Papel de los ingenieros estructurales en el diseño de edificios resistentes a terremotos

07 noviembre 2022

Como alguien que ha experimentado de primera mano la devastación que puede causar un terremoto, un ingeniero estructural siempre estaría interesado en aprender cómo se pueden diseñar los edificios para soportar mejor estos desastres naturales.

Cuando ocurre un terremoto, no es solo el temblor del suelo lo que puede causar daños y destrucción, los objetos dentro de los edificios también pueden ser peligrosos.

Este fue sin duda el caso durante el terremoto de Tohoku de 2011 en Japón, cuando innumerables artículos cayeron de los estantes o se desprendieron de las paredes, hiriendo a personas y causando daños adicionales a la propiedad. Entonces, ¿cuál es el papel de los ingenieros estructurales en el diseño de edificios que puedan resistir terremotos?

1. Comprender las cargas que deben resistirse

Cuando ocurre un terremoto, lo primero que debe asegurarse es que su edificio pueda resistir el temblor. Ahí es donde entran los ingenieros estructurales.

Son los expertos que analizan las cargas que debe resistir un edificio y diseñan los elementos estructurales para realizar el trabajo. En el caso de un sismo, las cargas que se deben resistir son las fuerzas laterales ejercidas por el suelo en movimiento.

Las cargas sísmicas generalmente se cuantifican utilizando el valor de aceleración máxima del suelo (PGA). Esta es una medida de la aceleración máxima del suelo durante un terremoto, expresada en términos de g, la aceleración debida a la gravedad (9,81 ms2).

El valor de PGA se utiliza para determinar la fuerza lateral de diseño que debe resistir el edificio. Luego, la fuerza lateral de diseño se usa para dimensionar los elementos estructurales, como las columnas, las vigas y las paredes.

La fuerza lateral que actúa sobre un edificio durante un terremoto puede ser bastante grande. Por ejemplo, el valor de PGA para el terremoto de Northridge de 1994 fue de 1,4 g.

Esto significa que la fuerza lateral que actuaba sobre un edificio era 1,4 veces la fuerza de la gravedad. Para diseñar un edificio que pueda resistir las fuerzas laterales de un terremoto, los ingenieros primero deben comprender el comportamiento del suelo.

El tipo de suelo sobre el que se construye un edificio tiene una gran influencia en cómo responderá el edificio al temblor.

Por ejemplo, los edificios construidos sobre suelos blandos, como arena o barro, experimentarán fuerzas laterales mucho mayores que los construidos sobre suelos rígidos, como rocas.

Esto se debe a que los suelos blandos tienden a amplificar el movimiento del suelo, mientras que los suelos rígidos tienden a amortiguarlo. Los ingenieros utilizan una variedad de métodos para determinar el tipo de suelo y sus propiedades.

Una vez que se conoce el tipo de suelo, el ingeniero puede diseñar los cimientos y la superestructura para resistir las fuerzas laterales que se ejercerán sobre el edificio durante un terremoto.

Lo más importante que debe recordar es que los terremotos son impredecibles y pueden ocurrir en cualquier momento.

Por eso es tan importante tener un edificio bien diseñado que pueda soportar los temblores. Si alguna vez te encuentras en un terremoto, te alegrarás de haberlo hecho.

2. Diseño para fuerza y ​​ductilidad

Los ingenieros estructurales son responsables del diseño y análisis de estructuras que sean seguras, eficientes y económicas. A menudo trabajan con arquitectos y otros ingenieros para diseñar y desarrollar planes para nuevos proyectos de construcción.

Una parte clave de su trabajo es garantizar que las estructuras que diseñan puedan soportar las cargas que se les impondrán, incluidas las fuerzas creadas por los terremotos. Los terremotos pueden causar grandes daños a los edificios y otras estructuras.

Por eso es tan importante que los ingenieros estructurales diseñen edificios que puedan soportar las sacudidas y la fuerza de los terremotos. Hay varias formas en que los ingenieros pueden hacer esto, incluido el uso de tipos especiales de materiales y métodos de construcción.

Una forma de hacer que un edificio sea más resistente al daño de un terremoto es usar tipos especiales de materiales que están diseñados para flexionarse y absorber la energía del temblor.

