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Cómo se diseñan los Edificios Antisísmicos

Cómo se diseñan los Edificios Antisísmicos

Cómo se diseñan los Edificios Antisísmicos: A lo largo de la historia, hemos construido estructuras y ciudades impresionantes 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, quitar vidas y costar enormes cantidades de dinero por pérdida y reparación.

Índice

    Cómo se diseñan los Edificios Antisísmicos

    Según el Centro Nacional de Información sobre Terremotos, cada año hay un promedio de 20.000 terremotos, de los que 16 son desastres mayores. El 20 de septiembre de 2017, una magnitud de 7,1 sacudió la capital de México y mató a unas 230 personas. Al igual que en el caso de otros terremotos, los daños no fueron causados por el terremoto en sí, sino por el colapso de edificios con personas dentro de ellos, haciendo de los edificios a prueba de terremotos una necesidad.

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

    Cómo los terremotos afectan a los edificios

    Cómo se diseñan los Edificios Antisísmicos: Antes de mirar las características, es importante entender cómo los terremotos afectan a 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 generalmente están equipados para manejar las fuerzas verticales de su peso y gravedad, no pueden manejar las fuerzas de lado a lado emitidas por los terremotos.

    Como los terremotos afectan a los edificios

    Esta carga horizontal vibra paredes, suelos, columnas, vigas y los conectores que las mantienen unidas. La diferencia de movimiento entre la parte inferior y la parte superior de los edificios ejerce un estrés extremo, haciendo que el marco de apoyo se rompa y toda la estructura colapse.

    Cómo Construir un edificio a prueba de terremotos

    Para diseñar edificios resistentes a los terremotos, los ingenieros deben reforzar la estructura y resistir las fuerzas de los terremotos.

    Dado que los terremotos liberan energía que empuja sobre un edificio desde una dirección, la estrategia es que el edificio empuje en sentido contrario. Estos son algunos de los métodos utilizados para ayudar a los edificios a resistir los terremotos.

    1. Crear una base flexible

    Una forma de resistir las fuerzas terrestres es «levantar» la base del edificio sobre la tierra. El aislamiento de la base implica la construcción de un edificio en la parte superior de 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.

    2. Contrarresta las fuerzas con amortiguación

    Es posible que no sepa que los ingenieros también los utilizan para hacer edificios resistentes a terremotos. Al igual que su uso en los coches, 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

    Cómo se diseñan los Edificios Antisísmicos: El primer método consiste en colocar amortiguadores en cada piso del edificio entre las columnas y las vigas. Cada amortiguador consta de una cabeza de pistón en un cilindro lleno de aceite de silicona. Cuando ocurre un terremoto, el edificio transfiere energía de vibración al pistón, que lo empuja hacia el aceite. La energía se convierte en calor, disipando la fuerza de vibración.

    Poder del péndulo

    Cómo se diseñan los Edificios Antisísmicos: Otro método de amortiguación es la potencia del péndulo, utilizado principalmente en rascacielos. Los ingenieros suspenden una bola grande con cables de acero con un sistema hidráulico en la parte superior del edificio. Cuando el edificio comienza el balanceo, la pelota actúa como péndulo y se mueve en la dirección opuesta para estabilizar la dirección. Al igual que la amortiguación, estas características se ajustan para que coincidan y contrarresten la frecuencia del edificio en caso de terremoto.

    3. Proteja los edificios de las vibraciones

    En lugar de contrarrestar las fuerzas, los investigadores están experimentando con maneras en que los edificios pueden desviar y desviar la energía de los terremotos por completo. Apodada la «capa de invisibilidad sísmica», esta innovación consiste en crear un manto de 100 anillos concéntricos de plástico y hormigón y enterrarlo al menos tres pies debajo de la base del edificio.

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

    4. Reforzar la estructura del edificio

    Para resistir el colapso, los edificios necesitan redistribuir las fuerzas que viajan a través de ellos durante un evento sísmico. Las paredes de cizallamiento, los soportes cruzados, los diafragmas y los marcos que resisten los momentos son fundamentales para reforzar un edificio.

    Las paredes de cizallado 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 de cizallado a menudo son soportadas por llaves transversales diagonales. Estos haces de acero tienen la capacidad de soportar la compresión y la tensión, lo que ayuda a contrarrestar la presión y empujar las fuerzas de nuevo a la base.

    Cómo se diseñan los Edificios Antisísmicos: Los diafragmas son una parte central de la estructura de un edificio. Constando de los pisos del edificio, el techo y las cubiertas colocadas sobre ellos, los diafragmas ayudan a eliminar la tensión del suelo y empujar la fuerza a las estructuras verticales del edificio.

    Los marcos que resisten los momentos proporcionan más flexibilidad en el diseño de un edificio. Esta estructura se coloca entre las juntas del edificio y permite que las columnas y vigas se doblen mientras las articulaciones permanecen rígidas. Por lo tanto, el edificio es capaz de resistir las fuerzas más grandes de un terremoto, al tiempo que permite a los diseñadores más libertad para organizar elementos de construcción.

    Materiales resistentes a terremotos

    Mientras que los amortiguadores, péndulos y «capas de invisibilidad» pueden ayudar a disipar la energía hasta cierto punto, 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 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 también es 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 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. A medida que avanza la tecnología y los materiales, todavía no es posible que la construcción resista por completo un potente terremoto ileso. Sin embargo, si un edificio es capaz de permitir que sus ocupantes escapen sin colapsar y salva vidas y comunidades, podemos considerar que es un gran éxito.

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