tecnologias en sismo recistencia
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Trabajo sobre tecnologia en sismo resistencia Presentado al Instructor ING.Wilmer Andres Silva Moriano, Aplicando el modelo gavilan. Centro de la Construcion Regional valleTRANSCRIPT
1
AVANCES TECNOLOGICOS EN SISMORESISTENCIA
DANIA RAMOS GUZMAN DIGNA PATRICIA CORDOBA QUINCHUA
JULIAN DAVID TORO ALEGRIA NATALIA CARDENAS GONZALEZ
PHANOR GAMBA DESARROLLO GRAFICO EN PROYECTOS DE ARQUITECTURA E INGENIERIA
595964
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA CENTRO DE LA CONTRUCCION
REGIONAL VALLE SANTIAGO DE CALI
2014
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AVANCES TECNOLOGICOS EN SISMORESISTENCIA
DANIA RAMOS GUZMAN DIGNA PATRICIA CORDOBA QUINCHUA
JULIAN DAVID TORO ALEGRIA NATALIA CARDENAS GONZALEZ
PHANOR GAMBA DESARROLLO GRAFICO EN PROYECTOS DE ARQUITECTURA E INGENIERIA
595964
TRABAJO ESCRITO
Presentado a: ING.WILMER ANDRES SILVA MORIANO
INSTRUCTOR TIC
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA CENTRO DE LA CONTRUCCION
REGIONAL VALLE SANTIAGO DE CALI
2014
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TEXTO DE LA DEDICATORIA
Este trabajo va dedicado al Servicio Nacional de Aprendizaje Sena Centro de la
Construcción Regional Valle, por su labor con todos los aprendices y también
para el instructor de TIC Wilmer Andrés Silva quien con su dedicación y empeño
nos ayuda en nuestra formación académica.
Se lo dedicamos a todas aquellas personas, ingenieros y arquitectos que han
contribuido al desarrollo y construcción de sistemas de sismo resistencia, que
permiten construcciones más seguras y estables.
4
CONTENIDO INTRODUCCION ................................................................................................... 11
PASO 2, BUSQUEDA Y FUENTES DE EVALUACION DE LA INFORMACION . 13
PASO 3, ANALIZAR LA INFORMACION ............................................................. 14
¿Qué es un sismo? .................................................................................................................... 14
¿Qué es Sismo Resistencia? ................................................................................................... 15
-¿Cuáles son los principios de la sismo resistencia? ................................................... 15
Forma regular ........................................................................................................................ 15
Bajo peso ............................................................................................................................... 19
Mayor rigidez. ......................................................................................................................... 19
Buena estabilidad ................................................................................................................... 20
Suelo firme y buena cimentación ......................................................................................... 20
Estructura apropiada ............................................................................................................. 21
Materiales competentes ........................................................................................................ 21
Capacidad de disipar energía .............................................................................................. 22
Fijación de acabados e instalaciones ................................................................................. 22
-¿Qué programas se usan para detectar sismos y terremotos? ....................................... 24
-¿Cómo se disipa la energía sísmica?.................................................................................... 25
¿Cuáles son las tecnologías más utilizadas en sismo resistencia actualmente? 1.
Aislamiento de Base Sísmica basado en la levitación. ........................................................ 26
3. El uso de péndulos en amortiguadores de masa sintonizado .................................... 28
5. Estructuras de paredes con hormigón armado .................................................................... 30
6. Capa de Invisibilidad sísmica ................................................................................................. 30
5
En un estudio de 2012, investigadores de la Universidad de Nevada, Reno, compararon el
desempeño sísmico de columnas de puentes de acero y hormigón con columnas hechas de
nitinol y concreto. La aleación con memoria de forma superó a los materiales tradicionales en
todos los niveles y se experimenta mucho menos daño. ......................................................... 32
8. Revestimiento en fibra de carbono....................................................................................... 32
9. Biomateriales .................................................................................................................... 33
¿Cuáles son los materiales? ...................................................................................................... 34
10. Tubos de cartón. ............................................................................................................ 35
CONCLUSIONES .................................................................................................. 37
BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 38
6
TABLAS
Tabla 1Acceder a Fuentes Seleccionadas ......................................................... 13
7
TABLA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Estructura Sismo Resistente .................................................................................. 14
Ilustración 2 plantas sencillas ....................................................................................................... 16
Ilustración 3 Elevaciones sencillas .............................................................................................. 16
Ilustración 4 Plantas Complejas ................................................................................................... 17
Ilustración 5 Elevaciones Complejas .......................................................................................... 17
Ilustración 6 Matriz de forma de edificios ................................................................................... 18
Ilustración 7 Geometría Compleja de Sismo-Resistencia ....................................................... 18
Ilustración 8 Rigidez ....................................................................................................................... 19
Ilustración 9 Suelo Firme y Buena Cimentación ....................................................................... 20
Ilustración 10 Innovador diseño de Puente Amsterdam .......................................................... 21
Ilustración 11 Acabados Arquitectónicos.................................................................................... 22
Ilustración 12 Pruebas en sismo Resistencia ............................................................................ 23
Ilustración 13 Como aplicar la Energía Sísmica ........................................................................ 25
Ilustración 14 Aislamiento de base Sísmica .............................................................................. 26
Ilustración 15 Amortiguadores de Choque ................................................................................. 27
Ilustración 16 amortiguador de masa sintonizado del Edificio Taipei 101 ............................ 28
Ilustración 17 Fusibles Remplazables ........................................................................................ 29
Ilustración 18 Envoltura en Fibra de carbono ............................................................................ 33
Ilustración 19 Iglesia transicional ................................................................................................ 36
8
GLOSARIO
BALANCEO: Movimiento alternativo y repetido que hace una cosa que
generalmente cuelga o está unida a otra por un punto.