Estos materiales se denominan "aislantes de base" y a menudo se utilizan en la construcción de nuevos edificios en áreas propensas a terremotos.

Otra forma de diseñar un edificio resistente a terremotos es usar una técnica llamada "construcción de marcos resistentes a momentos".

Este tipo de construcción utiliza una serie de vigas y columnas que están conectadas de manera que les permite resistir la fuerza de la sacudida.

Esta técnica se utiliza a menudo en la construcción de edificios altos. También existen métodos de construcción especiales que se pueden usar para ayudar a los edificios a resistir la fuerza de los terremotos.

Uno de estos se llama "hincado de pilotes". Este método consiste en clavar grandes varillas de metal en el suelo cerca del edificio.

Las varillas ayudan a estabilizar el edificio y evitan que se derrumbe. Los ingenieros estructurales juegan un papel vital en el diseño de edificios y otras estructuras.

Utilizan sus conocimientos de física e ingeniería para asegurarse de que las estructuras que diseñan puedan resistir las fuerzas que se les impondrán. Esto incluye la fuerza de los terremotos.

Al diseñar teniendo en cuenta la resistencia y la ductilidad, los ingenieros pueden ayudar a proteger a las personas y las propiedades del daño que pueden causar los terremotos.

3. Uso de materiales y métodos de construcción resistentes a terremotos

Cuando se trata de edificios resistentes a terremotos, no existe una solución única para todos. El tipo de edificio, su ubicación y el suelo local y las condiciones sísmicas juegan un papel en la determinación del mejor diseño resistente a terremotos.

Pero en todos los casos, el objetivo es diseñar un edificio que pueda soportar la sacudida de un terremoto sin derrumbarse. Los ingenieros estructurales son expertos en el diseño de edificios que pueden resistir las fuerzas de los terremotos.

Utilizan una variedad de materiales y métodos de construcción resistentes a los terremotos para lograr este objetivo. Un material común resistente a los terremotos es el acero.

El acero es fuerte y dúctil, lo que significa que puede deformarse bajo tensión sin romperse. Esto lo hace ideal para su uso en construcciones resistentes a terremotos.

Otro material común resistente a los terremotos es el concreto. El hormigón es un material muy fuerte, pero no es muy dúctil.

Esto significa que puede agrietarse bajo el estrés de un terremoto. Para evitar esto, los edificios de hormigón se diseñan con un refuerzo especial que ayuda a resistir las fuerzas de un terremoto.

Hay muchos métodos diferentes de construcción resistente a terremotos que se pueden utilizar. El método más común se llama aislamiento de base.

En este método, el edificio se construye sobre una base que está diseñada para aislarlo de las sacudidas del suelo. Esto se puede lograr con soportes especiales o haciendo flotar el edificio sobre una capa de aire o agua.

El aislamiento de base a menudo se usa en combinación con otros métodos de construcción resistentes a terremotos. Por ejemplo, se puede construir un edificio con un marco de hormigón y luego agregarle soportes de aislamiento de base.

No importa qué materiales y métodos de construcción se utilicen, el objetivo es siempre el mismo:

diseñar un edificio seguro y confiable que pueda resistir el temblor de un terremoto.

4. Proporcionar Redundancia en el Sistema Estructural

Los ingenieros estructurales son los que ayudan a diseñar edificios que puedan resistir terremotos. Al proporcionar redundancia en el sistema estructural, pueden ayudar a reducir el riesgo general de colapso.

5. Garantizar el mantenimiento adecuado de los edificios

Sí, los ingenieros estructurales juegan un papel vital en el diseño de edificios que puedan resistir terremotos.

Al comprender los principios de cómo funcionan los terremotos y cómo afectan a los edificios, los ingenieros pueden diseñar estructuras resistentes a las fuerzas de un terremoto.

Además de diseñar nuevos edificios, los ingenieros estructurales también juegan un papel importante en la modernización de edificios existentes para hacerlos más resistentes a los terremotos.

Al comprender las cargas que se deben resistir, diseñar para la resistencia y la ductilidad, usar materiales y métodos de construcción resistentes a los terremotos, brindar redundancia en el sistema estructural y garantizar el mantenimiento adecuado de los edificios, ayudan a garantizar que estas estructuras puedan resistir las sacudir el suelo y evitar el colapso.




Fuente: The Constructor

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