Los terremotos son una de las fuerzas más destructivas de la naturaleza. Las estructuras pueden sufrir daños graves cuando se produce un terremoto. Por eso, las cargas sísmicas deben tenerse en cuenta a la hora de diseñar estructuras, especialmente rascacielos.
recorramos el mundo juntos y descubramos las 5 mejores estructuras a prueba de terremotos y aprendamos cómo los edificios pueden diseñarse para resistir cargas sísmicas extremas.
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¿cómo ocurren los terremotos?,
como ingeniero, para facilitar la solución de un problema, es importante entender qué es. Entonces, ¿qué es exactamente un terremoto y cómo ocurren?
Todo el mundo conoce la existencia de placas tectónicas y cómo influyen en el movimiento de la corteza terrestre. Los terremotos ocurren cuando estas placas tectónicas se mueven o chocan entre sí y liberan grandes cantidades de energía. Esto se mide usando la escala de Richter.,
el movimiento de estas placas tectónicas generalmente se puede atribuir a la convección del manto, un fenómeno donde las corrientes cálidas del manto llevan placas de litosfera a lo largo como una cinta transportadora. También puede ser causada por la surgencia boyante del manto en las crestas del Océano medio. En este caso, la gravedad hace que la placa más alta en la cresta aleje la litosfera que se encuentra más lejos de la cresta. Otra causa puede ser el tirón de la losa; es un fenómeno donde las placas más viejas y frías se hunden en las zonas de subducción., Posteriormente, la placa de hundimiento más fría tira del resto de la placa más cálida detrás de ella.
El Profesor Iain Stewart, geólogo de la Universidad de Plymouth, explica cómo ocurren los terremotos y cómo afectan a las estructuras en este corto clip. Saber que las ondas irradian desde la base de una estructura a lo largo de todo su cuerpo es esencial en el diseño de edificios resistentes a los terremotos.,
uno de los elementos principales de cualquier edificio resistente a terremotos es el aislamiento de la base. Echemos un vistazo rápido a qué es exactamente esto.
¿qué es el aislamiento de la base?
el llamado aislamiento de bases es una técnica desarrollada por ingenieros para prevenir – o al menos minimizar – el daño a los edificios cuando se exponen a terremotos. Este tipo de sistemas se utilizan en todo el mundo y son más frecuentes en Nueva Zelanda, India, Japón, Italia y los Estados Unidos.
Las construcciones más tradicionales, como los edificios de base fija, tienden a construirse directamente sobre el suelo., Si bien esta es una buena práctica para lugares que no experimentan terremotos frecuentes, se recomienda encarecidamente en contra si no.
Cuando un terremoto golpea, el suelo (y el edificio unido a él) se mueve con el movimiento del terremoto, causando daños masivos al edificio. Para contrarrestar esto, la mayoría de los edificios a prueba de terremotos están aislados del suelo de alguna manera.
esto generalmente implica el uso de rodamientos flexibles o almohadillas conocidas como aisladores de base., Este tipo de sistemas se mueven durante un terremoto, pero se mueven para contrarrestar las fuerzas generadas por el movimiento del edificio.
Los aisladores de Base funcionan de manera similar a los sistemas de suspensión de automóviles, que permiten que un vehículo viaje sobre un terreno accidentado aislando el interior y absorbiendo el impacto de un terreno irregular, sin arrojar a los pasajeros dentro.
según el Centro de aprendizaje de Ciencias, » durante un terremoto, un edificio puede moverse alrededor de 11 pulgadas (300 mm) o más en relación con el suelo., Por lo tanto, el uso del aislamiento de la base también significa que debe haber una forma de movimiento durante un terremoto para ser acomodado. Esto generalmente significa que un» espacio sonajero «o» foso » debe colocarse alrededor del edificio para que el edificio no se estrelle contra algo cercano. Los servicios de construcción, como agua, alcantarillado y electricidad, deben diseñarse para acomodar este movimiento sin dañarse.»
mientras que el aislamiento de la base puede ser una gracia de ahorro para muchos edificios de ladrillo o piedra de mediana altura, y puede reforzar los de hormigón, no es adecuado para todo tipo de estructuras., Los aisladores de Base tienden a tener una capacidad limitada para hacer frente a la tensión.
esto significa que los edificios más altos tienen un riesgo muy real de volcarse o derrumbarse durante terremotos si tienen aisladores de base instalados. Para este tipo de edificios, se requieren otras medidas.
Los aisladores de Base tampoco son adecuados para algunos sitios debido a otras razones geotécnicas y geográficas., Por ejemplo, puede que no haya suficiente espacio para instalarlos.
también requieren suelo duro, no suelo blando, para operar con la máxima eficiencia.
