¿Cómo hacen los científicos edificios a prueba de terremotos?

Answer 1

Buenas respuestas de Michael LaRosa y Ernest W. Adams

Para resumir:

• No es científico sino ingeniero civil y estructural, los arquitectos diseñan edificios resistentes a los terremotos. Creo que los edificios a prueba de terremotos serían imposibles. El equipo completo incluiría especialistas (acristalamiento, por ejemplo) y algunos científicos (por ejemplo, pruebas de laboratorio).
• El diseño se basa en los datos históricos de los terremotos en el área y la magnitud prevista de los futuros.
• El diseño considera primero la evacuación segura de los habitantes.
• La elección de los materiales: acero flexible frente a hormigón rígido / ladrillos.
• Los programas modernos utilizados por los ingenieros para diseñar predicen el comportamiento de los edificios.
• También se utilizan pruebas de vibración en modelos a escala.
• Algunas soluciones son materiales que absorben la vibración, paredes cortantes de placas de acero, amortiguadores de movimiento (péndulo que contrarresta la distribución del peso), edificios que ‘flotan’ sobre rodamientos de bolas, columnas estructurales acolchadas y resortes.
• Algunos diseñadores han creado refugios contra terremotos dentro de los edificios. El resto del edificio actuaría como amortiguador, mientras que el refugio (sala central) está construido de tal manera que tome las fuerzas del colapso circundante. Esto es para salvar vidas, no el edificio.

Estoy seguro de que mientras escribo esto, hay muchos arquitectos e ingenieros trabajando en soluciones nuevas o mejoradas para este problema.

Gracias por la A2A
Videsh

Answer 2

3 cosas para comenzar:

1. Los ingenieros estructurales de bajo nivel somos los responsables del diseño de edificios para cargas sísmicas.
2. Terremoto- “prueba” es probablemente imposible, pero terremoto- “resistente” es lo que buscamos.
3. Contrariamente a la creencia popular, no diseñamos edificios para “Valores en la escala de Richter”, pero diseñamos para aceleraciones de respuesta espectral mapeadas basadas en una serie de factores que las personas realmente inteligentes desarrollaron utilizando dinámicas estructurales increíblemente complejas.

1. La escala de Richter no se ha utilizado desde 2002, cuando se reemplazó con la Escala de magnitud de momento. Escala de magnitud de momento – Wikipedia

Por lo tanto, al diseñar un edificio para la “resistencia” sísmica, elegimos un Sistema de Resistencia a la Fuerza Lateral (LFRS), como un marco de momento, un muro cortante, un marco reforzado, etc. que creemos que es el más adecuado para sostener nuestra estructura de las cargas laterales.

Consideramos las dimensiones del edificio al elegir este LFRS, además de que los arquitectos usualmente lo controlan (ODIAN los marcos arriostrados y las paredes de corte porque causan obstrucciones en el edificio).

El mecanismo principal para derrotar a las fuerzas sísmicas se llama “Amortiguación”. Cuando ocurre un evento sísmico, las fuerzas de inercia se propagan por el edificio y hacen que el edificio se balancee hacia adelante y hacia atrás. Los edificios más altos tienen un “período” más largo (que es el tiempo que tarda el edificio en balancearse en una dirección y volver a la vertical).

La energía de las fuerzas de inercia causadas por el terremoto debe disiparse de alguna manera, o teóricamente, el edificio seguirá balanceándose indefinidamente.

La principal forma de lograr esto es mediante un método llamado “deformación plástica”. Podemos visualizar esto mirando la imagen a continuación (nota, no está a escala, la parte lineal debe ser MUCHO más inclinada):

La parte lineal de la línea indica dónde está el miembro “elástico”, lo que significa que si lo dobla y deforma, volverá a su estado original sin deformación permanente. La deformación “plástica” ocurre después de que el material alcanza el punto de “cedencia”.

Imagina que estás en un torneo de karate y necesitas romper una pieza de madera contrachapada con un corte de karate.

Usted mide el tamaño de la madera y tira su chuleta suavemente. Tu mano rebota y duele. Esto se debe a que la madera está actuando en la región elástica (a la izquierda del rendimiento) y está devolviendo la energía a la mano.

