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Un edificio de 10 pisos hecho de madera contralaminada se probará en uno de los dos simuladores de terremotos más grandes del mundo en la Universidad de California en San Diego esta primavera. Conocido como el proyecto Tallwood, es el edificio a escala real más alto jamás construido y probado en un simulador de terremotos o mesa vibratoria.

Las pruebas están programadas para comenzar a fines de abril. La mesa vibratoria simulará movimientos sísmicos registrados durante terremotos anteriores que cubren un rango de magnitudes de terremotos en la escala de Richter, desde magnitud 4 a magnitud 8, incluidas varias iteraciones del terremoto de Northridge de magnitud 6.7 que azotó Los Ángeles en 1994. Esto se hará acelerando la mesa a al menos 1 g, lo que podría acelerar la parte superior del edificio hasta 3 g. Como referencia, en promedio, las montañas rusas modernas producen 4 g de aceleración máxima.

La mesa vibratoria puede transportar y sacudir estructuras que pesen hasta 2000 toneladas métricas o 4,5 millones de libras, aproximadamente el peso de 1300 automóviles sedán. Esto lo convierte en el simulador de terremotos capaz de transportar la carga útil más grande del mundo. También es la única mesa de terremotos a gran escala en el mundo ubicada al aire libre.

La mesa se actualizó recientemente gracias a $ 17 millones en fondos de NSF y ahora puede reproducir los movimientos del suelo en 3D completos que ocurren durante los terremotos, cuando el suelo se mueve en los seis grados de libertad: longitudinal, lateral, vertical, balanceo, cabeceo y guiñada. Es parte de la red de infraestructura de investigación de ingeniería de peligros naturales de NSF, o NHERI: ocho instalaciones experimentales respaldan la investigación innovadora para mitigar los daños causados ​​por peligros como terremotos, tsunamis, deslizamientos de tierra, tormentas de viento, marejadas ciclónicas e inundaciones.

"La combinación de la capacidad de carga útil más grande del mundo, un entorno al aire libre y la capacidad de agitación de seis grados de libertad recientemente agregada hacen de la mesa vibratoria de UC San Diego una instalación poderosa y única", dijo Joel Conte, investigador principal de la NSF financió la actualización de la mesa vibratoria NHERI de UC San Diego, así como proyectos de operación y mantenimiento y profesor en el Departamento de Ingeniería Estructural en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego. "Es el único lugar donde podrían realizarse las pruebas de Tallwood".

El edificio Tallwood se construyó a escala real, lo que significa que tiene 10 pisos de altura, con una altura máxima de 116 pies, o unos 35,5 metros, aproximadamente una quinta parte de la altura del Monumento Nacional en Washington, DC.

La serie de pruebas está financiada por la Fundación Nacional de Ciencias, al igual que las instalaciones de UC San Diego, ubicadas en el Centro de Ingeniería Estructural de Englekirk.

Los edificios hechos de madera maciza (capas de madera unidas entre sí) están ganando popularidad como alternativas más ecológicas y rápidas a las estructuras de hormigón y acero. Con los nuevos códigos de construcción actualizados recientemente para permitir la construcción de más edificios de gran altura de madera en masa en los Estados Unidos, muchos se han preguntado cómo les iría a tales edificios en caso de terremotos.

"La madera en masa es parte de una tendencia masiva en la arquitectura y la construcción, pero el desempeño sísmico de los edificios altos construidos con estos nuevos sistemas no se conoce tan bien como otros sistemas de construcción existentes", dijo Shiling Pei, investigador principal y profesor asociado de ingeniería civil. e ingeniería ambiental en la Escuela de Minas de Colorado.

El equipo de Pei, que incluye tanto a investigadores como a profesionales, diseñó un sistema lateral de pared oscilante de madera maciza de 10 pisos de altura adecuado para regiones con alto riesgo de terremotos. Este nuevo sistema tiene como objetivo un rendimiento resiliente, lo que significa que el edificio tendrá un daño mínimo por los terremotos de nivel de diseño y podrá repararse rápidamente después de terremotos raros.

