Day: 27 de August de 2018

Bricker

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Mientras que Turquía es conocida como un destino de vacaciones caluroso y soleado, también se enfrenta a bajas temperaturas, lo que significa que tiene necesidades sustanciales de calefacción y refrigeración para sus edificios. El país también se encuentra en una de las zonas sísmicas más activas del mundo y las medidas de eficiencia energética deben ser resistentes a los terremotos.

Una consideración adicional es la ubicación del país en una de las regiones más sísmicamente activas del mundo. Esto requiere una cuidadosa selección de medidas de eficiencia energética para garantizar el cumplimiento de las normas de construcción de terremotos. Estos estándares tienen prioridad sobre cualquier trabajo de retroadaptación si los materiales y sistemas utilizados no coinciden con los requisitos de seguridad.

Un ejemplo es el cambio de imagen verde del Hospital Universitario Adnan Menderes, en el oeste de Turquía, donde los colectores solares parabólicos con seguimiento solar, que producirán alrededor de 1.000kW, se están instalando bajo un proyecto de demostración europeo llamado BRICKER.

Hospital Universitario Adnan Menderes

Aunque no está diseñado específicamente para un área propensa a terremotos, esta medida cumple con las regulaciones de resistencia sísmica, debido a que el campo solar se construye a nivel del suelo y ligeramente alejado de cualquier edificio. La intervención también incluye un nuevo sistema de tres generaciones que produce electricidad, calefacción y refrigeración de una sola vez, lo que hace que la energía vaya más allá. [1]

El proyecto BRICKER es una iniciativa de cuatro años destinada a desarrollar un sistema replicable y rentable para la modernización de edificios existentes no públicos de propiedad pública. Al implementar un paquete de medidas en dos sitios de demostración diferentes en condiciones reales, proporcionará orientación y estrategias para abordar tanto la tecnología como los desafíos regulatorios.

Referencias:

[1] Mark Thompson (12 de octubre de 2017). Terremotos, edificios y energía verde: el acto de equilibrio de Turquía. Sitio web oficial del proyecto Bricker: Energy Reduction in public building stock. Recuperado de: http://www.bricker-project.com/News/Articles/earthquakes–buildings-and-green-energy-turkeys-balancing-act.kl. Acceso: martes 26 de junio de 2018.

Cartón

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Para países en desarrollo, donde no es económicamente viable incorporar tecnologías antisísmicas en casa o edificios, equipos de ingenieros trabajan en todo el mundo para diseñar estructuras resistentes a los terremotos utilizando materiales disponibles localmente o de fácil obtención.

Siendo este el caso, cabe mencionar al arquitecto japonés Shigeru Ban, ganador del Premio Pritzker 2014, uno de los galardones más importantes en arquitectura, por su conocido uso innovador de materiales como el cartón en algunos tipos de construcciones. Este arquitecto que ha estado construyendo con cartón desde 1986, ha diseñado todo, desde un museo de arte en Metz, Francia, hasta un alojamiento de emergencia después del terremoto y el tsunami en Japón.

Su obra más representativa se trata de la nueva Catedral de Transición, ubicada en Christchurch, Nueva Zelanda, ubicada en una zona de elevada actividad sísmica ya que este país forma parte del Cinturón de Fuego del Pacífico. El antiguo edificio de la catedral fue destruida por el devastador terremoto de 2011.

Catedral de Transición, en Christchurch, Nueva Zenada

Con una estructura de fachada en forma de A, hecha de 98 tubos de cartón gigantes con una base de madera, acero y concreto, la nueva Catedral de Transición albergará a 700 fieles y está diseñada para durar hasta 50 años. Los tubos están recubiertos con tres capas de poliuretano impermeable y la mayoría están protegidos por el techo de policarbonato, que es translúcido y se ilumina cuando la catedral se ilumina por la noche. Ban dice que la nueva catedral es a prueba de terremotos, a prueba de fuego y no se mojará en la lluvia. El arquitecto japonés usaba papel para espacios interiores cuando se dio cuenta que era lo suficientemente fuerte para ser utilizado como elemento estructural puesto que la madera y el cartón pueden soportar terremotos que destruirían estructuras de hormigón. [1]

Estructura principal de la Catedral de la Transición construida con tubos gigantes de cartón

Las estructuras de cartón y madera son naturalmente más resistentes a los terremotos. El concreto es más pesado, por lo que tiene más inercia y también genera más impulso cuando se desplaza durante un terremoto. Además, la flexibilidad de la madera y el cartón significa que tienen más fuerza bajo tensión y pueden absorber mucha energía con el colapso. Otro aspecto positivo es que, si una estructura de cartón llegase a colapsar, es mucho menos probable aplastar a las personas reunidas en el interior.

La Catedral de Transición, que incluye vigas de madera dentro de los tubos de cartón que forman la estructura principal, está hecho para resistir hasta 1.2g de fuerza lateral, un evento que se esperaría en la región una vez en mil años.

Referencias:

[1] Michael Slezak (16 de agosto de 2013). Catedral a prueba de terremotos hecha de cartón develado. NewScientist, Plataforma web informativa. Recuperado de: https://www.newscientist.com/article/dn24058-quake-proof-cathedral-made-of-cardboard-unveiled/. Acceso: martes 5 de junio de 2018.