Ahora, lanzas una gran tajada de karate y pasas por la madera. Tu mano no duele tanto. Esto se debe a que la madera pasó por la fase plástica hasta fracturarse. Desde el “rendimiento” hasta la “fractura”, esa pieza de madera absorbió MUCHA energía, sacándola esencialmente del sistema.

Cuando diseñamos sistemas sísmicos de resistencia a la fuerza lateral, buscamos eliminar la energía del sistema mediante deformación plástica.

Esto se logra típicamente diseñando el sistema lateral de modo que, bajo ciertas fuerzas, SABEMOS que el acero pasará el rendimiento y entrará en la zona plástica. El truco es mantener la tensión lo suficientemente alta como para ceder, pero lo suficientemente baja como para fracturarse.

Hay miles de páginas de literatura sobre este tema, e incluso una licencia especial “SE” para aquellos de nosotros que hemos dominado el arte del diseño sísmico.

Esta es una explicación increíblemente simplista del diseño sísmico en edificios. Si desea saber más, solo hágamelo saber. No soy un experto en diseño sísmico, per se, pero sé lo suficiente como para ser peligroso.

Answer 3

Los científicos no, los ingenieros lo hacen, principalmente los “ingenieros estructurales” hacen el diseño de la tierra. Estructuras de resistencia rápida.

Ningún edificio es resistente a la tierra, el término correcto es resistente a la tierra,

Por qué,?

Se espera que Earth Quick suceda en 1/500 años, y diseñar un edificio a prueba de tierra rápida para una vida útil de 100 años no vale la pena en cuanto a costos, por lo que los ingenieros optan por “edificios resistentes a tierra rápida” que “edificios a prueba de tierra rápida ”

¿procedimiento?

Los ingenieros realizan diferentes análisis de rendimiento utilizando software avanzado como STAAD, ETABS, SAP, etc. para analizar el comportamiento estructural de la construcción bajo tierra rápida en función de la amplitud de tierra rápida que puede ocurrir. Se han utilizado diferentes parámetros para la entrada basada en la amplitud de tierra rápida. estudiados y están unificados en “códigos de construcción” para facilitar su comprensión y uso.

En el diseño de edificios resistentes a la tierra, la filosofía de diseño principal del ingeniero es “salvar vidas” que hacer que el “edificio sea útil” después de que la tierra sea rápida. Entonces, después de proporcionar suficiente tamaño a los miembros estructurales, el detalle de las conexiones se realiza de tal manera que la conexión sea flexible para sufrir deformidades que roturas / colapsos, de modo que la vida se pueda salvar incluso si la estructura no es útil.

También en función de los requisitos y el costo del cliente, las estructuras que pueden sufrir una deformidad mínima también pueden diseñarse para que el edificio sea útil incluso después de que la tierra sea rápida. Hoy en día, muchas técnicas de construcción también están disponibles para minimizar la deformidad de los edificios.

Answer 4

Hagamos esta pregunta más realista …
El error principal en esta pregunta es que no hay un edificio que sea a prueba de terremotos. Es un hecho que no hay terremoto registrado hasta ahora en la historia con magnitud 10 en la escala de Richter. Déjame definir la escala de Richter.

La escala de Richter , desarrollada en la década de 1930, es una escala logarítmica de base 10 , que define la magnitud como el logaritmo de la relación de la amplitud de las ondas sísmicas a una amplitud menor arbitraria, registrada en un sismógrafo estandarizado a una distancia estándar. . Como la definición establece que es una escala logarítmica de base 10, es decir, “Un terremoto de 7.0 es 10 veces más poderoso que un terremoto de 6.0 y un terremoto de 8.0 es 100 veces más fuerte que la escala de 6.0 y así sucesivamente.

estás interesado en las matemáticas, así es como funciona.

Para terremotos de dos magnitudes diferentes M con amplitudes correspondientes A,

M2 − M1 = log10 (A2A1)

Si las dos magnitudes son 7.0 y 6.0,

log10 (A2A1) = M2 – M1 = 7.0−6.0 = 1.0

A2A1 = 101.0 = 10

o

A2 = 10A1

La amplitud de sacudida de un terremoto de 7.0 es 10 veces mayor que la de un terremoto de 6.0. Si no está interesado en las matemáticas, el siguiente gráfico puede explicarlo.

