El Comunidades Foothill Ley y Justicia Center en Rancho Cucamonga, California
Durante décadas, los ingenieros han estado utilizando caucho en edificios y estructuras. Desde la década de 1950, se ha instalado en puentes de carreteras para hacer frente a la expansión térmica y en los edificios para sofocar las vibraciones de los trenes y carreteras, aunque no fue hasta la década de 1980 que el compuesto fue finalmente utilizado para aislar los edificios de los terremotos.Cuando se hayan instalado cojinetes de goma, que han sido un gran éxito, y si se utiliza más ampliamente, tienen el potencial de salvar incontables vidas y evitar miles de millones de dólares en daños.
A pesar de ello, muchos edificios todavía carecen de la protección que viene con la ingeniería sísmica adecuada. En los países en desarrollo, el problema es particularmente agudo. Tome el terremoto de magnitud 7,0 que azotó a Haití en 2010 y mató a más de 100.000 personas, muchos de los cuales perecieron cuando los edificios se derrumbaron. Estructuras vulnerables también plagan los países desarrollados como los Estados Unidos. Una reciente investigación realizada por el diario Los Angeles Times descubrió que más de 1.000 mayores edificios de concreto en la ciudad podrían colapsar en el próximo gran terremoto.
Hay muchas maneras de hacer un edificio resistente ante los terremotos. En las estructuras de madera, esparadrapos adicionales se pueden clavar a partes clave de la trama. Concreto reforzado con acero es otra opción, con las fortalezas y debilidades de cada compuesto compensando la otra, aunque incluso eso puede no ser suficiente para evitar daños en un gran terremoto. Algunos edificios utilizan amortiguadores similares a los amortiguadores de un coche. El más efectivo, sin embargo, puede haber aislamiento de la base, donde el edificio está separado de la tierra usando amortiguadores o cojinetes.
Los edificios que no están diseñados o mejoramiento de resistir un terremoto pueden sufrir fallas catastróficas.
Para aislar la base, los ingenieros pueden recurrir a una variedad de diferentes cojinetes y amortiguadores. Cojinetes de goma, como los instalados en las Comunidades Foothill Ley y Justicia Center, se encuentran entre los más prometedores. Al igual que otros rodamientos, se desacoplan el edificio de los movimientos horizontales de un terremoto, proporcionando literalmente un amortiguador entre el edificio y el terremoto. El sistema no absorbe la energía del terremoto, sino más bien lo desvía a través de la dinámica del sistema.Frecuencias -y más altos del terremoto su destructiva energía aren't transmiten al resto de la estructura. Edificios construidos sobre cojinetes de goma todavía sacudirán durante un terremoto, pero van a deslizarse sobre su base en lugar de tambalearse peligrosamente.
Con tantas opciones disponibles, lo que hace que los cojinetes de goma tan atractivo? Por un lado, son eficaces. La forma en que están construidas hojas delgadas de caucho natural se unen a ellos placas delgadas de acero-da de alta rigidez en la dirección vertical mientras que es muy flexible en la dirección horizontal. En otras palabras, son suficientes para apoyar un edificio rígido, pero lo suficientemente flexible para desviar la energía de un terremoto. Pero quizás lo más importante, son asequibles, lo que podría traer la seguridad sísmica vital a más pobres, los países vulnerables.
Quelling Vibraciones, Grande y Pequeño
La idea de reforzar los bloques de goma de placas delgadas de acero fue inventado por el ingeniero francés Eugene Freyssinet. Se reconoció que la capacidad vertical de una almohadilla de goma era inversamente proporcional a su espesor, pero su flexibilidad horizontal era directamente proporcional al espesor. En otras palabras, una fina pieza de caucho podría ser rígido en una dirección pero flexible en otro. Freyssinet es conocido por otra innovación de ingeniería, el desarrollo de hormigón pretensado, y para el descubrimiento de fluencia, o deformación, en el hormigón. Ambos son partes importantes de la ingeniería de puentes de hoy, y es posible que él inventó la almohadilla de goma reforzada para hacer frente a dos retos de puente edificio de apoyo de la cubierta de pretensado pesada mientras que permite que se contraiga como resultado de la fluencia y la carga de pretensado.Cojinetes de Freyssinet se han utilizado ampliamente en todo el mundo, aunque la mayor parte de su uso en los edificios es para amortiguar las vibraciones no deseadas, como los de un tren subterráneo, una práctica que se originó en el Reino Unido en la década de 1960. Desde entonces, muchos proyectos en el Reino Unido han utilizado aisladores de caucho naturales, incluyendo bajo costo de vivienda pública y varios hospitales, donde las vibraciones pueden perturbar el equipo de diagnóstico de precisión.
En ese mismo sentido, la Sala de Conciertos Benaroya en Seattle, terminado en 1999, y la Sala de Conciertos Walt Disney en Los Ángeles, terminado en 2003, ambos cojinetes uso de goma para minimizar las vibraciones. La Sala de Conciertos Benaroya sienta encima de un túnel del tren, mientras que el Disney Concert Hall se construyó directamente encima de un muelle de carga para el edificio de al lado. Rodamientos de ambos edificios funcionan bien para aislar las vibraciones, pero que no fueron diseñados para mitigar los terremotos. En cambio, Benaroya y Disney tienen sistemas duplicados, aunque desde luego no tienen que hacerlo. Mis colegas y yo solíamos la mesa sacudida en el Centro de Investigación de Ingeniería Sísmica de la Universidad de California, Berkeley para demostrar que era posible diseñar para ambos.
