sísmica» o «arquitectura antisísmica» fue introducido por primera vez en 1985 por Robert Reitherman. [ 16 ] La expresión «arquitectura antisísmica» se utiliza para describir un grado de expresión arquitectónica de resistencia sísmica o la implicación de la configuración, la forma o el estilo arquitectónicos en la resistencia sísmica. También se utiliza para describir edificios en los que las consideraciones de diseño sísmico influyeron en su arquitectura. Puede considerarse un nuevo enfoque estético en el diseño de estructuras en zonas propensas a sismos. [ 17 ]

Historia

Un artículo de Scientific American de mayo de 1884, "Edificios que resisten terremotos", describía los primeros esfuerzos de ingeniería como Shōsōin . [ 18 ]

Antes de que se mejoraran los códigos de construcción, los marcos de las puertas se consideraban el elemento más reforzado de los edificios y el lugar más seguro bajo el cual estar durante un terremoto. Esto ya no es una recomendación general, a pesar de la creencia errónea común en sentido contrario. [ 19 ] [ 20 ]

Véase también

Referencias

  1. Comité de Sismología (1999). Requisitos recomendados de fuerza lateral y comentarios . Asociación de Ingenieros Estructurales de California.
  2. "Precast New Zealand Inc: Hormigón prefabricado y problemas sísmicos" . Archivado del original el 21 de agosto de 2019. Consultado el 18 de mayo de 2015 .
  3. "Daños en edificios de paneles de hormigón prefabricado, comparando el comportamiento de edificios de paneles y estructura prefabricados (colapsados ​​en primer plano) y edificios de paneles prefabricados (en pie al fondo)" . Instituto de Investigación de Ingeniería Sísmica.
  4. "Refugio antisísmico con soporte para cama y toldo" .
  5. "Japón y EE. UU. colaborarán en la investigación sobre prevención de desastres | All American Patriots: Política, economía, salud, medio ambiente, energía y tecnología" . Archivado del original el 27 de septiembre de 2011. Consultado el 18 de junio de 2009 .
  6. neesit (17 de noviembre de 2007). "Prueba de mesa vibratoria en una casa de madera convencional (1)" vía YouTube.
  7. "División de Planificación – Ciudad de Glendale, CA" (PDF) . ci.glendale.ca.us .
  8. Kharrazi, MHK, 2005, "Método racional para el análisis y diseño de muros de placas de acero", Disertación doctoral, Universidad de Columbia Británica, Vancouver, Canadá,
  9. Reitherman, Robert (2012). Terremotos e ingenieros: una historia internacional . Reston, VA: ASCE Press. págs. 356–357 . ISBN  9780784410714Archivado del original el 26 de julio de 2012.
  10. "Los beneficios de Tepco se tambalean" . World Nuclear News. 31 de julio de 2007. Archivado del original el 30 de septiembre de 2007. Consultado el 1 de agosto de 2007 .
  11. Asahi.com. Un terremoto pone al descubierto el peligro de una central nuclear . 18 de julio de 2007.
  12. "Noticias y eventos del Instituto Politécnico Rensselaer" . 12 de octubre de 2007. Archivado del original el 12 de octubre de 2007.
  13. "Inicio – Manteniéndose firmes: Prueba final NEESWood 2009" . Fundación Nacional de Ciencias. 26 de septiembre de 2025.
  14. "Un estudio sobre los conceptos de diseño y ejecución de estructuras sismorresistentes de hormigón armado con superestructuras" (2016) por Kiarash Khodabakhshi ISBN 9783668208704
  15. "Diseño sísmico de un superestructura" (PDF) . Kajima Corporation . Consultado el 27 de octubre de 2017 .
  16. Reitherman, Robert (2-3 de agosto de 1985). Diez principios del diseño sísmico no estructural . Diseño para terremotos en los estados montañosos del oeste: un taller del AIA para arquitectos y profesionales de la construcción afines. Salt Lake City, UT.
  17. Llunji, Mentor (2016). Arquitectura sísmica: la arquitectura de estructuras resistentes a terremotos . Msproject. ISBN 9789940979409.
  18. Scientific American . Munn & Company. 31 de mayo de 1884. pág. 340. 
  19. "Terremoto | Protección personal/Barreras: No utilice las puertas" . Agencia Federal para el Manejo de Emergencias . Archivado del original el 26 de septiembre de 2023. Consultado el 2 de julio de 2024 .
  20. Canon, Gabrielle (6 de abril de 2024). "No te quedes en el marco de la puerta: qué hacer en caso de terremoto" . The Guardian . Consultado el 2 de julio de 2024 .