Aquí hay un ejemplo de terremoto con magnitute 8.0

Y aquí hay un concepto de lo que puede hacer un terremoto de 9.0 o más, y Dios nos prohíbe que nunca queramos un terremoto así.

Ahora volvamos a la pregunta, a prueba de terremotos … : -O De ninguna manera chicos. De ninguna manera. Sí, puede ser un edificio resistente a los terremotos o una embarcación multimillonaria con sistemas de oxígeno predefinidos y necesidades de vida sostenibles.
No estoy aquí para horrorizarlo con todo esto, esto fue solo para la corrección de la pregunta. Ahora hablemos de lo que los científicos pueden hacer para que tengamos una vida segura.

1. Hay mucho trabajo en relación con la zonificación de riesgos relacionados con terremotos, inundaciones, tsunamis, etc. Los objetivos de desarrollo sostenible incorporan todas aquellas medidas que pueden ayudar a un desarrollo más seguro y a los asentamientos humanos.
2. Con el avance de las tecnologías, el SDSS (Sistema de Apoyo a la Decisión Espacial) está siendo adaptado incluso por los países en desarrollo para realizar innovaciones inteligentes en la construcción.
3. El factor de impedancia acústica hoy en día se estudia, investiga e implementa en el diseño de edificios que reduce el factor de riesgo de colapso.
4. Los diseños prefabricados más ligeros, etc., están adaptados en las áreas peligrosas para reducir los factores de daño.
5. Los amortiguadores hidráulicos se introducen en los cimientos de los edificios que se encuentran con la mayoría de las ondas sísmicas.

Al final, vale la pena mencionar que todos estos parámetros y muchos otros son estudiados e introducidos, lo que está haciendo la vida más segura en este planeta.

Answer 5

Los científicos no participan en la construcción de edificios. Arquitectos e ingenieros diseñan edificios. Los contratistas construyen edificios.

Los edificios, como generalmente pensamos en ellos, no son a prueba de terremotos; No conozco los límites de los bunkers. Los edificios pueden ser resistentes a los terremotos, y existen requisitos específicos para lograrlo dependiendo de la zona sísmica en la que se encuentre el edificio y los códigos de construcción locales y nacionales que se apliquen.

Un edificio resistente a terremotos está diseñado para evitar el colapso de un edificio durante un evento y para minimizar la caída de objetos pesados. El edificio no es necesariamente ocupable después de un evento. Es posible que sea necesario demoler un edificio después de un análisis de daños, en cuyo caso el edificio aún hizo su trabajo de proteger la vida durante el evento.

Lo que hace que un edificio sea resistente a los terremotos es su flexibilidad. Un terremoto provoca movimientos de arriba a abajo, así como movimientos de lado a lado, simultáneamente. La estructura debe diseñarse de manera que se doble en lugar de romperse contra el movimiento. Los detalles arquitectónicos y MEP deben diseñarse de manera que los objetos no caigan a través de los techos.

Answer 6

Para ampliar un poco el problema que estamos tratando de resolver cuando diseñamos edificios resistentes a terremotos:

Recuerde que para que cualquier objeto permanezca inmóvil, debe estar en equilibrio. Como todos sabemos por la física de la escuela secundaria, si aplica una fuerza a un lado de un objeto, la única forma de evitar que se mueva es aplicar una fuerza igual pero opuesta. Para un edificio, esta fuerza opuesta siempre es suministrada por el suelo; Todos los sistemas estructurales de un edificio funcionan en última instancia para transmitir fuerzas desde el edificio al suelo mientras mantienen el movimiento dentro de límites aceptables.

La mayoría de las veces, la fuerza principal que actúa sobre los edificios es la gravedad, por lo que los elementos de un edificio que consideramos como “estructura” se centran en resistir las fuerzas que actúan en dirección ascendente. Convenientemente, el suelo siempre está ahí, listo para empujar hacia arriba tan fuerte como su edificio está empujando hacia abajo. Dado que la gravedad no cambia de dirección o magnitud, si las cosas son estables cuando las coloca, tienden a permanecer en su lugar incluso si simplemente se apilan sin ninguna conexión positiva. Piense en Stonehenge, simples columnas y vigas sostenidas en su lugar durante miles de años por su propio peso.

