Modos de vibración de un edificio

Los edificios, al igual que todos los cuerpos materiales, poseen distintas formas de vibrar ante cargas diámicas que, en la eventualidad de un terremoto, pueden afectar la misma en mayor o menor medida. Estas formas de vibrar se conocen como modos de vibración.

Figura 1. Modos de vibración de un edificio.
En la forma más básica, estas estructuras oscilan de un lado hacia otro. Esto es lo que se conoce como el modo fundamental o modo 1, tal como lo muestra la siguiente figura.

Componentes estructurales y no estructurales

Un edificio tiene dos tipos de componentes principales: los elementos estructurales y los no estructurales. Los componentes estructurales son los que resisten las fuerzas de gravedad, de viento, sismo y otros tipos de carga. Es decir, son las columnas, vigas, marcos, pisos, paredes, muros y cimentaciones.  

Los elementos no estructurales son todo lo que forma parte de él excepto la estructura, es decir, todo menos las columnas, entrepisos, vigas, entre otros. Los más comunes son los cielos, las ventanas, las paredes livianas, los cuales son elementos que forman parte del sistema permanente del edificio; y también componentes que no forman parte de él como los muebles, el equipo de oficina, computadoras, el equipo de ventilación y aire acondicionado, equipo eléctrico, entre otros.

Figura 1. Componentes estructurales.

¿Cuáles son las fuerzas que deben soportar los componentes estructurales?

Los componentes estructurales como columnas y vigas, deben soportar cinco tipos de fuerzas internas producto del efecto de la gravedad, los sismos, el viento, cargas dinámicas, entre otros. Estas fuerzas son: tensión, compresión, torsión, cortante y flexión. 

Las fuerzas de tensión y compresión tienden a deformar en elemento longitudinalmente debido a la aplicación de una carga a lo largo de su eje longitudinal (longitud más larga). Las de torsión  rotan el elemento a lo largo de su eje longitudinal. Y, las fuerzas cortantes y de flexión se producen a partir de la aplicación de una carga perpendicular al eje longitudinal del elemento.

Figura 2. Fuerzas que deben soportar los componentes estructurales.

Cinco de las más grandes "cicatrices" de la superficie de la Tierra

Ya sea por meteoritos o por fenómenos naturales, la superficie de la Tierra está cubierta de grandes cráteres, o "cicatrices", que se pueden ver incluso desde el espacio.

Presentamos a continuación cinco grandes cráteres creados por humanos y por meteoritos.

Mina Grasberg, Indonesia

Es la mina de oro más grande del mundo y la tercera mina de cobre más grande del mundo. Está ubicada en Papúa, Indonesia. Fue construida en 1963 por 19.500 personas. Tuvo un costo de 175 millones de dólares. El mayor de los dos orificios tiene 8 kilómetros cuadrados y 480 metros de profundidad.

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Mina Mir, Rusia

Esta es la cuarta mina más grande de diamantes, pero ahora se encuentra inactiva. Ubicada al este de Siria, cuenta con 525 metros de profundidad y un diámetro de 1,2 kilómetros. Fue la primera y mayor mina de la Unión Soviética y funcionó por 44 años, hasta el 2001. El agujero es tan grande que el espacio aéreo tiene que ser techado porque los helicópteros no sufran accidentes por las corrientes de aire.

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Cráter Pingualuit, Canadá

En lengua inuit su nombre significa "donde la tierra se eleva". Este cráter fue producto del impacto de un meteorito en la época del Pleistoceno. El cráter tiene400 metros de profundidad y un lago de 267 metros llena la depresión, siendo uno de los lagos más profundos de América del Norte.

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Mina de diamantes Ekati, Canadá

Esta mina está compuesta por seis agujeros y produjo entre 1998 a 2009 40 millones de quilates de diamantes. Si bien en la superficie ya no se pueden encontrar más diamantes, los mineros logran sacar 7,5 millones de de quilates por año.

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Mina Big Hole, Sudáfrica

Esta mina ubicada en Sudáfrica es considerada la capital de las piedras preciosas. Como centro de la fiebre del diamante a finales del S. XIX, 30.000 hombres comenzaron a excavar en 1871 y rápidamente alcanzó los 300 metros de diámetro y 1,1 km de profundidad.

Mesa Anti sísmica a Prueba de Terremotos

  Abrás podido oír en más de una ocasión que uno de los lugares más seguros para refugiarse de un terremoto si nos encontramos bajo techo, es justo debajo de una mesa. Si bien esta recomendación sigue siendo la mejor opción, a veces no es suficiente, ya que según los últimos estudios realizados, las mesas comunes no tienen la capacidad de resistir pesos significativos. Esto hace que, en caso de fuertes sismos, pueda ser una medida insuficiente.

Ante este problema, Arthur Bruter, estudiante de diseño industrial en la Academia de Arte y Diseño Bezalel en Jerusalén, junto con su profesor Ido Bruno, desarrollaron una mesa a prueba de terremotos, con el fin de ofrecer una gran protección de forma asequible a las poblaciones que viven en zonas de alto riesgo sísmico.

El inicio de este proyecto surgió a raíz del gran terremoto de Haití del 2010, donde 200.000 personas perdieron la vida. Al ver las fotografías de los estragos del suceso, Arthur Bruter decidió diseñar un producto que permitiera ayudar a salvar las vidas de las personas que pudieran quedar atrapadas dentro de edificios. Para ello, con la ayuda de su profesor Ido Bruno, idearon una mesa de bajo costo con espacio suficiente para dos personas y capaz de resistir una tonelada de presión desde arriba.

Para conseguir dicha resistencia, se estudió al milímetro la geometría de la mesa para que permitiera distribuir el peso equitativamente en toda su superficie, haciendo posible que la estructura conserve su forma incluso después de un fuerte impacto sobre ella. Cuando algo cae encima la mesa, esta absorbe la energía del objeto mientras que obliga a los escombros a desviarse hacia los lados.

En los períodos iniciales del desarrollo de la mesa anti-terremoto, fue sometida a duras pruebas por el ejército israelí. En la actualidad se encuentra a la espera de la aprobación oficial del departamento de Ingeniería Estructural de la Universidad de Padua en Italia, para obtener la certificación necesaria antes de comenzar su puesta comercial.

Este concepto no ha pasado precisamente desapercibido, llegando a ganar importantes premios internacionales. Fue elegido como el diseño del año por el Museo del Diseño de Londres, y hasta fue adquirido un ejemplar por el Museo de Arte Moderno de Nueva York para su exposición permanente de arquitectura y diseño.

VIA:Fieras de la Ingeniería