Pruebas sísmicas del NHERI TallWood Building para establecer un nuevo récord

El proyecto TallWood de la Infraestructura de Investigación de Ingeniería de Riesgos Naturales (NHERI) investigará la resiliencia de los edificios altos de madera mediante la simulación de una serie de grandes terremotos en un edificio de madera masiva de 10 pisos a gran escala esta primavera.

"Este proyecto es el proyecto a gran escala más alto jamás probado en una mesa sísmica", dijo Dan Dolan, profesor emérito del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental que ha trabajado en el proyecto durante casi una década. "Queremos crear diseños de edificios que sufran pocos daños en los terremotos y que aún sean habitables".

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.

El proyecto de investigación está financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. y varias otras organizaciones industriales para determinar cómo les iría a tales edificios en los terremotos. El equipo del proyecto diseñó un sistema lateral de pared basculante 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.

"La madera en masa es parte de una tendencia masiva en la arquitectura y la construcción, pero el desempeño sísmico de los edificios altos hechos con estos nuevos sistemas no se comprende 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, quien lidera el proyecto. "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. Cuando se exponen a fuerzas laterales, los paneles de pared de madera se balancearán hacia adelante y hacia atrás, lo que reduce los impactos de los terremotos. 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 del 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.

Las pruebas están programadas para comenzar este mes en la mesa vibratoria al aire libre de la Universidad de California en San Diego, uno de los dos simuladores de terremotos más grandes del mundo. Ubicada en el Centro de Ingeniería Estructural de Englekirk en la Universidad de California en San Diego, la instalación es parte de la Infraestructura de Investigación de Ingeniería de Riesgos Naturales de la NSF. La mesa vibratoria tiene la capacidad de carga útil más grande del mundo. Es capaz de transportar y sacudir estructuras que pesan hasta 2000 toneladas métricas o 4,5 millones de libras.

Las pruebas simularán movimientos sísmicos registrados durante terremotos anteriores que cubren un rango de magnitudes sísmicas en la escala de Richter, desde magnitud 4 a magnitud 8. Esto se hará acelerando la mesa a al menos 1 g, lo que podría acelerar la parte superior del edificio hasta tanto como 3gs. Como referencia, los pilotos de combate experimentan hasta 9 g de aceleración en vuelo.

En 2017, el equipo del proyecto 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 dañado estructuralmente. gratis. 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.

La información de las pruebas se usará para desarrollar pautas de diseño para tales estructuras oscilantes en edificios de madera, lo que hará que su construcción sea más fácil y económica, dijo Dolan. Preside un subcomité del Building Seismic Safety Council que está trabajando para desarrollar las pautas para todo tipo de estructuras oscilantes.

El proyecto cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias. 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 mesas vibratorias de NHERI opera a través del apoyo de NSF bajo el acuerdo cooperativo 2227407 y se actualizó recientemente bajo el acuerdo cooperativo 1840870.