CONCÉNTRICOS: Los objetos concéntricos comparten el
mismo centro, eje u origen. Los círculos, tubos, ejes
cilíndricos, discos y esferas pueden ser concéntricos entre sí. Observe que
dos objetos pueden tener radios iguales y ser concéntricos y diferentes. Por
ejemplo, dos meridianos diferentes de un globo terrestre son concéntricos
y congruentes, su centro común es un punto que representa el centro de
la Tierra.
Uno de los ejemplos más conocidos de círculos concéntricos son los
círculos espaciados usados en tiro con arco o armas de fuego, y en
consecuencia cualquier diseño concéntrico puede ser llamado un "objetivo"
o un "blanco" (por el centro).
DÚCTIL: La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales,
como las aleaciones metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la
acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin
romperse,1 permitiendo obtener alambres ohilos de dicho material. A los
materiales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. Los
materiales no dúctiles se clasifican de frágiles. Aunque los materiales
9
dúctiles también pueden llegar a romperse bajo el esfuerzo adecuado, esta
rotura sólo sucede tras producirse grandes deformaciones.
HORMIGÓN: es el producto resultante de la mezcla de
un Aglomerante; Arena, Grava o Piedra Machacada (denominados áridos)
y Agua.
Antiguamente se empleó en Asia y en Egipto. En Grecia existieron
acueductos y depósitos de agua hechos con este material, cuyos vestigios
aún se conservan. Los romanos lo emplearon en sus grandes obras
públicas, como el puerto de Nápoles, y lo extendieron por todo su imperio.
HIDRÁULICO: Que funciona o es movido por la acción del agua o de otro
líquido
HORMIGÓN es el producto resultante de la mezcla de
un Aglomerante; Arena, Grava o Piedra Machacada (denominados áridos)
y Agua.
Antiguamente se empleó en Asia y en Egipto. En Grecia existieron
acueductos y depósitos de agua hechos con este material, cuyos vestigios
aún se conservan. Los romanos lo emplearon en sus grandes obras
públicas, como el puerto de Nápoles, y lo extendieron por todo su imperio.
MAGNITUD: es una medida del tamaño del terremoto. Es un indicador de
la energía que ha liberado y su valor es, "en teoría" al menos,
independiente del procedimiento físico - matemático - empleado para
10
medirla y del punto donde se tome la lectura. Aglomerante m; eng: binder
m Material que sirve para mantener unidos en una masa compacta las
partículas de otros materiales por métodos físicos
OSCILACIONES: En física, variación de una magnitud alrededor de un
punto a lo largo del tiempo
SISMOLOGÍA: Parte de la geología que estudia las condiciones en que se
producen y propagan los terremotos, su distribución y su relación con las
estructuras geológicas:
SUPERESTRUCTURA: Parte de la estructura de una construcción que se
eleva por encima del nivel del suelo o del agua.
METAMATERIAL: No existe una definición universalmente aceptada
de meta material; en el sentido más amplio, se trataría de un material
artificial que presenta propiedades electromagnéticas inusuales,
propiedades que proceden de la estructura diseñada y no de su
composición, es decir, son distintas a las de sus constituyentes.
11
INTRODUCCION
Los sismos pueden ser definidos como movimientos ondulatorios del suelo que se
presentan por la súbita liberación de energía sísmica, que se acumulan dentro de
la tierra debido a fuertes tensiones o presiones que ocurren en su interior, siendo
con cierta frecuencia, los causantes de grandes desastres y de pérdidas de vidas
humanas.
De esta forma los estudios y avances en sismo resistencia tienen el objetivo de
desarrollar tecnologías y avances a través de los cuales toda edificación y
construcción sean cada vez más estables y seguras, por medio de una adecuada
configuración estructural y con componentes de dimensiones apropiadas y
materiales con una proporción y resistencia suficientes para soportar el impacto
causado por un sismo.
De esta manera, y teniendo en cuenta que la sismo resistencia puede ser
considerada como una propiedad o capacidad que se le provee a toda
construcción con el propósito de proteger la vida de la personas, y de que los
sismos y terremotos causen el menor impacto posible a toda estructura, este
trabajo tiene como objetivo exponer a grandes rasgos, diferentes tecnologías en
sismo resistencia que han sido desarrollados en los últimos años a escala
mundial, considerando asimismo, en un instancia inicial los aspectos más
fundamentales y característicos de la sismo resistencia en cuanto a propiedad.