En contraste, un terremoto introduce fuerzas laterales. Al igual que las cargas por gravedad, estas cargas deben transmitirse finalmente al suelo, pero a diferencia de las cargas por gravedad, no pueden llegar allí a menos que todas las piezas estén firmemente conectadas. Esto es necesario porque tienes que cambiar la dirección de las fuerzas: ¡no hay una masa sólida en el lado opuesto del edificio para resistir el empuje lateral del terremoto! Sin conexiones positivas entre sus componentes, un edificio sometido a fuerzas laterales se mueve hasta que alcanza el equilibrio nuevamente, generalmente como un montón agradable y estable de escombros en el suelo.

Por lo tanto, la ciencia de hacer edificios resistentes a los terremotos se centró en dos áreas principales:
1) hacer que las conexiones entre los elementos sean más fuertes y rígidas, lo que les permite cambiar la dirección de las fuerzas en un edificio y dirigirlas hacia el suelo
2) fortalecer las conexiones entre el edificio y el suelo, permitiendo que el edificio use la masa de la tierra para resistir las fuerzas laterales del terremoto.

Sin llegar demasiado lejos en los detalles:

Un “muro de corte” es la vía principal para abordar la primera área. Una pared de corte es un panel vertical rígido diseñado para resistir el empuje lateral de un terremoto al dificultar la deformación del edificio al girar en los puntos de tensión. (Piense en unir un panel sólido a un lado de una mesa plegable). En edificios más pequeños, los muros de corte generalmente se construyen con madera contrachapada; Los edificios más grandes a menudo usan concreto, acero o una combinación.

Los cimientos del edificio son la defensa principal en el segundo. Es el accesorio principal del edificio al suelo y debe permitir que todas las fuerzas (tanto la gravedad como el terremoto) se transmitan a la tierra.

Answer 7

Los ingenieros estructurales pueden desarrollar estructuras sismorresistentes, pero es imposible diseñar un diseño a prueba de terremotos. Seamos realistas, los terremotos son muy salvajes, inconsistentes y de naturaleza volátil. Los terremotos muy fuertes casi seguramente dañarán una estructura. Lo que los ingenieros pueden hacer es aumentar la resistencia de una estructura para resistir fuerzas dinámicas de moderadas a fuertes. Esto puede hacerse mediante un mecanismo comúnmente conocido como Marco Resistente al Momento. El objetivo de un MRF es;

1. Limite el daño de la carga dinámica.
2. Prevenir la pérdida de vidas y el colapso total de una estructura.

Actualmente estoy haciendo mi doctorado en estructuras sismorresistentes. Mi investigación se centra en las conexiones prefabricadas de viga-columna (solo en términos de superestructuras).

Durante la excitación sesímica, la articulación viga-columna es el eslabón más débil de todo el MRF. Entonces, ¿qué puede hacer usted al respecto? Hay muchas maneras

• Reubique la ubicación de la bisagra de plástico lejos de la junta, también conocida como la cara de la columna.
• Adopte un diseño de viga fuerte de columna débil . Es decir, las vigas fallan primero antes de las columnas, para desarrollar un mecanismo de amortiguación de bisagra de plástico en la viga (Nota: las columnas en todas las circunstancias no pueden fallar)
• Reduzca los espacios transversales de refuerzo de acero / agregue más estribos cerca del área de conexión para inducir una región de confinamiento efectiva (aumenta la ductilidad para mejorar la capacidad de deformación plástica de la estructura)
• Use un diseño de conexión de acero más efectivo para unir columnas y vigas dentro del área de juntas de concreto.
• Utilice Concerete reforzado con fibra o incluso concreto reforzado con fibra híbrida como material de unión.

Estos son los pasos que se pueden tomar para hacer que las estructuras sean más resistentes al terremoto. Por lo tanto, una estructura sismorresistente.

