Arquitectura

Las 5 mejores estructuras resistentes a terremotos en todo el mundo

Las 5 mejores estructuras resistentes a terremotos en todo el mundo

Los terremotos son una de las fuerzas más destructivas de la naturaleza. Las estructuras pueden sufrir graves daños cuando ocurre un terremoto. Por eso, las cargas sísmicas deben tenerse en cuenta al diseñar estructuras, especialmente rascacielos.

Recorramos juntos el mundo y descubramos las 5 mejores estructuras a prueba de terremotos y aprendamos cómo se pueden diseñar los edificios para resistir cargas sísmicas extremas.

RELACIONADO: LOS HILOS DE FIBRA DE CARBONO PODRÍAN SALVAR LOS EDIFICIOS DE LOS TERREMOTOS

¿Cómo ocurren los terremotos?

Como ingeniero, para facilitar la resolución de un problema, es importante comprender qué es. Entonces, ¿qué es exactamente un terremoto y cómo ocurre?

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 utilizando la escala de Richter.

El movimiento de estas placas tectónicas generalmente se puede atribuir a la convección del manto, un fenómeno en el que las corrientes cálidas del manto transportan placas de litosfera como una cinta transportadora. También puede ser causado por la afluencia del manto en las dorsales oceánicas. En este caso, la gravedad hace que la placa superior en la cresta empuje la litosfera que se encuentra más alejada de la cresta. Otra causa puede ser el tirón de la losa; es un fenómeno en el que las placas más viejas y frías se hunden en las zonas de subducción. Posteriormente, la placa de hundimiento del enfriador tira del resto de la placa del calentador hacia atrás.

El profesor Iain Stewart, geólogo de la Universidad de Plymouth, explica cómo ocurren los terremotos y cómo afectan las estructuras en este breve clip. Saber que las ondas se irradian desde la base de una estructura en todo su cuerpo es esencial para diseñar edificios resistentes a los terremotos.

Uno de los elementos principales de cualquier edificio resistente a los terremotos es aislamiento de la base. Echemos un vistazo rápido a qué es exactamente esto.

¿Qué es el aislamiento de la base?

El llamado aislamiento de base 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 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 desaconseja en caso contrario.

Cuando ocurre un terremoto, el suelo (y el edificio adjunto 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 cojinetes o almohadillas flexibles conocidos 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 terreno irregular al aislar el interior y absorber el impacto del terreno irregular, sin arrojar a los pasajeros hacia adentro.

Según Science Learning Hub, "durante un terremoto, un edificio puede moverse 11 pulgadas (300 mm) o más relativo al suelo. Por lo tanto, el uso del aislamiento de la base también significa que debe haber una forma de acomodar el movimiento durante un terremoto. Por lo general, esto significa que se debe colocar un "espacio de traqueteo" o "foso" alrededor del edificio para que el edificio no choque contra algo cercano. Los servicios de construcción como agua, alcantarillado y electricidad deben diseñarse para adaptarse a este movimiento sin sufrir daños ".

Si bien el aislamiento de la base puede ser una salvación para muchos edificios de ladrillo o piedra de altura media, 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 los 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, es posible que no haya suficiente espacio para instalarlos.

También requieren suelo duro, no suelo blando, para funcionar con la máxima eficiencia.

¿Cuáles son los diferentes tipos de terremotos?

Un dato aleatorio sobre los terremotos: ¿Sabías que hay aproximadamente 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, derrumbar edificios y robar a las personas sus vidas y medios de subsistencia.

Los terremotos generalmente caen bajo una de las pocas categorías distintas. Estos son:

  • Terremotos tectónicos.
  • Terremotos volcánicos.
  • Colapso de terremotos.
  • Terremotos de explosión.

Terremotos tectónicos ocurren en los límites de las placas tectónicas. A veces, la fricción entre las placas tectónicas hace que se bloqueen entre sí y no puedan moverse. Sin embargo, el resto de la placa continúa moviéndose, lo que conduce a una mayor presión sobre la sección bloqueada. Finalmente, la sección bloqueada sucumbe a la presión y se rompe, las placas se mueven rápidamente, liberando energía y provocando un terremoto.

Terremotos volcánicos son terremotos que se producen cuando la actividad tectónica también provoca actividad volcánica.

Colapso de terremotos son terremotos menores que ocurren cuando algo como una mina o una caverna subterránea colapsa.

Terremotos explosivos son cualquier forma de terremoto causado por una explosión masiva, como la detonación de un arma nuclear. Al igual que los terremotos de colapso, estos tienden a ser muy leves.

A veces, los terremotos también son causados ​​por la actividad humana, como la inyección de fluidos en pozos profundos, la excavación de minas y el llenado de grandes depósitos.

La fuerza relativa de todos los terremotos se mide utilizando la escala de Richter. De acuerdo aMichigan Tech, los rangos típicos para varias magnitudes de terremotos incluyen: -

MagnitudEfectos del terremotoNumero estimado
Cada año
2,5 o menosPor lo general, no se siente, pero se puede registrar con un sismógrafo.900,000
2,5 hasta 5,4A menudo se siente, pero solo causa daños menores.30,000
5,5 hasta 6,0Daños leves a edificios y otras estructuras.500
6,1 hasta 6,9Puede causar mucho daño en áreas muy pobladas.100
7.0 hasta 7.9Gran terremoto. Daño grave.20
8.0 o mayorGran terremoto. Puede destruir totalmente las comunidades cercanas al epicentro.Uno cada 5 a 10 años

Si desea obtener más información sobre qué 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 está lejos de ser exhaustiva y no está en ningún orden en particular.

