El edificio de acero estructural más alto de la historia se movió lentamente, se balanceó y se torció cuando se sometió a pruebas en un simulador sísmico. Este edificio de 10 pisos y aproximadamente 30 metros de altura está simulando escenarios de terremotos reales, incluyendo el terremoto de Loma Prieta de magnitud 6.9 en 1989. Esta prueba forma parte de una investigación para determinar si es posible elevar los límites de altura en edificios de acero conformado en frío (CFS).

Miembros del equipo de investigación del proyecto CFS 10 de la Universidad de California en San Diego. De izquierda a derecha: el estudiante de maestría Daniel Rivera, la profesora Tara Hutchinson, el estudiante de doctorado Charlie Zhang, el estudiante de doctorado Shokrullah Sorosh, el estudiante de pregrado Tony Mueller y Daniel Blair. Fuente de la imagen: Daniel Orren/Universidad de California en San Diego.

La prueba se realizó en el simulador sísmico (mesa vibratoria) de la Universidad de California en San Diego, financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU., que es uno de los tres más grandes del mundo y el único al aire libre, crucial para las pruebas de avance en límites de altura de edificios. De hecho, es el único lugar en el mundo que puede probar edificios de más de aproximadamente 27 metros de altura. Hace dos años, los investigadores probaron aquí un gran edificio de madera de aproximadamente 35 metros de altura, que fue el más alto probado en un simulador sísmico en ese momento.

Este año, las pruebas se centran en edificios de acero conformado en frío (CFS). El CFS es un material ligero, sostenible y no combustible, compuesto en un 60% a 70% por metal reciclado. Las normas de construcción actuales limitan la altura de estos edificios a aproximadamente 19 metros (seis pisos); los investigadores están explorando si se puede elevar a 10 pisos (aproximadamente 30 metros), incluyendo en áreas de alta actividad sísmica, y los resultados actuales indican que es factible.

La responsable del proyecto, profesora del Departamento de Ingeniería Estructural de la Universidad de California en San Diego, Tara Hutchinson, dijo: "El edificio se desempeñó excepcionalmente bien. A pesar de someterse a 18 pruebas de terremotos con intensidad creciente, tres de las cuales superaron en gran medida el rango considerado por los ingenieros de diseño, su sistema estructural portante permaneció intacto". Sin embargo, los investigadores esperan algún daño en componentes no estructurales; el diseño de las escaleras permite que se muevan con el edificio y aún son utilizables.

Hutchinson también indicó que se instalaron casi mil sensores en el edificio para medir su respuesta en términos de aceleración, desplazamiento y deformación local, y estos datos ayudarán a mejorar las normas de construcción, apoyando el uso de este material de alta calidad para construir edificios más altos, ligeros y resilientes. Dado que el CFS es un material ligero que se puede ensamblar en unidades modulares, como bloques de Lego gigantes, para formar un edificio completo, esto puede reducir significativamente el tiempo de construcción en comparación con construir el esqueleto desde cero. Hutchinson cree que el CFS tiene muchas ventajas y beneficiará la resiliencia comunitaria en el futuro.

Estas pruebas también destacan la importancia de la importante actualización de la mesa vibratoria financiada por la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. El proyecto de actualización de 17 millones de dólares se completó en abril de 2022, permitiendo movimientos en seis grados de libertad; anteriormente solo podía moverse en la dirección este-oeste, ahora también puede moverse hacia arriba y abajo, norte-sur, y realizar movimientos de balanceo, cabeceo y guiñada. En esta serie de pruebas, el equipo utilizó los mismos registros sísmicos, pero cerrando diferentes grados de libertad para probar movimientos unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales en el edificio.

Uno de los investigadores principales de la mesa vibratoria, profesor del Departamento de Ingeniería Estructural de la Universidad de California en San Diego, Joel P. Conte, dijo que los registros sísmicos pasados muestran que el suelo no se sacude solo en una dirección, sino que se mueve de ida y vuelta, arriba y abajo, izquierda y derecha, e incluso se tambalea; la actualización permite simular condiciones sísmicas "cercanas a la vida real". Durante la prueba del 23 de junio, los investigadores notaron un cierto grado de movimiento de torsión en el edificio, que no ocurriría si la mesa solo se moviera en una dirección. El co-responsable del proyecto CFS10, profesor de Ingeniería de la Universidad Johns Hopkins, Ben Schafer, dijo que el movimiento observado prueba la importancia de la actualización de la mesa para la investigación científica.

La serie de pruebas aún no ha terminado. Además de inspeccionar cuidadosamente el estado físico del edificio después de las pruebas sísmicas, el equipo de investigación se está preparando para la fase final de pruebas de fuego real este mes. Estas pruebas de fuego están lideradas por el profesor Richard Emberley de la Universidad Estatal de California en San Luis Obispo, y buscan entender la difusión de temperatura, humo y partículas en áreas dañadas por terremotos dentro del edificio, es decir, situaciones de "incendio después de un terremoto", que podrían ser causados por gas u otras sustancias peligrosas. Hutchinson señaló que, a diferencia de materiales de construcción como la madera, los montantes de acero ligero no son combustibles, lo que es una ventaja importante si se preocupa por incendios.