Los edificios viejos se pueden reacondicionar aprovechar aislamiento de base. En California, la alcaldía de Oakland y San Francisco City Hall, ambos de los cuales fueron gravemente dañada en el terremoto de Loma Prieta en 1989, ahora flotan por encima de sus cimientos sobre amortiguadores. La ciudad de Los Ángeles Hall, que fue dañado en el terremoto de Northridge en 1994, fue reforzado con rodamientos de alto amortiguamiento de caucho natural cuatro años después. En 454 pies, es ahora el edificio más alto aislado sísmicamente en el país.
Manteniendo la estructura separada
Fuera de los Estados Unidos, el aislamiento de la base se ha perseguido de forma muy activa en Japón, uno de los países más propensos a terremotos en el mundo.Allí, el primer edificio de base aislada se completó en 1986, y uno de los mayores edificios de base aislada en el mundo es el West Japan Computer Postal Center en Sanda, Kobe Prefectura. Este seis pisos, estructura 500.000 pies cuadrados se admite en 120 aisladores elastoméricos con una serie de acero adicional y amortiguadores de plomo. Durante el terremoto de 1995 infame Kobe, el edificio que era tan sólo 19 kilómetros de la severa movimiento sísmico epicentro-experimentado. Afortunadamente, el centro postal no fue dañado. Lo mismo no puede decirse de una estructura basada fija adyacente.
Cojinetes de goma naturales apoyan aislar este edificio desde el suelo, la protección de la estructura durante un terremoto.
Después del terremoto de Kobe, más edificios en Japón se construyeron utilizando aislamiento de base, incluyendo apartamentos y condominios, que se construyen normalmente con métodos tradicionales. Hoy en día, alrededor de 100 edificios de base aislada se construyen en Japón cada año, sin incluir viviendas unifamiliares.
Ahora, los ingenieros japoneses están tomando el concepto de aislamiento de un paso más allá con "aislamiento de tierra." En la ciudad de Sagamihara las afueras de Tokio, han construido 21 edificios separados -seis a 14 pisos de altura en la parte superior de una de tres acres losa de hormigón. La losa se sienta sobre 150 dispositivos de aislamiento, entre ellos muchos cojinetes de goma muy grandes, y todos los edificios se mueven en sincronía. Aislamiento de la tierra muestra una gran promesa y podría traer aislamiento de base para aún más complejos de gran altura.
Estructuras más seguro para todos
Actualmente, la mayoría de los edificios que son a base de aislado son grandes estructuras que albergan equipos sensibles o caro, pero hay un creciente interés en utilizarlo en la vivienda pública, las escuelas y los hospitales, especialmente en los países en desarrollo. Una serie de proyectos de demostración de base aislada ya se han completado en una variedad de países, de Italia a Chile e Indonesia. A menudo, estos edificios se sientan al lado de idénticas, estructuras de base fija, permitiendo a los ingenieros como yo para comparar sus comportamientos durante los terremotos. El tiempo y los edificios de base-aislado de nuevo, hemos visto emergen de un terremoto relativamente indemne en comparación con sus vecinos.
Dormitorio de trabajadores de Java, Indonesia que fue construida encima de cojinetes de caucho natural.
Mis colegas y yo tenemos grandes esperanzas de que la tecnología de aislamiento de base de bajo costo, incluyendo los cojinetes de caucho natural, se utilizará en todo el mundo. Un proyecto de demostración se encuentra en Indonesia, donde los trabajadores de una plantación de té en la parte sur de Java Occidental viven ahora en una de cuatro pisos, de hormigón armado, construcción de bases aisladas. Contiene ocho unidades de apartamentos de bajo costo y con el apoyo de 16 cojinetes de alto amortiguamiento de caucho natural.
Aparte de aislamiento de base, el edificio no es sustancialmente diferente de los demás en Java, lo que hace que sea menos costoso de construir y es más probable que sea aceptado por los funcionarios locales de construcción. Los rodamientos de aislamiento, que son baratos de fabricar, se encuentran a nivel del suelo y se conectan con el resto del edificio mediante una técnica innovadora, rentable y fácil de instalar.
Una mirada más cercana a los cojinetes que aíslan la estructura del suelo y los servicios públicos flexibles gancho-ups.
Cojinetes de goma como estos son podría cambiar drásticamente la forma en edificios en zonas sísmicas están diseñados y construidos. Permiten edificios históricos sean fácilmente retrofit sin perder su encanto. Tienen el potencial de ampliar la ingeniería sísmica de estructuras de bajo costo como condominios y viviendas unifamiliares, que hoy debe basarse en medidas menos sofisticadas. Y quizás lo más importante, cojinetes de goma podrían traer mucha seguridad y la seguridad necesaria para hacer que los edificios en los países en desarrollo propensas a terremotos, evitando daños materiales costosos y salvar innumerables vidas.
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