Dr. Edgar Tapia Hernández
Profesor-investigador de la UAM. Miembro de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica
www.smis.org.mx
FB: Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica A. C.
¿Es posible construir un edificio a prueba de terremotos?
• Existen diferencias entre los edificios resistentes a un terremoto, construidos para que se mantengan en pie a pesar de los daños, y los que son a prueba de terremotos, diseñados para sobrevivir al movimiento sin rasguños.
• El primero está reforzado para que no se caiga mientras la gente se sale, el segundo tiene diversas características que lo protegen cuando se mueve de un lado al otro.
• Este movimiento es común durante los terremotos, porque las ondas sísmicas y vibraciones provocan que los edificios se mezan en ángulos cada vez más extremos, hasta que se caen. Mientras más alto es el edificio, se moverán más sus últimos pisos. Si el edificio se mueve de tal manera que se dobla más allá de sus capacidades elásticas, se romperá.
• El principio de los edificios contra terremotos proviene de los sauces, conocidos por su resistencia. Por mucho que el viento los mueva, sólo los dobla, que es lo que se busca duplicar en una construcción. Los materiales que los componen no son los mismos, por ende se comportan distinto. La madera de los árboles se dobla, pero los ladrillos no.
• Para emularlo lo más posible, se integran materiales puros con la habilidad de expandirse y contraerse, bases que absorben la vibración y estructuras similares a las telarañas, para prevenir que los edificios se derrumben. Mismos que requieren una fuerte inversión. Haití no podía financiar edificaciones como esas. Muchas de las estructuras situadas en zonas proclives a terremotos en el mundo no son a prueba de ellos debido a su alto costo.
EJEMPLOS
• El Aeropuerto Sabiha Gökçen en Turquía, de más de 185 mil metros cuadrados es uno de los más seguros del mundo ante terremotos. El edificio no está atado a la tierra con cimientos comunes, sino sobre 300 aisladores, sobre los cuales el edificio rueda cuando hay movimiento de la tierra. Algo así como unos patines gigantes. Los aisladores absorben el shock mientras la estructura rueda de un lado al otro lentamente y soporta el impacto de una magnitud de hasta 8.0.
• Una estructura de 101 pisos llamada Taipei 101 en Taiwan está diseñada para sobrevivir no sólo terremotos, sino vientos con fuerza de tifón. Para lograrlo, contienen un péndulo gigante, de 662 toneladas suspendido adentro. Cuando ocurre un movimiento, la bola de acero se columpia junto al edificio, lo que neutraliza al movimiento.
• Otro ejemplo son las pruebas que lleva a cabo la compañía Air Danshin, de Japón de una vivienda que descansa sobre una bolsa de aire desinflada. Cuando los sensores de la bolsa detectan movimientos en la tierra, un compresor de aire llena la bolsa y levanta a la casa de su base en segundos. En sus fases iniciales de prueba el mecanismo funcionó, pero los expertos dudan que lo haga en incidentes de mayor magnitud.
• Para reproducir la resistencia de los cables y las telarañas, los ingenieros prueban con impresión en 3D, que puede esparcirse sobre una superficie en capas y por ende podría funcionar dentro de construcciones para crear estructuras fuertes y flexibles.
• Estas tecnologías son cada vez más comunes, pero no por eso su costo es menor. Restructurar un edificio de 213 metros cuadrados cuesta más de 17 mil dólares, por ejemplo, por lo que se han encontrado otras alternativas.
Japón y sus construcciones
• Japón es un país sísmicamente activo y tiene algunos de los estándares de construcción de terremotos más rigurosos del mundo.
• Gran parte del suelo en Japón es blando, por lo que se ven obligados a elegir entre dos opciones: mejorar el suelo de forma artificial -compactándolo-, o bien implementar una técnica conocida como aislamiento de base.
• Aunque los códigos de construcción se actualizan regularmente, en 1981 se produjo un cambio importante en la ley de normas de construcción. Los edificios construidos de acuerdo con el estándar anterior a 1981 se llaman » kyu-taishin » y los edificios construidos conforme al nuevo estándar se denominan » shin-taishin».
TAISHIN – LA RESISTENCIA SÍSMICA BÁSICA REQUERIDA POR LA LEY
• Las vigas, los pilares y las paredes son más gruesos para proporcionar mayor resistencia contra los terremotos.