Answer 8

Los científicos no lo hacen; los ingenieros civiles y de la construcción lo hacen. No son a prueba de terremotos, pero sí a prueba de terremotos. Un terremoto lo suficientemente fuerte destruirá cualquier cosa.

Dicho esto, el factor clave es la flexibilidad en el encuadre. Las casas en California están hechas de madera, no de piedra o ladrillo. Algunos de ellos tienen chapa de ladrillo en el exterior, pero en realidad no detiene el edificio; es solo por el bien de la apariencia. En un terremoto, el marco de madera se flexiona como un resorte. Las ondas de choque entran en la madera, doblándola, y luego, cuando se libera la presión, vuelve a doblarse, volviendo la casa en posición vertical. Por el contrario, en un edificio de mampostería, las ondas de choque rompen el mortero entre los ladrillos o las piedras porque es rígido. Cuando se libera la presión, la mampostería se cae.

Esta es la razón por la cual los terremotos en partes del mundo donde se construyen rutinariamente en piedra, como Irán o África del Norte, o el reciente en Nepal, matan a tanta gente. Los edificios simplemente se rompen y se desmoronan. Son demasiado rígidos para flexionar.

Los edificios más grandes en California usan estructuras de acero: vigas y armaduras. Estos también se flexionan con la onda de choque y luego regresan a su posición original.

Hay algunas otras cosas que también hacemos en California. Una es atornillar las casas a los cimientos, para que el terremoto no pueda sacarlos de los cimientos. Hacer que una casa se caiga es extremadamente difícil de arreglar, si es que se puede arreglar.

Algunos edificios muy grandes en realidad usan una solución opuesta: se sientan en almohadillas de teflón que se resbalan intencionalmente. El terremoto mueve los cimientos debajo del edificio, pero la onda de choque no se transmite al edificio de arriba. Esto solo funciona si la masa del edificio es lo suficientemente alta y la base es lo suficientemente grande como para que el edificio no pueda deslizarse; no puede hacer esto para una vivienda residencial ordinaria.

Cualquier mampostería que usemos en California, como chapa de ladrillo, debe tener barras de refuerzo de acero que la atraviesen y la mantengan unida.

Tenía una casa vieja con una chimenea de ladrillo no reforzada. El mortero se quebró a aproximadamente 1 metro de la parte superior y toda la sección superior fue desplazada del resto. No era seguro, así que tuvimos que quitar todo el asunto. Lo reemplazamos con una chimenea de metal para la chimenea, dentro de una estructura de madera.

Answer 9

Técnicamente los ingenieros tampoco los construyen. Son construidos por varios contratistas. Los ingenieros estructurales los diseñan según los principios descubiertos por los científicos. La parte científica se realiza en laboratorios (generalmente grandes universidades) donde estudian varias formas de mejorar el comportamiento de las estructuras bajo carga sísmica. Ningún edificio es a prueba de terremotos. En cambio, están diseñados para reducir en gran medida la probabilidad de una falla catastrófica en el caso de un terremoto con una magnitud que es históricamente posible para un lugar determinado. Algunos lugares son más propensos a experimentar terremotos significativos que otros. Los códigos de construcción están escritos para acomodar esto.

Un concepto general para diseñar un edificio para resistir las fuerzas sísmicas es la ductilidad. Queremos que el edificio absorba la energía sísmica al permitir que se flexione de manera controlada. Los ingenieros a menudo diseñan vigas para tener puntos débiles específicos para lograr “fusibles” o bisagras de plástico en la estructura. La idea es hacer que el edificio falle de una manera específica para evitar un colapso que provocará lesiones. Después de una gran sísmica, incluso el edificio puede requerir reparaciones o demolición, pero se salvarán vidas.

Esa es una visión general muy general, pero para reiterar, los científicos son una parte tan crítica del proceso como los ingenieros y contratistas. Nos ayudan a comprender la naturaleza y la probabilidad de las fuerzas a las que un edificio será susceptible, y ayudan a desarrollar técnicas para diseñar enfoques que sean construibles y rentables. Los ingenieros toman esa información y la usan para sus diseños. Y los contratistas toman los planos de diseño y construyen el edificio. Hay muchos más componentes, pero esos son los tres jugadores principales relacionados con esta pregunta.