12
PASO 1, PREGUNTA INICIAL:
¿Cuáles son las tecnologías más utilizadas en sismo resistencia Actualmente?
ANALISIS DE PREGUNTA INICIAL.
Pregunta Inicial:
¿Cuáles son las tecnologías más utilizadas en sismo resistencia Actualmente?
Tema:
Tecnología en sismo Resistencia
Campos de conocimiento:
- Tecnología
- Sismo resistencia
- Sismología
ASPECTOS DEL TEMA / FORMULACION DE PREGUNTAS SECUNDARIAS.
-¿Qué es un sismo?
-¿Que es Sismo Resistencia?
-¿Cuáles son los principios de la sismo resistencia?
- ¿En que se basan las tecnologías en Sismo Resistencia?
-¿Qué Programas se usan para detectar sismos y terremotos?
-¿Cómo se disipa la energía sísmica?
ASPECTO DEL TEMA NECESARIOS PARA RESPONDER LA PREGUNTS
INICIAL
- Definición
HIPOTESIS DEL LA PREGUNTA INICIAL:
- Hipótesis 1: Reajustes de la corteza terrestre causados por los movimientos de
grandes fragmentos. Por sí mismos, son fenómenos naturales que no afectan
demasiado al hombre.
- Hipótesis 2: Las placas de la corteza terrestre están sometidas a tensiones.
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PASO 2, BUSQUEDA Y FUENTES DE EVALUACION DE LA INFORMACION
Tabla 1Acceder a Fuentes Seleccionadas
MOTOR DE BUSQUEDA Y OPCIONES DE CONSULTA
PALABRAS CLAVES DIRRECCION DE PAGINA WEB
Google/ La Web
Que es sismo Resistencia
http://sismoresistenci.blogspot.com/
Google/ La Web
Capa Invisible http://noticiasdelaciencia.com/not/3794/una__capa_de_invisibilidad__para_proteccion_sismica_de_edificios/
Google/ La Web
Como se disipa la energía sísmica
http://www.construmatica.com/construpedia/Construcciones_Sismoresistentes_en_la_Construcci%C3%B3n_para_el_Desarrollo
Google/ La Web
Biomateriales http://www.lleidabiotech.com/castella/tbiomaterials.html
Google/ La Web
Tubos de cartón http://www.ison21.es/2013/08/28/una-catedral-de-carton-a-prueba-de-terremotos/
Google/ La Web
Como detectar sismos file:///F:/Tics/La%20prevenci%C3%B3n%20de%20desastres%20y%20la%20tecnolog%C3%ADa%20-%20Monografias.com.htm
Google/ La Web
Tecnologías más usadas en sismo resistencia
http://science.howstuffworks.com/innovation/science-questions/10-technologies-that-help-buildings-resist-earthquakes.htm#page=10
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PASO 3, ANALIZAR LA INFORMACION
¿Qué es un sismo?
Un sismo o terremoto, puede ser definido como un movimiento de la tierra que
puede tener distintos orígenes y distintas magnitudes o intensidades.
Es igualmente un error diferenciar un sismo de un terremoto, dado que ambos se
refieren a un movimiento de la tierra. Sismo se deriva de la palabra griega seimós
que significa agitación, y terremoto proviene del Latín terra que significa tierra y de
motus que significa movimiento.
En este sentido, un sismo o terremoto es un fenómeno que puede ser natural
debido al movimiento de placas tectónicas o fallas geológicas que existen en la
corteza, o puede ser generado por el humano. Este fenomeno natural o de
intencion humana, es capaz de liberar energia y transmitirla a cualquier cosa que
se encuentre en la superficie de la tierra que se encuentra en movimiento,
pudiendo llegar a ser el causante de grandes desastres, en especial dónde no se
han tomado medidas preventivas de protección, relacionadas con la sismo
resistencia de las edificaciones.
Ilustración 1 Estructura Sismo Resistente
15
¿Qué es Sismo Resistencia?
La sismo resistencia puede ser considerada como una propiedad o capacidad que
se le provee a toda construcción con el propósito de que estas se diseñen y se
construyan con una adecuada configuración estructural, con componentes de
dimensiones apropiadas y con materiales que tengan una adecuada proporción y
resistencia que sean lo suficientemente estables para soportar la acción de
fuerzas causadas por los movimientos generados por un sismo. Aun cuando se
diseñe y construya una edificación cumpliendo con todos los requisitos que indican
las normas de diseño y construcción sismo resistente, siempre existe la posibilidad
de que se presente un terremoto aún más fuerte que los que han sido previstos y
que deben ser resistidos por la edificación sin que ocurran colapsos totales o
parciales en la edificación.
-¿Cuáles son los principios de la sismo resistencia?
Forma regular
Las formas geométricas de la edificación deben ser sencillas en planta y en
elevación, debido a que las formas complejas, irregulares o asimétricas pueden
causar un mal comportamiento cuando la edificación es sacudida por un sismo.
