Tendencias21
Los materiales inteligentes revolucionan el diseño de estructuras antisísmicas

Los materiales inteligentes revolucionan el diseño de estructuras antisísmicas

Ingenieros e investigadores del Instituto Georgia Tech han elaborado un nuevo modelo que tiene como propósito comprender a fondo el comportamiento de las aleaciones con memoria de forma, para su posterior uso en la construcción de estructuras resistentes a los terremotos. Según los especialistas, el empleo de estos y otros materiales inteligentes podría marcar un antes y un después en el diseño de este tipo de edificios a prueba de seísmos, optimizando las condiciones de seguridad y la funcionalidad de las estructuras. Por Pablo Javier Piacente.

Los materiales inteligentes revolucionan el diseño de estructuras antisísmicas

El uso de aleaciones con memoria de forma y otros materiales inteligentes se delimita como una potente vía de perfeccionamiento del diseño de estructuras antisísmicas, según un trabajo desarrollado por ingenieros y científicos del Instituto Georgia Tech de Estados Unidos. El nuevo enfoque supondría el logro de mejores condiciones de seguridad y de una mayor versatilidad en el diseño de las construcciones.

Continuamente se sufren las consecuencias en pérdidas humanas y materiales derivadas de terremotos y otros fenómenos similares en distintas partes del mundo. Ahora, un grupo de ingenieros e investigadores dirigido por Reginald DesRoches, profesor de la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental de Georgia Tech, ha desarrollado un nuevo modelo que podría optimizar el diseño de estructuras sismorresistentes.

El trabajo ha sido difundido a través de una nota de prensa de Georgia Tech, pero además se ha explicado en un artículo publicado en la revista especializada International Journal of Non-Linear Mechanics. El objetivo principal de los especialistas es analizar las aleaciones con memoria de forma para su uso potencial en la construcción de edificios a prueba de terremotos.

Según DesRoches, las aleaciones con memoria de forma poseen características singulares que las transforman en una opción ideal para la construcción sismorresistente Por ejemplo, tienen la capacidad de disipar la energía de forma significativa sin una degradación importante o una deformación permanente.

Estudios y posibles aplicaciones

Los investigadores del Georgia Tech han desarrollado un modelo que combina la termodinámica y distintas ecuaciones de mecánica, para evaluar lo que sucede cuando las aleaciones con memoria de forma son sometidas a diferentes cargas y movimientos fuertes.

Los ingenieros están utilizando el modelo para analizar el comportamiento de las aleaciones con memoria de forma (incorporadas en una amplia variedad de componentes como cables, barras o placas) frente a diferentes condiciones de carga. A partir de esta información, se podrán determinar las características óptimas del material para las aplicaciones antisísmicas.

Para mejorar el rendimiento de las estructuras y edificios durante los terremotos, distintos grupos de especialistas en todo el mundo investigan actualmente el uso de materiales inteligentes, como las aleaciones con memoria de forma, que tienen la capacidad de recuperarse después de sufrir grandes presiones.

Las aplicaciones potenciales de las aleaciones con memoria de forma incluyen su empleo en las estructuras de puentes, en columnas y vigas de edificios o construcciones, y en elementos de conexión entre estos componentes estructurales. Pero para que esta clase de materiales se pueda utilizar en la práctica, el efecto de cargas extremas y constantes sobre los mismos debe ser examinado a fondo.

Detalles de la investigación

Profundizando en el trabajo del grupo de investigación, los especialistas de Georgia Tech indicaron que para los materiales convencionales empleados en ingeniería civil, el estudio de cuestiones relacionadas con la mecánica, como la fuerza y el desplazamiento para medir el estrés y la tensión estructural, pueden ser suficientes para evaluar su rendimiento y resistencia.

Sin embargo, para materiales inteligentes como las aleaciones con memoria de forma, que cambian sus propiedades cuando son sometidos a determinadas condiciones de carga, resulta imprescindible considerar al mismo tiempo parámetros inherentes a la termodinámica y la mecánica. En consecuencia, el análisis se torna más complejo.

En este sentido, el estudio ha permitido hallar interesantes variantes sobre el comportamiento de estos materiales inteligentes. Por ejemplo, cuando las aleaciones son empleadas en componentes lo suficientemente grandes como para ser utilizados en aplicaciones de ingeniería civil, la temperatura interna de las mismas ya no es uniforme. Este es un punto que debe ser especialmente considerado.