¿cuáles son los diferentes tipos de terremotos?
un hecho Aleatorio sobre los terremotos: ¿sabía que hay alrededor de millones de terremotos cada año? Pero no se preocupe, la mayoría de estos son muy pequeños y prácticamente imperceptibles.
algunos de ellos, sin embargo, pueden ser increíblemente destructivos, desmoronando edificios y robando a la gente de sus vidas y medios de vida.,
Los terremotos generalmente caen bajo una de unas pocas categorías distintas. Estos son:
- terremotos Tectónicos.
- terremotos Volcánicos.
- colapsar terremotos.
- terremotos de explosión.
Los terremotos tectónicos ocurren en los límites de la placa tectónica. A veces, la fricción entre las placas tectónicas hace que se bloqueen y se vuelvan incapaces de moverse. Sin embargo, el resto de la placa continúa en movimiento, lo que conduce a una mayor presión en la sección bloqueada., Eventualmente, la sección bloqueada sucumbe a la presión y se rompe, las placas se mueven rápidamente, liberando energía y causando un terremoto.
Los terremotos volcánicos son terremotos que se producen cuando la actividad tectónica también causa actividad volcánica.
Los terremotos de colapso son terremotos menores que ocurren cuando algo como una mina o una caverna subterránea colapsa.
Los terremotos explosivos son cualquier forma de terremoto que es causado por una explosión masiva, como la detonación de un arma nuclear. Al igual que los terremotos de colapso, estos tienden a ser muy menores.,
Los terremotos también son causados a veces por la actividad humana, como la inyección de fluidos en pozos profundos, la excavación de minas y el llenado de grandes reservorios.
la fuerza relativa de todos los terremotos se mide utilizando la escala de Richter. Según Michigan Tech, los rangos típicos para varias magnitudes de terremotos incluyen: –
| magnitud | efectos del terremoto | número estimado Cada año |
| 2.5 o menos | generalmente no se siente, pero puede ser registrado por un sismógrafo., | 900,000 |
| 2.5 5.4 | a Menudo se siente, pero sólo causa daños menores. | 30,000 |
| 5.5 a 6.0 | Leve daño a los edificios y otras estructuras. | 500 |
| 6.1 a 6.9 | Puede causar mucho daño en muy poblados. | 100 |
| 7.0 a 7.9 | Gran terremoto. Daños graves. | 20 |
| 8.0 o superior | Gran terremoto. Puede destruir totalmente comunidades cerca del epicentro., | uno cada 5 a 10 años |
Si desea obtener más información sobre lo que son los terremotos, la entrada de la Enciclopedia Británica sobre este tema es bastante completa.
¿Cuáles son algunos de los mejores edificios a prueba de terremotos del mundo?
y así, sin más preámbulos, aquí están algunos de los mejores edificios a prueba de terremotos de todo el mundo. Esta lista dista mucho de ser exhaustiva y no está en un orden particular.
1., El aeropuerto Internacional Sabiha Gökçen es uno de los edificios más resistentes a terremotos del mundo
uno de los principales aeropuertos para servir a la histórica ciudad de Estambul, también pasa a ser uno de los edificios más resistentes a terremotos del mundo. Llamado Sabiha Gökçen, es uno de los dos aeropuertos internacionales en Estambul, Turquía, que se encuentra cerca de la falla de Anatolia del Norte.,
fue diseñado por la empresa de ingeniería Ove Arup para tener 300 sistemas aisladores de base que puedan soportar un terremoto de hasta un máximo de 8,0 Mw (magnitud de momento). Los aisladores de base pueden reducir las cargas sísmicas laterales en un 80%, lo que la convierte en una de las estructuras sísmicamente aisladas más grandes del mundo.
una de las principales características del aeropuerto que lo hace tan resistente a los terremotos es su llamado «dispositivo de péndulo de triple fricción».,
Architects Journal explica que » todo el edificio de la terminal se asienta sobre una plataforma que está, en gran medida, aislada del suelo. Esto permitió al equipo diseñar la terminal casi como si estuviera situada en un lugar no sísmico, e incluir características como grandes luces porque la plataforma y los dispositivos de péndulo significan que los movimientos laterales violentos del suelo apenas la afectarán.»
El cojinete de péndulo de triple fricción del aeropuerto fue fabricado por Earthquake Protection Systems (EPS)., Utilizan el principio de un péndulo básico para prolongar el aislamiento de una estructura durante eventos sísmicos graves.