1. El aeropuerto internacional Sabiha Gökçen es uno de los edificios más resistentes a los terremotos del mundo.

Uno de los principales aeropuertos que sirve a la histórica ciudad de Estambul, también resulta ser uno de los edificios más a prueba de 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 firma de ingeniería Ove Arup para tener 300 sistemas de aislamiento de base que puede soportar un terremoto de hasta un máximo de 8,0 Mw (magnitud de momento). Los aisladores de base pueden reducir las cargas sísmicas laterales al 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".

Diario de arquitectos explica que "todo el edificio de la terminal se asienta sobre una plataforma que está, en gran medida, aislada del suelo. Esto le permitió al equipo diseñar la terminal casi como si estuviera situada en una ubicación no sísmica e incluir características como [estructuras con] grandes luces porque la plataforma y los dispositivos pendulares significan que los movimientos laterales violentos del suelo apenas lo afectarán ".

El cojinete de péndulo de triple fricción del aeropuerto fue fabricado porSistemas de protección contra terremotos (EPS). Utilizan el principio de un péndulo básico para prolongar el aislamiento de una estructura durante terremotos graves.

Cuando un terremoto golpea la estructura, las estructuras a prueba de terremotos del aeropuerto se mueven con pequeños movimientos pendulares. Los desplazamientos inducidos por terremotos ocurren principalmente en los cojinetes, por lo que las cargas laterales y los movimientos transmitidos a la estructura se reducen en gran medida.

2. La Pirámide Transamerica realmente puede soportar un golpe y mantenerse en pie

La Pirámide Transamerica es una estructura icónica de la década de 1970 ubicada en la ciudad californiana de San Francisco, que se encuentra cerca de las fallas de San Andreas y Hayward. En 1989, el terremoto de Loma Prieta golpeó el área con una magnitud de 6,9 Mw lo que provocó que el piso 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 y sin daños.

Esta hazaña de resistencia a los terremotos se puede atribuir a la 52 pies de profundidad cimentación de acero y hormigón que está diseñada para moverse con cargas sísmicas. Las cargas verticales y horizontales están soportadas por un sistema de truss 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 de torsión y permite la absorción de grandes fuerzas de corte horizontales de la base.

3. El Burj Khalifa también está especialmente diseñado para resistir terremotos.

Este rascacielos realmente no requiere presentación. El Burj Khalifa es simplemente una de las estructuras supertall más emblemáticas del mundo. ¡También resulta ser un edificio a prueba de terremotos!

La estructura está compuesta por pisos mecánicos donde los muros voladizos conectan las columnas perimetrales al muro interior. Al hacer esto, las columnas perimetrales pueden 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 tanto en dirección lateral como torsional. Se derivó un complejo sistema de diseño de bases y cimientos mediante la realización de extensos estudios sísmicos y geotécnicos.

4. 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 lejos".

Dejando a un lado la arquitectura, el hecho alucinante sobre Taipei 101 es que alberga el amortiguador de masa sintonizado (TMD) más grande del mundo. Es básicamente una bola de metal gigante que contrarresta las grandes cargas transitorias como el viento y los terremotos para reducir el balanceo de la torre supertall.

El TMD está apoyado por brazos amortiguadores hidráulicos y sistemas de parachoques que funcionan de la misma manera que un amortiguador de un automóvil. Cuando grandes fuerzas actúan sobre la torre, el TMD se balancea en la dirección opuesta, equilibrando todo el edificio al amortiguar las fuerzas transitorias utilizando la masa de la bola. ¿Qué tan asombroso es eso?

Este sistema de amortiguación de terremotos está ubicado entre el piso 87 y el nivel 92.

5. El Philippine Arena también es un edificio resistente a los terremotos.

El Philippine Arena es el estadio abovedado más grande del mundo y es una increíble estructura a prueba de terremotos. Es propiedad del grupo cristiano Iglesia Ni Cristo (INC) que encargó este 55,000 arena de capacidad de asientos para su 100 aniversario hace tres años el 27 de julio de 2014.

También es la pieza central de la zona empresarial turística llamada Ciudad De Victoria en Bulacan, Filipinas. La arena fue diseñada 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 como8,2 Mwy 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 170m, fue diseñado para resistir cargas transitorias severas como terremotos, vientos y tifones. Durante un terremoto, las cargas laterales que se generan en toda la estructura pueden alcanzar hasta 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 cimiento. El espacio entre la estructura principal y el sistema de cimentación de la base se compone de cojinetes 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. ¡Esta es realmente una hazaña increíble de ingeniería sísmica!

Eso es todo por ahora gente.

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 vencer el asombroso poder de la naturaleza, nuestros ingenieros pueden jugar con las herramientas disponibles 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.

Ver el vídeo: Arquitectura a prueba de terremotos (Octubre 2020).