Una geometría irregular favorece que la estructura sufra torsión o que intente girar
en forma desordenada. La falta de uniformidad facilita que en algunas esquinas se
presenten intensas concentraciones de fuerza, que pueden ser difíciles de resistir.
16
Formas sencillas y complejas en edificaciones
Ilustración 2 plantas sencillas
Ilustración 3 Elevaciones sencillas
17
Ilustración 4 Plantas Complejas
Ilustración 5 Elevaciones Complejas
18
Ilustración 6 Matriz de forma de edificios
Ilustración 7 Geometría Compleja de Sismo-Resistencia
19
Bajo peso
Entre más liviana sea una edificación menor será la fuerza que tendrá que
soportar cuando ocurra un sismo. Grandes masas o pesos se mueven con mayor
severidad al ser sacudidas por un sismo y, por lo tanto, la exigencia de la fuerza
actuante será mayor sobre los componentes de la edificación. Cuando la cubierta
de una edificación es muy pesada, por ejemplo, ésta se moverá como un péndulo
invertido causando esfuerzos tensiones muy severas en los elementos sobre los
cuales está soportada..
Mayor rigidez.
Es deseable que la estructura se deforme poco cuando se mueve ante la acción
de un sismo. Una estructura flexible o poco sólida al deformarse exageradamente
favorece que se presenten daños en paredes o divisiones no estructurales,
acabados arquitectónicos e instalaciones que usualmente son elementos frágiles
que no soportan mayores distorsiones.
Ilustración 8 Rigidez
20
Buena estabilidad
Toda edificación deberá ser firme y conservar el equilibrio cuando se es sometida
a las vibraciones de un sismo. Estructuras poco sólidas e inestables se
pueden volcar o deslizar en caso de una cimentación deficiente. La falta de
estabilidad y rigidez favorece que edificaciones vecinas se golpeen en forma
perjudicial si no existe una suficiente separación entre ellas.
Suelo firme y buena cimentación
La cimentación debe ser competente para trasmitir con seguridad el peso de
la edificación al suelo. También, es deseable que el material del suelo sea duro
y resistente. Los suelos blandos amplifican las ondas sísmicas y facilitan
asentamientos nocivos en la cimentación que pueden afectar la estructura y
facilitar el daño en caso de sismo.
Ilustración 9 Suelo Firme y Buena Cimentación
21
Estructura apropiada
Para que una edificación soporte un terremoto su estructura debe ser sólida,
simétrica, uniforme, continua o bien conectada. Cambios bruscos de sus
dimensiones, de su rigidez, falta de continuidad, una configuración estructural
desordenada o voladizos excesivos facilitan la concentración de fuerzas nocivas,
torsiones y deformaciones que pueden causar graves daños o el colapso de la
edificación.
Ilustración 10 Innovador diseño de Puente Amsterdam
Materiales competentes
Los materiales deben ser de buena calidad para garantizar una adecuada
resistencia y capacidad de la estructura para absorber y disipar la energía que el
sismo le otorga a la edificación cuando se sacude. Materiales frágiles, poco
resistentes, con discontinuidades se rompen fácilmente ante la acción de un
terremoto. Muros o paredes de tapia de tierra o adobe, de ladrillo o bloque sin
refuerzo, sin vigas y columnas, son muy peligrosos.
22
Capacidad de disipar energía
Una estructura debe ser capaz de soportar deformaciones en sus componentes
sin que se dañen gravemente o se degrade su resistencia. Cuando una estructura
no es dúctil y tenaz se rompe fácilmente al iniciarse su deformación por la acción
sísmica. Al degradarse su rigidez y resistencia pierde su estabilidad y puede
colapsar súbitamente.
Fijación de acabados e instalaciones
Los componentes no estructurales como tabiques divisorios, acabados
arquitectónicos, fachadas, ventanas, e instalaciones deben estar bien adheridos o
conectados y no deben interaccionar con la estructura. Si no están bien
conectados se desprenderán fácilmente en caso de un sismo.
Ilustración 11 Acabados Arquitectónicos
23
¿En que se basan las tecnologías en Sismo Resistencia?
Por la posibilidad de ocurrencia de terremoto en el país, como consecuencia,
existe mucho interés en los temas relacionados con la resistencia sísmica de las
viviendas, la seguridad de los materiales y sistemas de construcción de viviendas,
con el fin de garantizar la seguridad de la población más vulnerable.
Para esto se someten a prueba los materiales como panel de concreto con piedra
pómez, bloque de concreto de piedra pómez, bloque de mortero de cemento,
ladrillo cuarterón y ladrillo de adobe. Para lo cual JICA proporciona los equipos
necesarios, así como japoneses y salvadoreños expertos en el tema.
El equipo proporciona una explicación hablada y escrita de lo que está sucediendo
(estas opciones son seleccionadas por el usuario) ya sea mediante tonos de
alarma o los contenidos emitidos por la estación de receptor. Además,
el radio puede activar otros dispositivos de advertencia (como un timbre o una luz
estroboscópica).