Biomateriales

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Mientras que los ingenieros se conforman con las aleaciones de memoria de forma y las envolturas de fibra de carbono, anticipan un futuro en el que incluso materiales mejores estarán disponibles para la construcción resistente a terremotos. Y la inspiración para estos materiales probablemente provenga del reino animal. Considere el humilde mejillón, un molusco bivalvo que se encuentra junto a las rocas del océano o, después de haber sido removido y cocido al vapor en vino, en nuestro plato. Para permanecer unidos a sus precarias perchas, los mejillones secretan fibras pegajosas conocidas como hilos de sésal. Algunos de estos hilos son rígidos y rígidos, mientras que otros son flexibles y elásticos. Cuando una ola se estrella en un mejillón, se queda porque los hilos flexibles absorben el impacto y disipan la energía. Los investigadores incluso han calculado la proporción exacta de fibras rígidas a flexibles (80:20) que le da al mejillón su pegajosidad. Ahora se trata de desarrollar materiales de construcción que imiten al mejillón y su asombrosa capacidad para quedarse quieto. [1]

Mejillones

Seda de araña

Otro hilo interesante proviene del extremo sur de las arañas. Todos sabemos que, libra por libra, la seda de araña es más fuerte que el acero (solo pregúntele a Peter Parker), pero los científicos del MIT creen que es la respuesta dinámica del material natural sometido a una gran tensión lo que la hace tan única. Cuando los investigadores tiraron y tiraron de hebras individuales de seda de araña, descubrieron que los hilos eran inicialmente rígidos, luego elásticos y luego rígidos de nuevo. Es esta respuesta compleja, no lineal, la que hace que las telas de araña sean tan resistentes y la araña enrosque un material tan tentador como para imitar en la próxima generación de construcciones resistentes a los terremotos.

Referencias:

[1] 10 Tecnologías que ayudan a los edificios a resistir los terremotos: Biomateriales. Howstuffworks, plataforma web informativa. Recuperado de: https://science.howstuffworks.com/innovation/science-questions/10-technologies-that-help-buildings-resist-earthquakes9.htm. Acceso: 25 de mayo de 2018.

Aleaciones de memoria de forma

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La plasticidad de los materiales presenta un gran desafío para los ingenieros que intentan construir estructuras resistentes a los terremotos. La plasticidad describe la deformación que ocurre en cualquier material cuando se le aplican fuerzas. Si las fuerzas son lo suficientemente fuertes, la forma del material se puede alterar permanentemente, lo que compromete su capacidad de funcionar correctamente. El acero puede experimentar deformación plástica, pero también el concreto. Y sin embargo, ambos materiales se utilizan ampliamente en casi todos los proyectos de construcción comercial.

La gran mayoría de las estructuras están hechos de acero y hormigón. Si bien esta combinación es conveniente y económica, las estructuras de acero y concreto no se sostienen tan bien en terremotos fuertes (7.0 de magnitud o más). Las columnas reforzadas convencionales dependen del acero y el concreto para disipar la energía durante terremotos fuertes, creando potencialmente deformación y daños permanentes en la columna y volviendo inutilizable la columna.

Bajo la carga de terremotos, los ingenieros permiten el daño de zonas localizadas de concentración de esfuerzos para la disipación de la energía y evitar el colapso toral de las estructuras. Si bien esta práctica es ampliamente aceptada, los efectos del daño pueden inferir con las operaciones de recuperación de desastres y tener un gran impacto económico en la comunidad. [1]

El ingeniero civil M. Saiid Saiidi de la Universidad de Nevada, Reno, y sus colegas, han descubierto una solución, han identificado varios materiales inteligentes como alternativas del acero y el hormigón en estructuras. Las aleaciones con memoria de forma son únicas en su capacidad para resistir una gran tensión y aun así regresar a su estado original, ya sea mediante calentamiento o superelasticidad.

Una aleación prometedora es el níquel titanio, o nitinol. Si bien la mayoría de las aleaciones con memoria de forma son solo sensibles a la temperatura, lo que significa que requieren una fuente de calor para volver a su forma original, el Nitinol también es superelástico. Esto significa que puede absorber el estrés impuesto por un terremoto y volver a su forma original, lo que hace que el nitinol sea una alternativa particularmente ventajosa al acero. De hecho, la superelasticidad del níquel titanio está entre 10 y 30 veces la elasticidad de metales normales como el acero.

Marcos de lentes hechos de Nitinol

Estos investigadores de la Universidad de Nevada, Reno, compararon el rendimiento sísmico de columnas de puentes de acero y hormigón con columnas de nitinol y hormigón. La aleación con memoria de forma superó a los materiales tradicionales en todos los niveles y experimentó mucho menos daño.

Si bien el costo inicial de un puente típico hecho de níquel titanio y estructura de concreto reforzado sería aproximadamente un 3% más alto que el costo de un puente convencional, el costo de vida útil del puente disminuiría. El puente no solo requeriría menos reparaciones, sino que también sería útil en caso de terremotos moderados y fuertes. Como resultado, luego de un fuerte terremoto, el puente permanecerá abierto a los vehículos de emergencia y a otro tipo de tráfico.

Referencias:

[1] Rafiee Misha. (17 de agosto de 2012). Smart Materials Improve Earthquake-Resistant Bridge Design. Portal web informativo Live Science. Recuperado de: https://www.livescience.com/22317-smart-materials-earthquake-safe-bridges-nsf-bts.html. Acceso: 7 de junio de 2018.