Los terremotos son una de las fuerzas más devastadoras de nuestro planeta, por ello es de especial interés tener en cuenta los principios de la construcción antisísmica. No sólo destruyen edificios, sino que también se cobran vidas humanas y causan enormes daños materiales. En todo el mundo, la Tierra tiembla unas tres veces por semana con una magnitud de seis o superior. Sólo en 2022 hubo 270 terremotos que causaron daños a un total de 247.566 edificios y se cobraron 1.305 vidas. Según el BGR, en todo el mundo se producen una media de 1.500 terremotos al año, con una magnitud superior a 5.
Quien piense que un terremoto es relativamente raro en nuestras regiones se equivoca. Porque no sólo los procesos geológicos provocan terremotos. Gracias a los avances científicos, los ingenieros han podido desarrollar en las últimas décadas nuevos métodos de construcción, como la “capa de invisibilidad sísmica” y materiales de construcción, como las aleaciones con memoria de forma, para aumentar la estabilidad de los edificios y su resistencia a los terremotos.
Especificaciones DIN y Eurocódigos para la construcción antisísmica
En la UE se aplican determinadas normas para proteger los edificios contra los daños causados por los movimientos de tierra. Están recogidas en las normas EN 1998-1 a 6 bajo el título “Diseño de estructuras sismorresistentes” e incluyen información sobre cómo evaluar la resistencia de los edificios a los movimientos de tierra. Cada país complementa o varía las directrices establecidas en el Eurocódigo 8 para adaptarlas a la frecuencia y gravedad de los movimientos tectónicos de su propia región.
Sin embargo, la existencia del Eurocódigo no significa necesariamente que todos los edificios de todos los países sean antisísmicos. Así lo ilustra el ejemplo negativo de Italia, que es el país más afectado por los terremotos en Europa, pero que ha adaptado menos del 30% de sus edificios a este hecho.
Pionero en protección antisísmica: Japón
Japón, país de Asia Oriental, se ve afectado con especial frecuencia por los terremotos. Uno de cada cinco terremotos fuertes en el mundo se produce en Japón. El gobierno japonés se basa en un sistema de motivación y castigo: por un lado, la construcción a prueba de terremotos se recompensa con beneficios fiscales; por otro, las autoridades comprueban estrictamente si se cumplen las normas. Si la vivienda no cumple los requisitos, le sale caro a la empresa constructora.
En la capital, Tokio, en particular, se está haciendo mucho para prepararse para futuros temblores de tierra graves. Para asegurar la infraestructura vital, es decir, el suministro de agua, electricidad, gas y demás, el subsuelo de Tokio se ha entrecruzado con una red de tuberías. Con ellas se pretende proteger las líneas en caso de terremoto y, al mismo tiempo, facilitar las reparaciones, ya que son lo suficientemente grandes como para que puedan entrar los obreros. Ya en 2019, unos 9.000 edificios de Japón fueron diseñados para protegerse de los terremotos.
Más seguridad para California
En cuanto a la frecuencia de los terremotos, la situación del estado norteamericano de California es similar a la de Japón. Esto se debe a la especial ubicación de la región, que se encuentra exactamente sobre los bordes de dos placas tectónicas. Los expertos esperan que, como muy tarde en 2038, se produzca un terremoto comparable al grave seísmo de 1906. Alcanzó una magnitud de 8,4 y se cobró la vida de más de 3.000 personas.
Por esta razón, el alcalde de Los Ángeles, por ejemplo, ha dictado normas estrictas que se basan en leyes estatales y, entre otras cosas, prohíben construir directamente sobre las fallas. Además, los propietarios son ahora responsables de hacer sus edificios resistentes a los terremotos, lo que también se aplica a las propiedades existentes. Por este motivo, hubo que demoler un centro comercial y reconstruirlo en otro lugar. Al mismo tiempo, el Servicio Geológico de California está realizando investigaciones para localizar peligros bajo tierra en la ciudad. Con ello se pretende evitar que se construya en lugares de riesgo.
Dos de los edificios mejor protegidos del mundo
El aeropuerto Sabiha Gökçen de Estambul es una de las estructuras que más pueden resistir un terremoto en una comparación internacional. Puede soportar vibraciones de hasta 8,0 MW porque dispone de 300 sistemas de aislamiento que disipan las ondas sísmicas. Los cimientos sobre los que se construyó el aeropuerto también están muy aislados del suelo. Para ello, se construyó sobre una plataforma que absorbe los movimientos horizontales del terreno.
La sede de Apple también es un modelo en cuanto a resistencia a los terremotos. Los arquitectos se inspiraron en los ingenieros japoneses y aislaron el edificio contra los movimientos de tierra. Los cojinetes deslizantes garantizan que las vibraciones no afecten a la mampostería, sino que sean absorbidas. Pueden moverse horizontalmente en todas direcciones hasta 1,20 metros, lo que compensa los temblores de tierra.
Avanza la investigación sobre la seguridad en caso de terremotos
En un terremoto, la mayoría de las personas mueren por el derrumbe de las estructuras y no por las propias ondas sísmicas. Por tanto, cualquier esfuerzo para garantizar la estabilidad de los edificios sigue realizándose y será esencial en el futuro:
· Innovaciones en el sector de los materiales de construcción
Científicos e ingenieros están desarrollando nuevos materiales de construcción con una estabilidad dimensional aún mayor. Innovaciones como las aleaciones con memoria de forma pueden soportar grandes cargas y recuperar su forma original, mientras que las películas de plástico reforzadas con fibras -hechas de diversos polímeros- pueden envolver columnas y ofrecer hasta un 38% más de resistencia y ductilidad.