Aunque el trabajo continúa para lograr optimizar aún más estos materiales, los primeros resultados son alentadores. Utilizando el modelo desarrollado, los investigadores fueron capaces de predecir con precisión las distribuciones de la temperatura interna y el estrés que serían capaces de soportar las aleaciones con memoria de forma. Los resultados del modelo se verificaron con pruebas experimentales.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Partículas desconocidas de energía oscura serían la fuerza impulsora detrás de la expansión del Universo 20 marzo, 2024
    Una nueva investigación teórica sugiere que la misteriosa energía oscura estaría compuesta por "no partículas" y podría estar ligada a la expansión del cosmos, "separando" lentamente al Universo. Esto explicaría por qué los científicos no logran comprender aún en profundidad cómo el Universo se expande de forma cada vez más acelerada. También revelaría la causa […]
    Pablo Javier Piacente
  • Las mujeres científicas lideran las investigaciones sobre la sequía 20 marzo, 2024
    Las mujeres científicas están a la vanguardia de las investigaciones sobre la sequía para preservar la producción agrícola, gestionar el agua y mitigar los efectos del calentamiento global. Sobre el terreno, están también mejor preparadas para gestionar los desastres naturales.
    Alicia Domínguez y Eduardo Costas (*)
  • Los robots humanoides llegan a la industria automotriz 20 marzo, 2024
    Mercedes ha contratado robots humanoides para trabajar en sus fábricas: participan en las líneas de ensamblaje y automatizan tareas de baja complejidad y alta exigencia física.
    Redacción T21
  • Revelan cómo nace el miedo en el cerebro y una posible vía para paralizarlo 19 marzo, 2024
    Un nuevo estudio ha logrado descifrar una serie de modificaciones en la química cerebral que, al influir sobre circuitos neuronales específicos, provocan que el miedo se generalice y aparezca en situaciones en las que no debería hacerlo. Este sistema es el que genera la sensación de miedo exacerbada y permanente que experimentan las personas que […]
    Pablo Javier Piacente
  • Crean el mapa 3D más extenso de los agujeros negros supermasivos activos del Universo 19 marzo, 2024
    En una verdadera proeza astronómica, los científicos han creado el mapa más extenso hasta el momento de los agujeros negros supermasivos activos y cuásares en el cosmos: el avance marca un salto significativo en nuestra comprensión de estos gigantes cósmicos y podría ayudar a entender mejor las propiedades de la materia oscura.
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren cómo las primeras células de la Tierra aprovecharon el H2 como fuente de energía 19 marzo, 2024
    Un nuevo informe descubre cómo el gas hidrógeno, la energía del futuro, proporcionó energía en el pasado, en el origen de la vida hace 4 mil millones de años. Y confirmaría que la vida se originó en respiradores hidrotermales.
    HHU/T21
  • Algo extraño ocurre en el Cometa Diablo que nos visita durante el eclipse solar de abril 19 marzo, 2024
    Un cometa casi tan famoso como el Halley está brillando en el cielo nocturno de la Tierra y podría ser visible durante el eclipse solar total del 8 de abril que tendrá lugar sobre Norteamérica, pero algo extraño parece suceder en su núcleo.
    Redacción T21
  • Resuelto el misterio de una criatura marina con un caparazón repleto de ojos 18 marzo, 2024
    Los quitones o chitones son moluscos marinos dotados de pequeños ojos desperdigados por todo su caparazón, con lentes confeccionados con un mineral llamado aragonita. Estos primitivos órganos sensoriales son capaces de distinguir formas y luz: un nuevo estudio ha revelado por qué evolucionaron tan rápidamente y cuál es su papel en el desarrollo de los […]
    Pablo Javier Piacente
  • La mayor erupción volcánica de la era geológica actual ocurrió en Japón hace 7.300 años 18 marzo, 2024
    Un estudio detallado de los depósitos volcánicos submarinos alrededor de la caldera Kikai, en Japón, descubrió que un evento que tuvo lugar en esa región de Asia hace 7.300 años fue, con claridad, la mayor erupción volcánica registrada en el planeta durante el Holoceno, la época geológica actual iniciada hace aproximadamente 11.500 años.
    Pablo Javier Piacente
  • Las enfermedades neurológicas ya son el primer problema de salud mundial 18 marzo, 2024
    El 43% de la población mundial padece enfermedades neurológicas: afectan a 3.400 millones de personas y cuestan la pérdida de 443 millones de años de vida saludable. España supera en un 18% la media mundial de afectados por patologías que van desde dolores de cabeza tensionales hasta accidentes cerebrovasculares.
    Redacción T21