CÓMO SE DISEÑAN LOS EDIFICIOS A PRUEBA DE TERREMOTOS

A lo largo de la historia, hemos construido impresionantes estructuras y ciudades sólo para que se encuentren con las fuerzas de la naturaleza. Los terremotos son una de las fuerzas más destructivas de la Tierra: las ondas sísmicas en todo el suelo pueden destruir edificios, tomar vidas y costar enormes cantidades de dinero por pérdida y reparación.

Según el Centro Nacional de Información sobre Terremotos, hay un promedio de 20.000 terremotos cada año, 16 de ellos son desastres mayores. El 20 de septiembre de 2017, una magnitud 7.1 sacudió la capital de México y mató a aproximadamente 230 personas. Al igual que con otros terremotos, los daños no fueron causados por el terremoto en sí, sino por el colapso de los edificios con personas dentro de ellos, por lo que los edificios a prueba de terremotos son una necesidad.

Durante las últimas décadas, los ingenieros han introducido nuevos diseños y materiales de construcción para equipar mejor los edificios para resistir terremotos. Siga leyendo para saber cómo se diseñan los edificios a prueba de terremotos hoy en día.

Cómo los terremotos impactan en los edificios:

Antes de examinar las características, es importante entender cómo los terremotos afectan las estructuras artificiales. Cuando se produce un terremoto, envía ondas de choque por todo el suelo en intervalos rápidos cortos en todas las direcciones diferentes. Mientras que los edificios están generalmente equipados para manejar las fuerzas verticales de su peso y gravedad, no pueden manejar las fuerzas de lado a lado emitidas por los terremotos.

Esta carga horizontal vibra paredes, suelos, columnas, vigas y los conectores que los mantienen unidos. La diferencia de movimiento entre la parte inferior y la parte superior de los edificios ejerce una tensión extrema, haciendo que el marco de soporte se rompa y toda la estructura se derrumbe.

¡Cómo hacer un edificio a prueba de terremotos?

Para diseñar un edificio a prueba de terremotos, los ingenieros necesitan reforzar la estructura y contrarrestar las fuerzas de un terremoto. Dado que los terremotos liberan energía que empuja en un edificio desde una dirección, la estrategia es hacer que el edificio empuje en sentido contrario. Estos son algunos de los métodos utilizados para ayudar a los edificios a resistir terremotos.

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        Crear una Fundación Flexible

forma de resistir las fuerzas terrestres es "levantar" los cimientos del edificio sobre la tierra. El aislamiento de la base implica la construcción de un edificio sobre almohadillas flexibles hechas de acero, caucho y plomo. Cuando la base se mueve durante el terremoto, los aisladores vibran mientras la estructura en sí permanece estable. Esto ayuda eficazmente a absorber las ondas sísmicas y evitar que viajen a través de un edificio.

        Contrafuerzas con amortiguación

Usted puede ser consciente de que los coches tienen amortiguadores. Sin embargo, es posible que no sepa que los ingenieros también los utilizan para crear edificios resistentes a los terremotos. Al igual que su uso en automóviles, los amortiguadores reducen la magnitud de las ondas de choque y ayudan a los edificios a reducir la velocidad. Esto se logra de dos maneras: dispositivos de control vibratorio y amortiguadores de péndulo.

       Dispositivos de control vibratorio

El primer método consiste en colocar amortiguadores en cada nivel de un edificio entre una columna y una viga. Cada amortiguador consta de cabezas de pistón dentro de un cilindro lleno de aceite de silicona. Cuando se produce un terremoto, el edificio transfiere la energía de vibración a los pistones, empuja contra el aceite. La energía se transforma en calor, disipando la fuerza de las vibraciones.

Potencia del péndulo

Otro método de amortiguación es la potencia del péndulo, utilizada principalmente en rascacielos. Cuando el edificio comienza el balanceo, la pelota actúa como un péndulo y se mueve en la dirección opuesta para estabilizar la dirección. Al igual que la amortiguación, estas características están ajustadas para igualar y contrarrestar la frecuencia del edificio en caso de un terremoto.