"El sistema de pared oscilante consiste básicamente en un panel de pared de madera maciza anclado al suelo mediante cables o varillas de acero con grandes fuerzas de tensión", dijo Pei. "Cuando se exponen a fuerzas laterales, los paneles de pared de madera se balancearán hacia adelante y hacia atrás, lo que reduce los impactos del terremoto, y luego las varillas de acero volverán a colocar el edificio a plomo una vez que pase el terremoto".

Debido a este movimiento sísmico inducido por el sistema de balanceo, los componentes no estructurales críticos para la resiliencia dentro y que cubren el edificio, como la fachada exterior, las paredes interiores y las escaleras, se verán afectados.

"El diseño resistente también debe tener en cuenta los sistemas no estructurales del edificio, que no forman parte del sistema de resistencia a la carga estructural, pero juegan un papel importante en la función del edificio y su capacidad de recuperación después del terremoto", dijo Keri Ryan, codirectora del proyecto. -investigador y profesor de ingeniería en la Universidad de Nevada, Reno.

El equipo del proyecto dirigido por Ryan se centrará en los componentes no estructurales críticos para la seguridad que se extienden de piso a piso y, por lo tanto, están sujetos al movimiento relativo entre pisos. El edificio cuenta con cuatro ensamblajes de fachadas exteriores, varios muros interiores y una torre de escaleras de 10 pisos. El desempeño de las escaleras será evaluado por un equipo dirigido por la profesora Tara Hutchinson, del Departamento de Ingeniería Estructural de UC San Diego.

La envoltura exterior debe proteger el edificio de temperaturas extremas y eventos climáticos, mientras que las escaleras deben permanecer funcionales para permitir que los ocupantes salgan de manera segura y que los socorristas accedan continuamente a todos los pisos del edificio. "Estos ensamblajes han sido diseñados con una variedad de detalles nuevos e innovadores destinados a acomodar el movimiento de piso a piso sin daños", dijo Ryan. "Muchos de estos detalles nunca se han probado en un entorno de construcción riguroso".

En 2017, el equipo de Pei llevó a cabo una prueba en un edificio de madera maciza de dos pisos simulando el temblor del terremoto de Northridge, un terremoto de magnitud 6,7 que sacudió Los Ángeles en 1994. El edificio se sometió a 13 pruebas sísmicas y permaneció estructuralmente libre de daños. . Además de demostrar que los sistemas de construcción de madera en masa pueden ser resistentes a los terremotos, esas pruebas ayudaron al equipo de investigación a desarrollar los métodos de diseño y análisis que se han utilizado para el edificio de 10 pisos. Las pruebas se llevaron a cabo antes de que se actualizara la mesa vibratoria y solo podía moverse en un grado de libertad.

El proyecto cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias (subvenciones 1636164, 1635363, 1635227, 1634628, 1634204, 1635156). Un consorcio de universidades está colaborando a través del apoyo de NSF en el proyecto NHERI TallWood, incluida la Escuela de Minas de Colorado (líder), la Universidad de Nevada, Reno, la Universidad Estatal de Colorado, la Universidad de Washington, la Universidad Estatal de Washington, la Universidad de California San Diego, Estado de Oregón Universidad y la Universidad de Lehigh. El proyecto también recibió el apoyo del Servicio Forestal de EE. UU., el Laboratorio de Productos Forestales y varios socios industriales. La instalación de la mesa vibratoria del NHERI opera con el apoyo de la NSF en virtud del acuerdo de cooperación 2227407.

Una foto de Pei en el sitio de construcción en agosto de 2022 está disponible aquí (crédito David Baillot/Universidad de California en San Diego). Una foto del sitio en construcción en octubre de 2022 está disponible aquí (crédito Shiling Pei/Escuela de Minas de Colorado). Una representación del sitio está disponible aquí (crédito LEVER Architecture). Fotografías, representaciones y videos adicionales están disponibles a pedido.

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