Ilustración 12 Pruebas en sismo Resistencia
24
-¿Qué programas se usan para detectar sismos y terremotos?
- El USGS Visor Visualización de Datos Global aéreas y de satélite trabaja en
una red de ordenadores domésticos interconectados que utilizan sus sensores de
movimiento -comunes en los portátiles para bloquear el sistema en caso de
movimientos bruscos o caídas y así evitar daños- para detectar vibraciones
sísmicas y enviar los datos a un computador central que los procese. El objetivo
es predecir los crecientes movimientos y así adelantarse a los grandes sismos con
operativos de desalojo y protección.
- Seis Mac, es un programa para instalar en ordenadores de modo que
detecten las vibraciones y las muestren en pantalla como lo haría un sismógrafo
normal. Aunque la fiabilidad de sus datos es relativa detectan un golpe al
ordenador como una gran alteración- pueden servir para ver la evolución sísmica
de una determinada zona.
- El Quake AlarmTM: Es un detector sísmico económico para hogares,
oficinas, empresas, industrias, escuelas etc., se activa con una alarma sonora que
suena entre antes que se sienta el movimiento sísmico. Este dispositivo se instala
en la pared y se alimenta de una batería de 9 volt. Los componentes internos
constan de un sistema de péndulo inverso patentado mundialmente, sensible a
las ondas "P" que preceden a los terremotos. El péndulo se mueve y dispara un
circuito conmutador que hace sonar la alarma.
- Sarmex: Es una alarma sísmica desarrollada en México, que si la alerta
proviene de Guerrero se difunde con 60 segundos de anticipación en promedio en
la Ciudad de México
25
-¿Cómo se disipa la energía sísmica?
Sistema para disipar la energía sísmica en las construcciones. Cuando un edificio
se ve sometido a un terremoto, éste se mueve y acelera apareciendo fuerzas de
inercia que multiplicadas por los desplazamientos equivalen a energía. La cantidad
de energía que los terremotos severos introducen en una construcción puedes ser
muy elevada, y si la construcción no es capaz de disiparla, terminara por
derrumbarse.
La invención es un nuevo dispositivo “disipador de energía” que instalado en la
estructura principal de una construcción la protege frente a movimientos sísmicos.
Este tipo de dispositivos se engloban dentro de los denominados “sistemas de
control pasivo”.
Ilustración 13 Como aplicar la Energía Sísmica
26
PASO 4, SISTEMATIZAR LA INFORMACION Y UTILIZARLA
¿Cuáles son las tecnologías más utilizadas en sismo resistencia
actualmente?
1. Aislamiento de Base Sísmica basado en la levitación.
Los ingenieros y sismólogos han favorecido el aislamiento de base durante años
como un medio para proteger los edificios durante un terremoto. Como su nombre
lo indica, este concepto se basa en la separación de la infraestructura de un
edificio de su superestructura. Este tipo de sistemas implicaría que un edificio se
eleve por encima de su base sobre rodamientos generalmente constituidos por
plomo y caucho, que contienen un núcleo de plomo sólido envuelto en capas de
caucho y de acero alterna. Las placas de acero se unen los cojinetes del edificio y
de su base permitiendo en caso de un sismo que la edificación se eleve para
moverse sin mover la estructura por encima de ella.
Los sistemas de aislamiento de base consisten en unidades de aislamiento con o
sin componentes de aislamiento, donde:
Las unidades de aislamiento son elementos básicos del aislamiento débase que se encargan de ejercer el efecto de desacoplamiento entre el edificio y la cimentación.
Los componentes de aislamiento son la conexión entre las unidades de aislamiento y las partes que no están desacopladas.
Ilustración 14 Aislamiento de base Sísmica
27
2. Amortiguadores
Otra tecnología que ayuda a que los edificios se eleven en los terremotos y sufran
un menor impacto debido a estos se encuentra inspirada en la industria
automotriz. La familiaridad con el amortiguador - el dispositivo en los automóviles
que hace parte del sistema de suspensión, que actúa entre el chasís y las ruedas,
el cual se encarga de absorber las irregularidades del terreno por el que se
transita buscando aumentar el control del vehículo y el confort de los pasajeros.
De esta forma, mientras los resortes son los encargados de absorber los impactos
del terreno, el amortiguador disminuye rápidamente el movimiento del resorte,
restringiendo sus movimientos para evitar que continúen oscilando y garantizar el
control sobre el vehículo.
En este sentido, los amortiguadores pueden ser asimismo útiles en el diseño de
edificios resistentes a los terremotos. Los Ingenieros generalmente suelen usar
amortiguadores en cada nivel de un edificio, con un extremo unido a una columna
y el otro extremo unido a una viga. Cada amortiguador se compone de una cabeza
de pistón que se mueve dentro de un cilindro lleno de aceite de silicona. Cuando
golpea un terremoto, el movimiento horizontal del edificio hace que el pistón de
cada amortiguador sea empujado contra el aceite, transformando la energía
mecánica del sismo en calor.