Cuando un terremoto golpea la estructura, las estructuras a prueba de terremotos del aeropuerto se mueven con pequeños movimientos de péndulo. Los desplazamientos inducidos por terremotos ocurren principalmente en los rodamientos, por lo que las cargas laterales y los movimientos transmitidos a la estructura se reducen en gran medida.,
La Pirámide Transamerica realmente puede tomar un golpe y mantenerse de pie
La Pirámide Transamerica es una estructura icónica de la década de 1970 ubicada en la ciudad californiana de San Francisco, fallos de Andreas y Hayward. En 1989, el terremoto de Loma Prieta golpeó el área con una magnitud de 6.,9 Mw que causaron que la planta superior de la estructura se balanceara casi un pie (30 cm) de lado a lado durante más de un minuto, pero el edificio se mantuvo alto e intacto.
esta hazaña de resistencia sísmica se puede atribuir a la base de acero y concreto de 52 pies de profundidad que está diseñada para moverse con cargas sísmicas. Las cargas verticales y horizontales están soportadas por un sistema de armadura único por encima del primer nivel, con marcos interiores que se extienden hasta el nivel 45., La compleja combinación de estos sistemas estructurales hace que el edificio sea resistente a los movimientos torsionales y permite la absorción de grandes fuerzas de cizallamiento de la base horizontal.
El Burj Khalifa, está especialmente diseñado para resistir terremotos
Este rascacielos no necesitan introducción. El Burj Khalifa es simplemente una de las estructuras supertall más icónicas del mundo. También resulta ser un edificio a prueba de terremotos!,
la estructura se compone de pisos mecánicos donde los muros estabilizadores conectan las columnas perimetrales con el muro interior. De esta manera, las columnas perimetrales son capaces de soportar la resistencia lateral de la estructura. La verticalidad de las columnas también ayuda a transportar las cargas gravitacionales.
como resultado, el Burj Khalifa es excepcionalmente rígido en ambas direcciones lateral y torsional. Se derivó un complejo sistema de diseño de bases y cimientos mediante la realización de extensos estudios sísmicos y geotécnicos.,
Taipei 101 es otro de los mejores edificios a prueba de terremotos del mundo
Taipei 101 es quizás uno de los rascacielos supertall más fascinantes del mundo. El diseño exterior (de C. Y. Lee) se inspiró en la frase «subimos para ver más allá».
dejando de lado la arquitectura, el hecho alucinante sobre Taipei 101 es que alberga el mayor amortiguador de masa sintonizado (TMD) en el mundo!, Es básicamente una bola de metal gigante que contrarresta grandes cargas transitorias como el viento y los terremotos para reducir el balanceo de la torre supertall.
el TMD está soportado por brazos amortiguadores hidráulicos y sistemas de parachoques que funcionan de la misma manera que el amortiguador de un automóvil. Cuando grandes fuerzas actúan sobre la torre, el TMD se balancea en la dirección opuesta, poniendo todo el edificio en equilibrio amortiguando las fuerzas transitorias utilizando la masa de la bola. ¿Qué tan increíble es eso?
Este sistema de amortiguador de terremotos se encuentra entre el piso 87 y el nivel 92.
Philippine Arena también resulta ser un edificio resistente a los terremotos
El Philippine Arena es la arena con cúpula más grande del mundo y es una increíble estructura a prueba de terremotos., Es propiedad del grupo Cristiano Iglesia Ni Cristo (INC) que encargó esta arena con capacidad de 55,000 asientos para su 100 aniversario hace tres años el 27 de julio de 2014.
también es la pieza central de la zona de Empresas Turísticas llamada Ciudad de Victoria en Bulacán, Filipinas. El estadio fue diseñado por la firma de arquitectura Australiana Populous y la firma de ingeniería de élite Buro Happold.
la placa Filipina se encuentra a lo largo del llamado Anillo de fuego del Pacífico, hogar de la cadena de fallas sísmicas más notoria y activa del mundo., Los terremotos anteriores en el país han alcanzado tanto como 8.2 Mw, y se han cobrado miles de vidas. Las actividades sísmicas también han sido responsables de erupciones volcánicas y tsunamis en la región.
el vasto techo del estadio Philippine Arena, que abarca 170 m, fue diseñado para soportar cargas transitorias severas como terremotos, vientos y tifones. Durante un terremoto, las cargas laterales que se generan en toda la estructura pueden alcanzar hasta el 40% de su masa.,
Buro Happold respondió inteligentemente con un diseño de base independiente para toda la estructura, lo que significa que el cuerpo estructural principal de la arena está aislado de su base y cimientos. La brecha entre la estructura principal y el sistema de cimentación base se compone de rodamientos de caucho de plomo (LRB) que son una disposición flexible de materiales con propiedades de disipación de alta energía.
esto permite que la base y el sistema de cimentación se muevan libremente con la fuerza del terremoto, mientras que la estructura superior permanece estacionaria. Esto es realmente una hazaña de ingeniería terremoto increíble!,
Eso es todo por ahora folk.
entonces, la próxima vez que visite una de estas estructuras, tómese un momento para apreciar no solo la estética arquitectónica sino también las magníficas hazañas de ingeniería que tienen para ofrecer.
si bien no hay forma de derrotar el increíble poder de la naturaleza, nuestros ingenieros pueden jugar con las herramientas a mano para al menos intentar domesticarla. Estos, y otros edificios resistentes a los terremotos en todo el mundo, son un testimonio del ingenio del hombre y la habilidad de los ingenieros detrás de su construcción.