     Escudo de edificios de vibraciones

En lugar de simplemente contrarrestar las fuerzas, los investigadores están experimentando con formas en que los edificios pueden desviar y redirigir la energía de los terremotos por completo. Apodada la "capa de invisibilidad sísmica", esta innovación implica crear una capa de 100 anillos de plástico y hormigón concéntricos y enterrarla al menos tres pies bajo los cimientos del edificio.

A medida que las ondas sísmicas entran en los anillos, se ven obligados a moverse a través de los anillos exteriores para un viaje más fácil. Como resultado, se canalizan esencialmente lejos del edificio y se disipan en las placas en el suelo.

 Reforzar la estructura del edificio

los edificios necesitan redistribuir las fuerzas que viajan a través de ellos durante un evento sísmico. Las paredes cortantes, los frenos cruzados, los diafragmas y los marcos que resisten el momento son fundamentales para reforzar un edificio.

Las paredes cortantes son una tecnología de construcción útil que ayuda a transferir las fuerzas sísmicas. Hechas de paneles, estas paredes ayudan a un edificio a mantener su forma durante el movimiento. Las paredes cortantes a menudo son soportadas por llaves transversales diagonales. Estas vigas de acero tienen la capacidad de soportar la compresión y la tensión, lo que ayuda a contrarrestar la presión y empujar las fuerzas de vuelta a la base.

Los diafragmas son una parte central de la estructura de un edificio. Compuesto por los pisos del edificio, el techo y las cubiertas colocadas sobre ellos, los diafragmas ayudan a eliminar la tensión del suelo y empujan la fuerza a las estructuras verticales del edificio.

Esta estructura se coloca entre las juntas del edificio y permite que las columnas y vigas se doblen mientras las juntas permanecen rígidas. Por lo tanto, el edificio es capaz de resistir las fuerzas más grandes de un terremoto, mientras que permite a los diseñadores más libertad para organizar los elementos del edificio.

Materiales resistentes a terremotos

Mientras que los amortiguadores, péndulos y "capas de invisibilidad" pueden ayudar a disipar la energía en una medida, los materiales utilizados en un edificio son igualmente responsables de su estabilidad.

                     Acero y madera

Para que un material de construcción resista el estrés y la vibración, debe tener una alta ductilidad, la capacidad de sufrir grandes deformaciones y tensión. Los edificios modernos a menudo están construidos con acero estructural, un componente de acero que viene en una variedad de formas que permiten que los edificios se doblen sin romperse. La madera es también un material dúctil sorprendente debido a su alta resistencia en relación con su estructura ligera.

Materiales innovadores

Científicos e ingenieros están desarrollando nuevos materiales de construcción con una retención de forma aún mayor. Innovaciones como las aleaciones de memoria de forma tienen la capacidad de soportar una tensión pesada y volver a su forma original, mientras que la envoltura de plástico reforzada con fibra, hecha por una variedad de polímeros, se puede envolver alrededor de las columnas y proporcionar hasta un 38% más de resistencia y Ductilidad.

Los ingenieros también están recurriendo a elementos naturales. Las fibras pegajosas pero rígidas de los mejillones y la relación fuerza-tamaño de la seda de araña tienen capacidades prometedoras en la creación de estructuras. Los materiales impresos en bambú y 3D también pueden funcionar como estructuras ligeras y entrelazadas con formas ilimitadas que potencialmente pueden proporcionar una resistencia aún mayor para los edificios.

A lo largo de los años, ingenieros y científicos han ideado técnicas para crear algunos edificios eficaces a prueba de terremotos. Como avanzada la tecnología y los materiales son hoy en día, todavía no es posible para la construcción para soportar completamente un poderoso terremoto ileso. Aun así, si un edificio es capaz de permitir que sus ocupantes escapen sin derrumbar y salva vidas y comunidades, podemos considerar que es un gran éxito.