Ilustración 15 Amortiguadores de Choque
28
3. El uso de péndulos en amortiguadores de masa sintonizado
La amortiguación puede tomar muchas formas. Otra solución, especialmente para
los rascacielos, implica suspender una masa enorme cerca de la parte superior de
la estructura. Los cables de acero soportan la masa, mientras que los
amortiguadores de fluidos viscosos se encuentran entre la masa y el edificio que
está tratando de proteger. Cuando la actividad sísmica hace que el edificio se
balancee, el péndulo se mueve en la dirección opuesta, disipando de esta forma
la energía.
Los ingenieros se refieren a sistemas tales como amortiguadores de masa
sintonizados porque cada péndulo se ajusta con precisión a la frecuencia natural
de vibración de una estructura. Si el movimiento del suelo provoca un edificio a
oscilar en su frecuencia de resonancia, el edificio vibrará con una gran cantidad de
energía y es probable que experimente daños. El trabajo de un amortiguador de
masa sintonizado o péndulo es contrarrestar la resonancia y reducir al mínimo la
respuesta dinámica de la estructura. Taipéi 101, que se refiere al número de
plantas en el rascacielos 1.667 metros de altura (508 metros de altura ) , utiliza un
amortiguador de masa sintonizado para minimizar los efectos de vibración
asociados con los terremotos y fuertes vientos. En el corazón del sistema es un
730- ton (660 toneladas métricas), la bola de color dorado suspendido por ocho
cables de acero. Es el amortiguador de masa más grande y pesado sintonizado en
el mundo.
Ilustración 16 amortiguador de masa sintonizado del Edificio Taipéi 101
29
4. Tecnologia sismo resistente basada en los fusibles Remplazables En el mundo de la electricidad, un fusible proporciona protección si la corriente en un circuito supera un cierto nivel, interrumpiendo el flujo de electricidad que evita el sobrecalentamiento y los incendios. De esta forma después del incidente, sólo se tiene que sustituir el fusible y restaurar el sistema a su estado normal.
Investigadores de la Universidad de Stanford y la Universidad de Illinois han
estado experimentando con un concepto similar en la búsqueda de construir un
edificio sismo resistente. Ellos describen a su idea como un sistema de balanceo
controlado por marcos de acero elásticos que forman parte de la estructura de la
edificación y que le permiten que se mueva desde la parte superior de su base.
Pero eso por sí solo no sería una solución ideal.
Además de los marcos de acero , los investigadores introdujeron cables verticales
que anclan la parte superior de cada piso a la cimentación, limitando el
movimiento de balanceo, pero no solo es eso, los cables tienen una capacidad de
auto-centrado , lo que significa que puede mover toda la estructura en sentido
vertical cuando se presenta el temblor. Los componentes finales, por lo tanto son
los fusibles reemplazables de acero que se encuentran entre dos marcos o en las
bases de columnas. Los dientes de metal de los fusibles absorben la energía
sísmica que producen los movimientos en la construcción. Si se dañan durante un
terremoto, pueden ser reemplazados con relativa rapidez y de forma rentable para
restaurar el edificio a su forma original.
Ilustración 17 Fusibles Remplazables
30
5. Estructuras de paredes con hormigón armado
En muchos edificios modernos de gran altura, los ingenieros utilizan la
construcción de un núcleo de pared para aumentar el rendimiento sísmico a menor
costo. En este diseño, se realiza un núcleo de hormigón armado que pasa por el
centro de la estructura de la construcción, rodeando a los ascensores. Para los
edificios muy altos, la pared central puede ser muy importante - por lo menos 30
pies en cada dirección de la planta y de 18 a 30 centímetros de espesor.
Mientras que la construcción del núcleo de pared ayuda a los edificios en caso de
un sismo, no es una tecnología perfecta. Los investigadores han encontrado que
los edificios de base fija con este tipo de materiales aún pueden experimentar
deformaciones inelásticas significativas, grandes fuerzas de corte y hacer que con
las aceleraciones del suelo se deteriore la construcción.
Por lo tanto, una mejor solución para estructuras en zonas sísmicas requeriría un
tipo pared con un núcleo compuesta de hormigón armado combinado con el
aislamiento de base y algún tipo de amortiguador a nivel del suelo para evitar que
el hormigón en la pared se deforme permanentemente . Para lograr esto , los
ingenieros refuerzan los dos niveles más bajos de la construcción con acero e
incorporan de postensado a lo largo de toda la altura . En los sistemas de
potenzado, los tendones de acero son de rosca a través de la pared del núcleo.
Los tendones actúan como bandas de goma, que pueden ser tan menguados por
gatos hidráulicos para aumentar la resistencia a la tracción del núcleo de pared.
