a lo largo de la historia, hemos construido impresionantes estructuras y ciudades solo 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 cuesta enormes cantidades de dinero para la pérdida y reparación.
de acuerdo con el Centro Nacional de información sísmica, hay un promedio de 20,000 terremotos cada año -16 de ellos son grandes desastres., El 20 de septiembre de 2017, una magnitud 7.1 sacudió la capital de México y mató a aproximadamente 230 personas. Al igual que en el caso de otros terremotos, el daño no fue causado por el terremoto en sí, sino por el colapso de edificios con personas dentro de ellos, haciendo que los edificios a prueba de terremotos sean una necesidad.
en las últimas décadas, los ingenieros han introducido nuevos diseños y materiales de construcción para equipar mejor los edificios para resistir terremotos. Siga leyendo para aprender cómo se diseñan los edificios a prueba de terremotos hoy en día.,
cómo los terremotos impactan los edificios
antes de mirar las características, es importante entender cómo los terremotos impactan las estructuras hechas por el hombre. Cuando ocurre un terremoto, envía ondas de choque a través del suelo en intervalos cortos y rápidos en todas las direcciones diferentes. Mientras que los edificios generalmente están equipados para manejar fuerzas verticales de su peso y gravedad, no pueden manejar fuerzas de lado a lado emitidas por terremotos.
esta carga horizontal vibra paredes, pisos, 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 una tensión extrema, causando la ruptura del marco de soporte y el colapso de toda la estructura.
cómo hacer un edificio A Prueba de terremotos
para diseñar un edificio a prueba de terremotos, los ingenieros deben reforzar la estructura y contrarrestar las fuerzas de un terremoto. Dado que los terremotos liberan energía que empuja a 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.,
crear una base Flexible
Una 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 efectivamente a absorber las ondas sísmicas y evitar que viajen a través de un edificio.
Contrafuerzas con amortiguación
es posible que tenga en cuenta que los automóviles tienen amortiguadores., Sin embargo, es posible que no sepa que los ingenieros también los utilizan para hacer 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 disminuir la velocidad. Esto se logra de dos maneras: dispositivos de control vibracional y amortiguadores de péndulo.
dispositivos de control vibracional
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. Los ingenieros suspenden una gran bola con cables de acero con un sistema hidráulico en la parte superior del edificio. Cuando el edificio comienza el balanceo, la bola actúa como un péndulo y se mueve en la dirección opuesta para estabilizar la dirección., Al igual que la amortiguación, estas características se ajustan para igualar y contrarrestar la frecuencia del edificio en caso de un terremoto.
Proteja los edificios de las vibraciones
en lugar de contrarrestar las fuerzas, los investigadores están experimentando con formas en que los edificios pueden desviar y redirigir la energía de los terremotos por completo. Apodado el «manto de invisibilidad sísmica», esta innovación consiste en crear un manto de 100 anillos concéntricos de plástico y concreto y enterrarlo al menos tres pies debajo de los cimientos 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, son esencialmente canalizados lejos del edificio y disipados en las placas en el suelo.
reforzar la estructura del edificio
para soportar el colapso, los edificios necesitan redistribuir las fuerzas que viajan a través de ellos durante un evento sísmico. Las paredes de corte, los tirantes cruzados, los diafragmas y los marcos resistentes al momento son fundamentales para reforzar un edificio.,
los muros 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 de corte a menudo están apoyadas por tirantes transversales diagonales. Estas vigas de acero tienen la capacidad de soportar la compresión y la tensión, lo que ayuda a contrarrestar la presión y las fuerzas de empuje hacia la base.
los diafragmas son una parte central de la estructura de un edificio., Compuestos por los pisos del edificio, el techo y las cubiertas colocadas sobre ellos, los diafragmas ayudan a eliminar la tensión del piso y empujan la fuerza a las estructuras verticales del edificio.
Los marcos resistentes a 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 juntas 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 los elementos del edificio.,
materiales resistentes a terremotos
mientras que los amortiguadores, péndulos y «capas de invisibilidad» pueden ayudar a disipar la energía en cierta 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 tensiones. Los edificios modernos a menudo se construyen 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
Los científicos e ingenieros están desarrollando nuevos materiales de construcción con una retención de forma aún mayor. Las innovaciones como las aleaciones con memoria de forma tienen la capacidad de soportar grandes esfuerzos 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 los 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. El bambú y los materiales impresos en 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 avanzan la tecnología y los materiales son hoy en día, todavía no es posible para la construcción para soportar completamente un terremoto de gran alcance 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.