Ingenieros de la Universidad de Michigan, en los Estados Unidos, han simulado un terremoto de gran magnitud en el laboratorio para probar la fortaleza que tiene una nueva técnica de sustento de edificios de hormigón de gran altura. Los resultados han sido esperanzadores, ya que el edificio soportó más presión de la que hubiera tenido que soportar en un terremoto real.
Los ingenieros desarrollaron una mejor clase de viga de acoplamiento que requiere menos refuerzo y es más fácil de construir. Las vigas de acoplamiento refuerzan las paredes de los edificios altos alrededor de elementos abiertos, como puertas, ventanas, y huecos de ascensor. Estos huecos, necesarios por otro lado, pueden, sin embargo, debilitar las paredes de edificio.
«Simulamos un terremoto que está más allá de la gama de un terremoto máximo real y nuestra prueba tuvo muy buen resultado. Nuestras vigas de hormigón reforzado con fibras se comportaron tan bien como lo esperábamos, o sea mejor que las vigas de acero que se usan actualmente», comenta James Wright, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la citada universidad, en un comunicado.
En la actualidad, las vigas de acoplamiento son difíciles de instalar y requieren estructuras de múltiples vigas de acero. Los ingenieros de la U. M. crearon una versión más simple de hormigón reforzado con fibras de acero.
Fibras de acero
En concreto quitaron del diseño bastante refuerzo pesado y lo reemplazaron con fibras de acero que pueden agregarse al hormigón mientras se hace la mezcla. De esta manera, los constructores podrían utilizar este hormigón reforzado con fibras para construir vigas de acoplamiento que no requieran tanto refuerzo, dicen los investigadores
Los ingenieros piensan que estas vigas podrán fabricarse y fraguarse lejos del sitio de construcción, para luego ser entregadas en la propia obra. Actualmente, los constructores de edificios arman las vigas y los esqueletos de acero parte por parte a medida que levantan los rascacielos.
Este hormigón reforzado con fibra también tiene otros beneficios. Según sus creadores, las grietas que suelen producirse en el hormigón son más estrechas, ya que las fibras hacen su función la las sujetan.
Las fibras son de unos 5 centímetros de largo y del grosor de una aguja. Los ingenieros llevaron a cabo su prueba en diciembre con una réplica al 40 % de la pared de un edificio de cuatro pisos que habían construido en el Laboratorio de Estructuras. Aplicaron una carga máxima de unas 136 toneladas de presión contra el edificio, al tiempo que lo empujaban con mecanismos hidráulicos.
Deriva del 3%
Para cuantificar los resultados, los ingenieros midieron la deriva del edificio. La deriva es el movimiento en la parte alta del edificio comparado con el movimiento en la base. En un terremoto fuerte un edificio puede soportar una deriva del 1 al 2 %. El edificio de la U. M. soportó fácilmente una deriva de hasta el 3 %.
Las nuevas vigas podrían proporcionar una forma más fácil, más barata y más fuerte para sostener los edificios en las áreas propensas a terremotos.
Los investigadores trabajan ahora con una firma de diseño estructural para la instalación de las vigas en varios edificios altos que se construyen en la costa oeste de los Estados Unidos
Esta investigación es fundada por la Fundación Nacional de Ciencia como parte del Programa de Ingeniería y Simulación de Terremotos.
Son varias las universidades que buscan métodos baratos y sencillos de aplicar para mejorar la seguridad de los edificios en caso de terremoto. Hace poco, la revista Tendencias 21 recogía el trabajo de unos ingenieros de la Universidad de Purdue que comprobaron la efectividad de un método que permitiría mitigar muchos de los daños causados por los terremotos en países como Perú, China o Turquía.
En estos países, muchas de las paredes de las casas se quedan a medio levantar, por lo que sus edificios son mucho más vulnerables en caso de terremoto. Tras estudiar los efectos de varios terremotos recientes en estas zonas, los responsables de esta investigación han llegado a la conclusión de que, simplemente redistribuyendo las paredes de ladrillos, los edificios doblan su resistencia.