6. Capa de Invisibilidad sísmica
Se puede pensar en el agua o el sonido cuando se considera el tema de las
ondas, pero los sismos también producen ondas, clasificadas por los geólogos
como ondas internas -o de cuerpo-y ondas superficiales. Este tipo de ondas hace
un recorrido rápido por el interior de la Tierra. Este recorrido se hace más
lentamente a través de la corteza superior incluyendo un subconjunto de las ondas
-conocida como ondas de Rayleigh- que mueven el suelo verticalmente. Este
31
movimiento hacia arriba y hacia abajo son los causantes de la mayor parte del
sacudimiento del suelo y de los daños asociados a un terremoto.
En este sentido, ¿podría ser posible interrumpir la transmisión de algunas ondas
sísmica? o ¿Podría ser posible desviar la energía o reencaminarla alrededor de
las áreas urbanas? Algunos científicos piensan que sí, llamado a su solución la
"capa de invisibilidad sísmica", por su capacidad de hacer un edificio invisible a las
ondas superficiales. Los ingenieros creen que pueden modelar el " manto" de 100
anillos concéntricos de plástico enterrados bajo los cimientos de un edificio. Como
enfoque de las ondas sísmicas, que entran en los anillos en un extremo quedando
contenidos dentro del sistema, de esta forma y albergadas las ondas dentro de la
"capa", no pueden impartir su energía a la estructura anterior; estas simplemente
pasarían alrededor de los cimientos del edificio emergiendo en otro lado, por
donde salen los anillos y reanudar su viaje de larga distancia. Un equipo francés
puso a prueba el concepto en 20
7. Aleaciones con memoria de forma
La plasticidad describe la deformación que se produce en cualquier material
cuando las fuerzas se aplican a él. Si las fuerzas son lo suficientemente
fuerte, la forma del material puede ser alterado de forma permanente, lo que
compromete su capacidad de funcionar adecuadamente. El acero puede
experimentar deformación plástica, pero también lo puede concretar. Y sin
embargo, ambos materiales son ampliamente utilizados en casi todos los
proyectos de construcción comercial.
La aleación de memoria permiten soportar tensiones fuertes permitir volver a su
forma original. Muchos ingenieros están experimentando con estos llamados
materiales inteligentes como sustitutos de la construcción de acero y hormigón
tradicional. Una aleación que puede ser aplicable es la de níquel y titanio o nitinol,
que ofrece de 10 a 30 por ciento más de elasticidad que el acero.
32
En un estudio de 2012, investigadores de la Universidad de Nevada, Reno,
compararon el desempeño sísmico de columnas de puentes de acero y hormigón
con columnas hechas de nitinol y concreto. La aleación con memoria de forma
superó a los materiales tradicionales en todos los niveles y se experimenta mucho
menos daño.
De este modo, las aleaciones de memoria de forma (Sam) son únicos en su
capacidad de soportar la tensión pesada y todavía volver a su estado original, ya
sea a través de calentamiento o supe elasticidad, demostrando así su capacidad
para volver a centrar las columnas de las construcciones, lo que reduce al mínimo
las columnas de inclinación permanentes pueden experimentar después de un
terremoto.
La utilidad de este tipo de materiales como el níquel titanio son muy variadas, con
aplicaciones que van desde la medicina a los motores térmicos a los dispositivos e
incluso los juguetes de la novedad de elevación - y ahora, la ingeniería sísmica.
8. Revestimiento en fibra de carbono
Muchas de las tecnologías existentes están enfocadas en la construcción de
nuevas estructuras, pero la adaptación de edificios antiguos para mejorar su
comportamiento sísmico es igual de importante. Los ingenieros han encontrado
que la adición de los sistemas de base de aislamiento para estructuras es a la vez
posible y económicamente rentable. Otra solución prometedora, mucho más fácil
de implementar, requiere una tecnología conocida como envoltura de plástico
reforzado con fibra, o de FRP. Los fabricantes producen estas envolturas
mediante la mezcla de fibras de carbono con polímeros de unión, tales como
epoxi, poliéster, éster de vinilo o nylon, para crear un material de peso ligero, pero
increíblemente fuerte, de material compuesto.
En la adaptación de estas aplicaciones, los ingenieros simplemente envuelven el
material alrededor de las columnas de soporte de hormigón de puentes o de los
edificios y luego bombean epoxi a presión en el espacio entre la columna y el
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material. Sobre la base de los requisitos de diseño, los ingenieros pueden repetir
este proceso de seis u ocho veces, creando una especie de un haz de momia
envuelta con significativamente mayor resistencia y ductilidad.
Sorprendentemente, incluso las columnas dañadas por el terremoto se pueden
reparar con envolturas de fibra de carbono.
