Parte del edificio de 10 pisos está hecho de unidades modulares de acero formadas por frío. Aquí la última unidad está instalada en la parte superior del edificio. Crédito: David Baillot/Universidad de California San Diego
Pronto se pondrá a prueba un edificio de 10 pisos formado por frío en un simulador de terremotos en la Universidad de California en San Diego para ver qué tan bien puede soportar terremotos.
La mesa Shake de UC San Diego es la única instalación al aire libre de su tipo en el mundo, y el único simulador capaz de probar un edificio de esta altura.
Los códigos de construcción actuales en los Estados Unidos solo permiten edificios de seis pisos cuando el acero formado por frío es el sistema estructural elegido. Los resultados de esta prueba ayudarán a determinar si ese límite de altura puede aumentarse de manera segura. Los investigadores planean realizar las pruebas en junio de 2025.
El edificio ya está construido y está sentado en la mesa de batido al aire libre de UC San Diego. Los investigadores encenderán la mesa de batidos y recrearán los movimientos de terremotos registrados durante los terremotos anteriores, incluidas las grabaciones del terremoto de magnitud 6.7 Northridge que golpeó a Los Ángeles en 1994 y el terremoto de magnitud 6.9 Loma Prieta que golpeó el norte de California en 1989.
Este simulador de terremotos al aire libre en UC San Diego puede sacudir estructuras que pesan hasta 2,000 toneladas métricas, o 4.5 millones de libras, aproximadamente el peso de 1,300 automóviles del tamaño de un sedán. Esto hace que el simulador de terremotos sea capaz de llevar las estructuras de prueba más pesadas del mundo.
La mesa de sacudidas también puede acelerar a al menos 1 g, la cantidad de gravedad que experimentamos en la Tierra cuando caemos. Estos movimientos a su vez pueden acelerar la parte superior de un edificio de 10 pisos hasta 3G. Como referencia, en promedio, los pasajeros en modernas montañas rusas experimentan 4 g de aceleración máxima. Debido a que la mesa de sacudidas está al aire libre, puede evaluar edificios altos que no podrían probarse en otro lugar.
La compilación de 10 pisos está equipada con escaleras, un sistema de resorte, tuberías de gas y unidades de HVAC en el techo. Crédito: David Baillot/Universidad de California San Diego
“Podemos probar nuevas ideas y superar los límites de lo que estamos haciendo en el diseño y la construcción estructurales”, dijo Tara Hutchinson, profesora del Departamento de Ingeniería Estructural de la UC San Diego y uno de los principales investigadores del proyecto.
“El acero formado por frío es un gran ejemplo de un material prometedor de peso ligero, sostenible y altamente duradero, ideal para su uso en regiones de alto riesgo sísmico y para la construcción de edificios altos”.
La mesa Shake es parte de la red de infraestructura de investigación de ingeniería de riesgos naturales de NSF, o NHERI, ocho instalaciones experimentales que respaldan la investigación innovadora para mitigar los daños causados por peligros como terremotos, tsunamis, deslizamientos de tierra, tormentas de viento, tormenta y inundaciones.
Edificio con marco de acero formado por frío
El esqueleto del edificio de 10 pisos está hecho de láminas de acero de grado de construcción que luego se forman a temperatura ambiente para hacer componentes estructurales individuales, estudios y viguetas de piso, por ejemplo. Luego se sujetan para formar paredes y pisos.
El acero formado por frío es fácil de fabricar, fuerte, ligero y hecho de acero reciclado. El material se ha vuelto más popular como sustituto de la madera en las últimas cuatro décadas, en parte porque puede formarse en componentes similares a los utilizados en la construcción de madera, como dos por cuatro. Tampoco se quema cuando se expone al fuego.
Actualmente, los códigos de construcción en los Estados Unidos solo permiten edificios con marco de acero formados por frío de hasta 65 pies (20 metros), o aproximadamente seis pisos de altura. El equipo de investigación de la Universidad de UC San Diego y Johns Hopkins está evaluando qué tan altos los edificios con marco de acero formados por frío, hasta 100 pies (30 metros) o 10 pisos, le irían durante un terremoto.
Tara Hutchinson, profesora del Departamento de Ingeniería Estructural de la UC San Diego, es la investigadora principal de una serie de pruebas en un edificio de 10 pisos y conmarcado en acero en el simulador de terremotos al aire libre de UC San Diego. Crédito: David Baillot/Universidad de California San Diego
“A través de años de trabajo, hemos desarrollado una comprensión de cómo modelar componentes clave de los nuevos sistemas de marco de acero formados por frío. Hemos utilizado modelos y pruebas de menor escala para determinar si estos sistemas pueden funcionar bien en los terremotos, dándonos confianza en nuestras nuevas soluciones”, dijo Ben Schafer, profesor de la Universidad Johns Hopkins y el otro investigador principal principal del proyecto.
“En general, si podemos predecir el rendimiento preciso de un nuevo sistema de construcción, podemos compartir esas predicciones con los ingenieros para mejorar el diseño de edificios y las prácticas de construcción en los Estados Unidos”
El edificio que se probará en junio ya está construido y sentado en la mesa de sacudidas. Fue construido utilizando una variedad de métodos. El primer nivel del edificio es “enmarcado en el palo”, lo que significa que se ensambla en el sitio con componentes individuales: vías de acero y pernos de acero en este caso.
Otros pisos están construidos de paneles de pared y piso: elementos que se han prefabricado en una tienda y enviados al sitio. Este proyecto también explora cómo estos paneles se pueden juntar en módulos, similares a los remolques portátiles, fabricados fuera del sitio. Estos módulos, muy parecidos a Legos apilados, se ensamblan en el sitio y se elevan en el edificio con una grúa.
“Estas pruebas nos brindan una oportunidad única para documentar y comparar la resistencia de cada método de construcción durante un terremoto”, dijo Hutchinson.
UC San Diego Ingeniería Estructural Ph.D. El estudiante Shokrullah Sorosh instala sensores en el edificio. Crédito: David Baillot/Universidad de California San Diego
Sistemas no estructurales, pruebas de incendios y sensores
El edificio también incluye lo que los investigadores llaman componentes “no estructurales”, como escaleras, equipos mecánicos de techo y sistemas de gas y rociadores de incendios presurizados. Los investigadores monitorearán el movimiento y las aceleraciones en estos elementos para evaluar si el edificio permanecería funcional después de un terremoto.
Después de que termine la prueba del terremoto y se hayan recopilado todos los datos, el edificio se colocará a través de una serie de pruebas de incendios en vivo para estudiar cómo estos componentes y la estructura en sí se disparan en un incendio después de un terremoto.
Los investigadores recopilarán datos de las pruebas de terremotos y incendios con miles de sensores que miden todo, desde cuánto se mueve el edificio durante un batido hasta la distribución de temperatura durante las pruebas de incendio.
“Cuando realizamos estas pruebas a gran escala, es importante capturar la respuesta con alta fidelidad; en este caso, estamos utilizando miles de sensores, digitales y analógicos, distribuidos en todo el edificio”, dijo Hutchinson. “Esos son datos reales que nos permiten explorar y ayudar a mejorar los métodos de diseño y construcción, todos los cuales mejorarán los códigos de construcción”.
Proporcionado por la Universidad de California – San Diego
Cita: Simulador de terremotos para probar el edificio con marco de acero de 10 pisos (2025, 29 de mayo) Recuperado el 29 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-earthquake-simulator-story-story.html
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