Los ingenieros también están recurriendo a elementos naturales. Las pegajosas pero rígidas fibras de concha o la relación resistencia/tamaño de la seda de araña resultan prometedoras para el desarrollo de nuevos materiales. El bambú y los materiales impresos en 3D también pueden actuar como estructuras ligeras y entrelazadas con formas ilimitadas que potencialmente pueden ofrecer a los edificios una resistencia aún mayor.
· Nuevos métodos de construcción a prueba
En lugar de contrarrestar las fuerzas, los investigadores de la Universidad de Marsella están experimentando con la posibilidad de blindar o redirigir completamente las ondas sísmicas del edificio. Esta línea de pensamiento es una de las más recientes y aún no se ha puesto en práctica. En este caso, se supone que una especie de “anillo protector invisible” que rodea el edificio, formado por 100 anillos de plástico y hormigón dispuestos concéntricamente y enterrados 1 m bajo tierra, protege las ondas sísmicas del edificio. Las ondas sísmicas que chocan contra los anillos se ven obligadas a alejarse del edificio y dirigirse hacia los anillos exteriores, donde se descomponen.
¿Cómo se construye un edificio antisísmico?
Para construir un edificio antisísmico, los ingenieros diseñan estructuras que puedan soportar las fuerzas horizontales de un terremoto. Dado que los terremotos liberan grandes cantidades de energía y cargan los edificios bruscamente desde una dirección, una estructura antisísmica también debe poder moverse en la dirección opuesta. A continuación se indican las mejores prácticas que pueden ayudar a los edificios a resistir los terremotos.
1. Cimentación sobre soportes multicapa
Una forma de contrarrestar las fuerzas sísmicas horizontales en el suelo es, por un lado, situar los cimientos del edificio por encima del nivel de la superficie y, por otro, separarlos del subsuelo con la ayuda de bases elásticas de caucho compuestas por capas de acero, caucho y plomo. Cuando el subsuelo se mueve durante el terremoto, los soportes antisísmicos vibran junto con él y absorben la energía cinética actuante. Esto ayuda eficazmente a absorber las ondas sísmicas e impide que atraviesen la estructura del edificio.
2. Amortiguador para la construcción
La mayoría de la gente probablemente conoce el término amortiguador en relación con su coche. Pocos saben que los ingenieros también los utilizan en la realización de edificios antisísmicos. Al igual que en los coches, los amortiguadores reducen la fuerza de las ondas de choque y ayudan a frenarlas. Esto se hace de dos formas: amortiguadores de vibraciones y absorbedores de vibraciones.
Amortiguador de vibraciones
En este método, se colocan amortiguadores sísmicos entre una columna y una viga en cada nivel de un edificio. Cada amortiguador consta de cabezas de pistón en un cilindro lleno de aceite de silicona. Durante un terremoto, el edificio transfiere la energía vibratoria a los pistones, que presionan contra el aceite. La energía se convierte en calor y la fuerza de las vibraciones se disipa. La Torre Mayor de Ciudad de México, en la que se instalaron, entre otros, 98 de estos amortiguadores de vibraciones, demuestra que este método también se demuestra en la práctica. Lo explosivo del asunto es que el rascacielos se construyó prácticamente sobre arena.
Péndulo oscilante
Otro método para amortiguar las fuerzas sísmicas consiste en instalar un enorme aparato pendular. Probablemente el ejemplo más conocido sea el rascacielos Taipei 101. Aquí, una esfera de acero de 660 toneladas cuelga de cables de acero y de un sistema hidráulico en el último piso del rascacielos. Cuando el edificio empieza a oscilar, la esfera, debido a la inercia de su masa, también oscila y actúa en sentido contrario a las fuerzas que actúan sobre ella, ayudando a estabilizar la estructura general. El edificio sigue en pie y ha resistido varios terremotos y tifones.
3. Refuerzo de la estructura del edificio
Aunque los amortiguadores de choques y vibraciones pueden ayudar a disipar la energía en cierta medida, los materiales utilizados en un edificio son igualmente responsables de su estabilidad. Cuando se produce un evento sísmico en un edificio, todas las fuerzas se distribuyen por su estructura y pueden, hasta cierto punto, evitar el derrumbe. Los muros cortantes, las riostras transversales, los diafragmas y los pórticos resistentes a momentos siempre se han utilizado para proporcionar un refuerzo adicional contra las fuerzas horizontales en la mayoría de los edificios. Son fundamentales para el refuerzo de un edificio.
El desarrollo del hormigón armado también ha hecho que los edificios sean más estables. Para que un material de construcción resista tensiones y vibraciones, debe tener una gran ductilidad, es decir, la capacidad de soportar grandes deformaciones y tensiones. El uso del acero en forma de refuerzo ayudó a los edificios a “doblarse” mejor sin romperse. La madera también es un material sorprendentemente dúctil debido a su gran resistencia en comparación con su estructura ligera.
Conclusión
Nadie puede predecir cuándo y dónde se producirá un terremoto fuerte. La única forma de protegerse contra ellos es tomar precauciones suficientes. Por muy avanzadas que estén hoy las tecnologías y los materiales, todavía no es posible que los edificios resistan indemnes un terremoto fuerte. Sin embargo, si un edificio es suficientemente antisísmico y permite a sus ocupantes escapar a tiempo del derrumbe, podemos considerarlo un gran éxito.
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