• Debido a que no hay sistema de amortiguación, la estructura del edificio toma la fuerza bruta del terremoto. La sacudida se siente más violenta para los ocupantes del edificio. Es más fácil causar daños a las paredes y los muebles dentro de un apartamento. Cuanto más alto sea el piso, mayor será el grado de agitación.
• Los terremotos repetidos pueden ocasionar daños graves. Después de un gran terremoto (magnitud 7 o superior), el edificio puede requerir reparaciones a gran escala o reforzamiento adicional. También existe el riesgo de que el daño no sea reparable.
• Este método es adecuado para edificios de poca altura. Park Court Jingumae está construido a este método básico.
SEISHIN – CONTROL DE VIBRACIONES
• Esto es opcional y no requerido por la ley, pero se recomienda para edificios de gran altura.
• Los amortiguadores absorben parte de la energía del terremoto y reducen el temblor en algún grado. Esto es más caro que el método regular, pero menos costoso que menshin (aislamiento base).
MENSHIN – SISTEMA DE AISLAMIENTO BASE
• Esto es opcional y no es requerido por la ley. Es el método más costoso, pero también se considera que es el más seguro.
• La estructura del edificio está aislada del suelo. El resultado es una reducción de la fuerza de la sacudida – es mucho más lento y más suave, pero puede dar lugar a una sensación de mareo.
• Este método de construcción se utiliza a menudo en rascacielos y apartamentos de gran altura.
• Bliss Beige Jingumae se construye de esta manera. El edificio entero está en una base que no está unido a los bloques circundantes de la tierra. Esto significó que podrían utilizar el plasterwork muy decorativo y del hanchiku delicado en el pasillo que se puede utilizar raramente en tales usos.
El sistema de aislamiento base consiste en unidades de aislamiento con o sin componentes de aislamiento , donde:
• Las unidades de aislamiento son los elementos básicos de un sistema de aislamiento de base que están destinados a proporcionar el efecto de desacoplamiento antes mencionado a una estructura de construcción o no de construcción.
• Los componentes de aislamiento son las conexiones entre unidades de aislamiento y sus partes que no tienen ningún efecto de desacoplamiento propio.
• Las unidades de aislamiento podrían consistir en unidades cortantes o deslizantes.
• En el proceso de adaptación sísmica, algunos de los monumentos más prominentes de los EE.UU., por ejemplo Pasadena Ayuntamiento , San Francisco Ayuntamiento , Salt Lake City y County Building o LA Ayuntamiento fueron montados en sistemas de aislamiento de base .
• El aislamiento de la base también se utiliza en una escala más pequeña, a veces hasta una sola habitación en un edificio.
La investigación sobre el aislamiento de base
• A través de la Red George E. Brown, Jr. para Simulación de Ingeniería de Terremotos (NEES), los investigadores están estudiando el desempeño de los sistemas de aislamiento de base.
• El proyecto, una colaboración entre investigadores en la Universidad de Nevada, Reno ; Universidad de California, Berkeley ; Universidad de Wisconsin, Green Bay ; y la Universidad de Buffalo está llevando a cabo una evaluación estratégica de los obstáculos económicos, técnicos y procedimentales a la adopción generalizada del aislamiento sísmico en los Estados Unidos.
• Este proyecto involucra una mesa de sacudimiento de terremotos y pruebas híbridas en las instalaciones experimentales de NEES en la Universidad de California, Berkeley, y la Universidad de Buffalo, con el objetivo de comprender los límites de rendimiento final para examinar la propagación de fallas locales de aislamiento (por ejemplo, choque contra paradas, fallas de cojinetes, levantamiento) respuesta al nivel del sistema.
• Para los desarrolladores y compradores, la resistencia a terremotos es una cuestión de costo vs. seguridad.
• Para un comprador, si el tamaño es una prioridad, un apartamento antes de 1981 por lo general será más barato por metro cuadrado. Si la seguridad es una prioridad, entonces el comprador puede tener que sacrificar el tamaño para la seguridad.
• En Japón, muchos de los cambios a la ley de estándares de construcción a lo largo de los años fueron hechos después de terremotos significativos, así que podemos ver algunas enmiendas adicionales introducidas en el futuro.
