Una estructura de madera de dos pisos soportó cuatro simulaciones de terremotos diferentes el 14 de julio de 2017 en la mesa de batido al aire libre más grande del mundo aquí en San Diego. Y aún está en pie antes de más pruebas en las próximas semanas.
El objetivo de las pruebas es reunir suficientes datos para diseñar edificios de madera de hasta 20 pisos de altura que no sufran daños significativos durante grandes terremotos. Es decir, no solo los ocupantes pueden salir del edificio ilesos, sino que pueden regresar y reanudarviviendo en el edificio poco después de un temblor.
"Diseñar edificios que sean seguros incluso durante grandes terremotos es muy importante. Estamos haciendo eso, y vamos más allá. Estamos trabajando para minimizar la cantidad de tiempo que los edificios están fuera de servicio después de grandes terremotos. También estamos enfocadossobre la reducción de los costos necesarios para repararlos ", dijo el profesor Shiling Pei, profesor asistente en la Escuela de Minas de Colorado, que dirige las pruebas financiadas por la National Science Foundation NSF y una variedad de patrocinadores de la industria.
Basado en los conocimientos obtenidos de este conjunto actual de pruebas e investigaciones relacionadas, el equipo regresará a San Diego en 2020 para construir, sacudir y finalmente quemar un edificio de madera de 10 pisos resistente al terremoto en la mesa de batido UC San Diego.
En las pruebas actuales de la estructura de dos pisos y 22 pies de altura, los investigadores están estudiando el comportamiento de los sistemas de seguridad sísmica a gran escala hechos de materiales de madera avanzados, incluidas las paredes oscilantes, que pueden balancearse durante un temblor yluego, vuelva a centrarse por sí mismo, y un piso de madera masivo diseñado para resistir terremotos fuertes. La madera es principalmente madera laminada cruzada CLT, que es un material relativamente nuevo y de alto rendimiento hecho de capas de laminado de madera.
"Con la llegada de la madera laminada cruzada, podemos comenzar a pensar en los rascacielos de madera", dijo Pei. "El CLT y la madera en masa en general son parte de una tendencia masiva en arquitectura y construcción, pero el rendimiento sísmico de los edificios altos hizo quede este tipo de madera es aguas inexploradas "
Durante la prueba del 14 de julio, el edificio y sus sistemas de seguridad sísmica parecieron funcionar bien. Los investigadores primero pusieron la estructura de dos pisos a través de una simulación del terremoto de 6,4 grados del Valle Imperial, que tuvo lugar en 1979 cerca de los Estados Unidos-MéxicoA esa prueba le siguieron en pocos minutos dos simulaciones consecutivas del terremoto de Northridge de 1994. Después de inspeccionar el edificio sin encontrar daños significativos, los investigadores pusieron la estructura a través de simulaciones del terremoto de Loma Prieta de 1989 y el 6.6terremoto de magnitud Superstition Hills, que tuvo lugar en 1987 cerca del Mar de Salton.
Seguirán más batidos en las próximas semanas a medida que los investigadores prueben diferentes diseños y sistemas de seguridad sísmica.
Los investigadores de un consorcio de universidades de EE. UU., Con colaboradores de la industria y el sector público, están realizando las pruebas en la mesa de batido UC San Diego, la mesa de batido al aire libre más grande del mundo. La instalación es parte de NHERI @ UCSD,una instalación experimental en UC San Diego financiada por la National Science Foundation como parte de su programa de Infraestructura de Investigación de Ingeniería de Riesgos Naturales NHERI. La instalación está ubicada en el Centro de Ingeniería Estructural Englekirk en la Escuela de Ingeniería UC San Diego Jacobs.
Si bien algunos edificios altos de madera se han construido en los últimos años, se han construido en áreas que se consideran sísmicamente inactivas o se han construido con sistemas de seguridad sísmica hechos de materiales no madereros como el hormigón y el acero.
