Edificios históricos más seguros ante terremotos

Las recientes pruebas sobre simulaciones de terremotos realizadas por los ingenieros del UC San Diego, conducirán a planes de readaptación para hacer que los edificios históricos sean más seguros. Los investigadores probaron estructuras similares a las que se construyeron en California en la década de 1920 basadas en paredes de relleno y marcos de hormigón armado. Sobre la base de los datos obtenidos en pruebas realizadas con el único simulador de terremotos a gran escala al aire libre del mundo, los ingenieros plantearan nuevas herramientas de evaluación sísmica y críticas para readaptar los diseños para este tipo de estructuras, que no fueron diseñadas de acuerdo con las normas actuales.

Las paredes de relleno en general pueden mejorar la seguridad sísmica de un edificio hasta un cierto nivel de intensidad de un terremoto en función del número de paredes presentes y su ubicación. Una vez que la fuerza de las paredes es superada por la del terremoto, estas estructuras podría tener un repentino fin catastrófico, como se ha demostrado en los recientes ensayos en la UC San Diego. Debido a la estructura del panel de interacción, ante un terremoto, el mecanismo que resiste las cargas de estas estructuras son difíciles de evaluar por los ingenieros en los parámetros de resistencia sísmica. Los objetivos de este proyecto son investigar la resistencia de este tipo de estructuras reales bajo condiciones de carga sísmica a gran escala y desarrollar pruebas y calibrar los modelos analíticos fiables para evaluar su desempeño sísmico.

Según Benson Shing, profesor de ingeniería de estructuras y director del grupo de investigación en la UC San Diego; “Vamos a mirar también los métodos de readaptación, para elevar el rendimiento en la dotación de estas estructuras. En realidad, algunas de estas estructuras ante un terremoto pueden no tener suficientes paredes o muros en lugares críticos del edificio para soportar la carga. Por lo tanto, necesitamos un medio fiable para evaluar y mejorar su rendimiento”.

Los recientes ensayos sísmicos se han realizado en la UC San Diego en el “Centro Englekirk de Ingeniería Estructural”, que ocupa alrededor de 8 millas del principal campus universitario en “La Jolla”, la cual tiene el sistema más grande de simulación de terremotos al aire libre de todo los Estados Unidos. La estructura de hormigón que se construyó para la investigación de este proyecto fue la más grande de este tipo nunca probada en una plataforma de vibración.

En los ensayos, después de varias sacudidas fuertes, se realizó la medición de todo el proceso a través de un terremoto de 7,5 de magnitud, durante la cual las agrupaciones de ladrillos de la estructura cayeron por completo, sufriendo graves daños en el primer piso, siendo esto un comportamiento típico en este tipo de edificios. La serie de espectaculares pruebas hicieron que la estructura estuviese a punto de derrumbarse.

De estas series de ensayos, se pudo ver que la mampostería no reforzada con paredes de relleno puede mejorar significativamente la resistencia sísmica de un no dúctil marco de hormigón armado fabricado de acuerdo con la práctica californiana de 1920. Por otro lado, la prueba en la estructura de llenado podría resistir un terremoto máximo considerado de acuerdo con el actual código de construcción. Sin embargo, una vez que el límite de resistencia de la estructura ha sido superado por las fuerzas del terremoto, la estructura exhibe un repentino y catastrófico fracaso a raíz de los daños localizados fundamentalmente en la parte inferior del mismo. Este tipo de comportamiento es muy inseguro y presenta un problema importante para esta clase de estructuras existentes, que pueden o no tener suficiente relleno en las paredes para resistir las potentes fuerzas de un terremoto y, en particular, para aquellos con grandes aberturas en las paredes de relleno.

Actualmente, existe una falta de métodos de análisis fiables para evaluar el desempeño sísmico de estas estructuras mayores y validar métodos de readaptación para mejorar su comportamiento sísmico. En California, la construcción de edificios de mampostería no reforzada incluidos aquellos con paredes de ladrillo de relleno, se detuvo después de 1933 con el terremoto de Long Beach (de una magnitud 6,4), pero sin embargo muchos de ellos aún siguen existiendo en la actualidad. Aunque fue sólo moderada en términos de magnitud, este terremoto causó graves daños a las estructuras de mampostería no reforzada al sur de los Los Angeles en Laguna Beach. Daños a las propiedades que se estimaron en 40 millones de dólares, y 115 personas fallecidas.

Para tener éxito en sus objetivos, los investigadores de la UC San Diego están colaborando con un grupo de ingenieros de diferentes partes del país, con una experiencia significativa en el riesgo sísmico y readaptación de los edificios más antiguos, además también se incluyen investigadores de la Universidad de Stanford y la Universidad de Colorado en Boulder. El proyecto tiene un presupuesto de 1,24 millones de dólares, financiado por la “National Science Foundation”.

Los ingenieros ahora utilizarán los datos obtenidos de la recientes pruebas sísmicas para validar los modelos analíticos y estudiar los patrones de fracaso, así como el comportamiento de la estructura a fin de que puedan desarrollar un plan de readaptación en el segundo ensayo con el mismo diseño que será construido y probado en primavera de 2009.

Más información: School of Engineering UCSD