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Answer 10

Los terremotos en sí mismos con mayor frecuencia no matan personas; edificios hacen. La mayoría de las muertes por terremotos ocurren debido al colapso de edificios mal construidos. Según el Banco Mundial, de las 60,000 muertes que ocurren cada año debido a desastres naturales como terremotos, el 90% ocurre en países en desarrollo. Uno de los terremotos más significativos fue el terremoto de California que ocurrió el 18 de abril de 1906. El análisis posterior del terremoto indicó que un total de 28,000 edificios fueron destruidos con más del 88% de madera, causando daños a la propiedad por un total de $ 400 millones. . De manera similar, CNN informó que en el terremoto de 2015 en Katmandú, Nepal, “el 70% de las casas se habían derrumbado, atrapando y aplastando a las personas dentro …”

A partir de estos ejemplos, está claro que diseñar edificios que sean estructuralmente sólidos, pero también lo suficientemente flexibles como para soportar la multitud de tensiones que pueden ocurrir durante un terremoto es clave para salvar vidas. En un artículo de 2015, Ninad Pawar, Rajguru Rajesh y Praveen Mehetre indicaron que la ductilidad, o la capacidad de un edificio de “resistir … vibraciones / oscilaciones inducidas sin ningún daño o agrietamiento apreciable”, fue clave para lograr la estabilidad estructural.

Como se indica en la exposición, “Falla: ciencia sísmica en el epicentro” en el Exploratorio de San Francisco, un concepto erróneo sobre la estabilidad del edificio es que “un rascacielos sería más peligroso que un edificio de oficinas más pequeño, pero de hecho, lo contrario es a menudo cierto” . Los edificios más altos ya deben construirse para manejar tanto las tensiones verticales como los movimientos horizontales.

Souce: ¿Cómo se hacen los edificios a prueba de terremotos?

Answer 11

Varios puntos:

• No existe una estructura “a prueba de terremotos”; la terminología correcta es “resistente a terremotos”. Un terremoto lo suficientemente grande destruirá cualquier estructura hecha por el hombre, ya sea a través de sacudidas directas, deslizamientos de tierra o fisuras (o efectos secundarios, como fuego, tsunamis, redirección de ríos, etc.).
• El campo relacionado con esto se llama ingeniería de terremotos.
• Hay muchos artículos sobre “técnicas de construcción resistentes a los terremotos”, por ejemplo, cómo funcionan los edificios resistentes a los terremotos.

Answer 12

¿Qué pasa con el uso del kit antirrobo del sensor de vibración del automóvil para detectar terremotos?
Ayudará a las personas a encontrar la presencia de un terremoto sin ninguna confusión y sin pérdida de tiempo.
Especialmente durante la noche cuando muchos de nosotros estamos durmiendo.
Nos ayudará igual que
alarma de incendio
En lugar de instalar este kit en tu auto
Instale, taladre y cuelgue como reloj e imagen en su
Pared techo cielorraso o piso del edificio.
Si ve videos de cctv en youtube durante el terremoto, encontrará personas que no tienen idea de lo que está sucediendo
Thay parece estar confundido. Y pierden preciosos mirándose y preguntándose unos a otros que “es un terremoto o no”
a veces hay momentos en que uno grande golpea o algunas veces la construcción toma algún tiempo para colapsar.

Answer 13

Los científicos no construyen edificios a prueba de terremotos, los ingenieros sí.

¿Cómo lo hacen los ingenieros? Utilizan los estándares de diseño y el software de ingeniería apropiados, más el juicio de ingeniería, para modelar la carga sísmica en el marco del edificio y luego diseñan el marco para las fuerzas que resultan.

Answer 14

La idea principal del diseño sísmico es que utilice un factor de amplificación en las cargas consideradas.

Al principio, diseña el edificio para una aceleración relacionada con la ubicación en la que se basa el edificio y el tipo de suelo.

A medida que la aceleración se traduce en fuerza (a través de la masa del edificio), debe considerar fuerzas adicionales a su modelo de análisis estructural.