Ilustración 18 Envoltura en Fibra de carbono
9. Biomateriales
Mientras que los ingenieros hacen ver con las aleaciones con memoria de forma y
envolturas de fibra de carbono, que anticipan un futuro en el que incluso mejores
materiales pueden estar disponibles para la construcción resistente a los
terremotos. Y la inspiración para estos materiales puede probablemente provienen
del reino animal. Considere el mejillón humilde, un molusco bivalvo encontrado
adheridos a las rocas del océano o, después de haber sido retirado y se llenaba
de vino, en nuestro plato. Para mantenerse apegados a sus perchas precarias,
mejillones secretan fibras adhesivas conocidas como bisos. Algunos de estos
temas son duros y rígidos, mientras que otras son flexibles y elásticas. Cuando
una onda se estrella en un mejillón, que permanece fija porque los filamentos
flexibles absorben el choque y disipan la energía. Los investigadores incluso han
calculado la proporción exacta de fibras de dura - a lo flexible - 80:20 - que da el
mejillón su viscosidad [Fuente: Qin]. Ahora es una cuestión de la elaboración de
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materiales de construcción que imitan el mejillón y su asombrosa habilidad para
quedarse.
¿Cuáles son los materiales?
- Madera.
Una de las cualidades de la Madera es que tiene una fuerza por unidad de peso
mayor respecto a muchos otros materiales y es, por eso, muy adecuada para la
construcción sismo resistente, pero produce impacto ambiental por la
deforestación.
- Estructuras de Hormigón Armado sin Diseño Previo.
El hormigón puede ser uno de los materiales más resistentes a los sismos y a
muchos tipos de solicitaciones, pero eso siempre que esté acompañado de un
buen diseño.
El punto más débil de las estructuras de Hormigón Armado son las columnas, por
lo que para evitar el colapso es fundamental un adecuado diseño y construcción
de pilares.
- Cal Hidráulica:
Cal hidráulica natural (NHL). Todas las NHL tienen la propiedad de fraguar y
endurecer con el agua porque poseen en su composición constituyente análogos a
los cementos naturales. La cal es el ligante natural indispensable en la
preparación de morteros para albañilería; su uso en la construcción se remonta a
tiempos inmemorables. Países desarrollados especifican el uso obligatorio de cal
a los morteros en zonas sísmicas por sus características únicas de adherencia y
resistencia a tensiones diagonales. A la fecha no existe otro material tan versátil
como la cal en los morteros, ya que brinda mayores resistencias, mejor
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adherencia, y ayuda a que las construcciones sean térmicas e impermeables, todo
esto a costos más bajos.
10. Tubos de cartón.
Los equipos de ingenieros están trabajando en todo el mundo para diseñar
estructuras resistentes a los terremotos usando materiales disponibles localmente
o fácilmente obtenibles . Por ejemplo, en Perú, los investigadores han hecho las
estructuras tradicionales de adobe mucho más fuerte mediante el refuerzo de
muros con malla de plástico. En la India, los ingenieros han utilizado con éxito el
bambú para reforzar el hormigón. Y en Indonesia, algunas casas están utilizando
como rodamientos, neumáticos viejos, llenos de arena o piedra.
El cartón es un material fácilmente disponible, reciclable, sorprendentemente
fuerte y muy barato. El arquitecto japonés Shigeru Ban ha diseñado varias
estructuras que incorporan tubos de cartón recubiertas con poliuretano como los
elementos estructurales primarios. En 2013, Ban presentó uno de sus diseños - la
Catedral de Transición - en Christchurch, Nueva Zelanda. La iglesia utiliza 98
tubos de cartón gigantes reforzadas con vigas de madera [ fuente: Slezak ] .
Debido a que la estructura de la cartulina y madera es extremadamente ligero y
flexible , que funciona mucho mejor que el hormigón durante eventos sísmicos. Y
si lo hace el colapso , es mucho menos probable que aplastar personas se
reunieron en el interior. En definitiva, que dan ganas de tratar los tubos de cartón
ubicado en el rollo de papel higiénico con un poco más de respeto .
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Ilustración 19 Iglesia transicional
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CONCLUSIONES
Este trabajo nos mostró como el mundo está haciendo uso de la tecnología para la
prevención, control y protección de diferentes estructuras dentro de ciertos límites
en contra de desastres naturales como en este caso los sismos.
Es indudable que muchas de estas tecnologías que han sido desarrolladas y que
se están investigando en la actualidad, han sido fruto del estudio y de la
observación de unos materiales que se han utilizado en diferentes fines distintos a
la construcción pero que pueden ser aplicadas al tema de la sismo resistencia.
Igualmente, estas tecnologías también han sido consideradas a partir de estudios
como las ondas, y el movimiento lo que permite generar distintas respuestas a las
edificaciones de acuerdo a la necesidad requerida.
De esta manera, tenemos cada vez una mayor comprensión respecto al tema, y la
posibilidad de aplicar distintas respuestas de sismo resistencia al área de la
construcción de acuerdo a las necesidades y al tipo de estructura empleado en
cada caso, por lo tanto, este trabajo nos permitió conocer muchas de las formas
más recientes en que se ha abordado y explorado el tema encontrando
tecnologías bastante innovadoras, prácticas y sostenibles.
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0tecnolog%C3%ADa%20-%20Monografias.com.htm
- http://www.revistaimagen.com.co/home/una-construccion-futurista-con-
tecnologia-sismo-indiferente/
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INDICE
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¿Cuáles son las tecnologías más utilizadas en sismo resistencia Actualmente? ............................................................. ¡Error! Marcador no definido.