SIMULACIÓN CONTRA SISMOS

Diseño y prueba de edificios antisísmicos:

Mapa de riesgo global de seísmos. Haga clic sobre la imagen para ampliarla

Imagen cortesía de the Global Seismic Hazard Program Los terremotos pueden ser devastadores. ¿Podemos hacer algo para combatirlos?Francesco Marazzi y Daniel Tirelli explican cómo se diseñan y prueban los edificios a prueba de terremotos.

El 3 de febrero de 2010 murieron unas 200000 personas y 280000 edificios se colapsaron o fueron dañados severamente por un terremoto en Haití. Más cerca de casa – en los Abruzos, Italia - en la madrugada del 6 de abril de 2009 un terremoto causó más de 300 muertos y forzó la evacuación de 60000 personas.

Debido a que los terremotos son consecuencia de movimientos tectónicos, no pueden ser controlados ó fácilmente predecibles, sólo podemos analizar estadísticamente su intensidad y frecuencia (para más información, verLatchman, 2009). Para una región dada, la intensidad esperada de los terremotos es inversamente proporcional a sus frecuencias de aparición: los terremotos menores son más frecuentes que los fuertes.

Aunque no podemos librarnos de los terremotos, podemos combatirlos, por ejemplo mediante el diseño de edificios a prueba de terremotos – ó antisismos.

Un terremoto es un movimiento de masa terrestre caracterizado por oscilaciones en tres dimensiones; los efectos de estos movimientos en los edificios pueden ser considerables. Los terremotos dan lugar a que los edificios se muevan muy rápidamente; la masa del edificio multiplicada por la aceleración causada por el terremoto producen fuerzas muy grandes, tal como describe la segunda ley del movimiento de Newton (fuerza = masa x aceleración). Puesto que las casas y otras estructuras comunes son diseñadas para soportar sus propios pesos, normalmente pueden resistir las fuerzas verticales adicionales causadas por los movimientos verticales de los terremotos. Las fuerzas horizontales, sin embargo, son frecuentemente subestimadas u olvidadas durante la fase de diseño, y por eso los edificios pueden colapsarse cuando se ven sometidos a un terremoto.

Por razones económicas y prácticas, los edificios antisísmicos necesitan tener niveles apropiados de resistencia: inclusive, el terremoto más fuerte no debería producir que un edificio se colapsase, aunque lo pudiese dañar hasta un cierto nivel. Sin embargo, un terremoto pequeño no debería causar ningún daño, tal como grietas. El diseño de un edificio antisísmico también debe tener en cuenta su importancia y su función: un hospital o un centro de bomberos, por ejemplo, debe permanecer operativo inclusive después del mayor terremoto.

Aun sabiendo el enorme progreso ocurrido en la modelación y simulación de la respuesta de los edificios a los terremotos, el ensayo experimental aun ocupa una parte importante en el desarrollo de edificios antisísmicos. Los ingenieros utilizan modelos pequeños ó a escala real para investigar la respuesta de la estructura a un terremoto: ¿cómo de seguro debería ser un edificio en un terremoto y cómo se podría mejorar?

Métodos de simulación de terremotos: una mesa vibratoria (izquierda) y un sistema de muro de reacción y suelo reforzado (derecha)

Imagen cortesía de ELSA

Existen dos técnicas experimentales y complementarias para simular el efecto de un terremoto en una estructura: una basada en la mesa vibradora y la otra en el sistema de muro de reacción y suelo reforzado (ver imagen más arriba). Una mesa vibradora es una plataforma que imita un terremoto produciendo vibraciones en uno, dos ó tres dimensiones. El edificio a ensayar – normalmente un modelo a escala reducida – se dispone sobre la mesa vibradora, se somete al “terremoto” y se registran los efectos producidos. ¿Se cae el edificio? ¿Aparecen grietas en los muros? ¿Cómo se generan los

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