Más allá de la seguridad: diseño para la resistencia
Los códigos actuales de construcción de seguridad sísmica tienen como objetivo garantizar la seguridad humana en grandes terremotos, permitiendo que los edificios permanezcan el tiempo suficiente para que los ocupantes salgan ilesos. Sin embargo, los códigos de construcción no necesariamente aseguran que los ocupantes realmente tengan un edificio al que regresar.El diseño de edificios que se espera que vuelvan a estar en servicio poco después de un gran terremoto, y con costos de reparación mínimos, se conoce como diseño para la resistencia al terremoto.
"En un gran terremoto, las personas dentro de un edificio pueden estar seguras, pero si el marco del edificio está aplastado, no tendrán un edificio al que regresar. Queremos mejorar esa situación", dijo Pei.
La resiliencia es uno de los inquilinos clave de este proyecto de investigación de varios años centrado en edificios de madera altos que utilizan materiales de madera en masa.
"Los propietarios de edificios quieren saber, después de un gran terremoto, '¿Cuántos meses estoy fuera?'", Dijo Pei. "Queremos poder decirles a los propietarios de edificios: 'Estarán fuera por una semanaes probable que el edificio solo necesite reparaciones en algunos sistemas diseñados para dañarse ".
La estructura de 22 pies que se está probando este mes es un sistema minimalista destinado a recopilar la información requerida para diseñar edificios altos de madera que tengan este tipo de resistencia a los terremotos.
Uno de los objetivos clave es estudiar cómo los diferentes sistemas de seguridad sísmica interactúan entre sí durante simulaciones realistas de terremotos.
"Hemos probado las paredes oscilantes por sí mismos en el laboratorio, pero como ingenieros estructurales, sabemos que el sistema no es igual a la suma de sus partes. Hay interacciones entre las partes. Es por eso que los proyectos NHERI financiados por la NSFson tan críticos. Finalmente, podremos obtener datos sobre cómo funcionan los diferentes componentes como un sistema durante terremotos fuertes ", dijo Pei.
Los datos que los investigadores recopilan durante las pruebas de dos pisos serán cruciales para desarrollar la metodología de diseño para el edificio de 10 pisos.
"Es emocionante ver que nuestra instalación de mesa de sacudidas por terremoto se utiliza para diseñar, probar y validar sistemas de seguridad sísmica resistentes hechos de materiales innovadores y renovables", dijo el profesor de ingeniería estructural de UC San Diego, Joel Conte, quien es el investigador principal del NHERILa subvención de la NSF financia las operaciones de la mesa de sacudidas ". Nuestra mesa de sacudidas permite a los investigadores analizar muestras estructurales a gran escala para detectar movimientos severos de terremotos, lo cual es crucial para realizar los tipos de avances en ingeniería estructural que salvan vidas y mejoran la resiliencia de las comunidades después dedesastres naturales."
Los investigadores que trabajan en el edificio de dos pisos están recopilando datos a través de más de 300 canales de sensores en tres fases de prueba. Los datos se generan en puntos preseleccionados para medir cómo se doblan los paneles de madera laminada cruzada CLT y cómolos paneles se mueven uno con respecto al otro. Los investigadores están particularmente interesados en un sistema que permita que el edificio se balancee en respuesta a un terremoto y en cómo interactúan las paredes y los pisos durante el temblor.
En los sistemas de paredes oscilantes, las paredes verticales de madera maciza están conectadas a los cimientos mediante barras postesadas que se extienden por el piso y disipadores de energía de acero especiales en forma de U. Las barras permiten que la pared se balancee durante un terremoto y retrocedaen su posición vertical original, minimizando la deformación y el daño estructural resultante.
Un consorcio de universidades está colaborando en este proyecto NSF, incluyendo Colorado School of Mines, Colorado State University, University of Washington, Washington State University, Oregon State University, Lehigh University, University of Nevada Reno y University of California San Diego.
Las pruebas de investigación de dos pisos también recibieron el apoyo de múltiples socios industriales, incluidos Katerra; Simpson Strong-Tie; Tallwood Design Institute; DR Johnson Lumber Co .; el Laboratorio de Productos Forestales; Ciudad de Springfield, Oregón; la Junta de Madera Blanda; yConectores de madera MyTiCon.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California en San Diego . Original escrito por Ioana Patringenaru. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cite esta página :