El edificio de estructura de acero más alto jamás construido se movió lentamente, se balanceó y se torció durante las pruebas en un simulador de terremotos. Esta estructura de 10 pisos y aproximadamente 30 metros de altura está siendo sometida a simulaciones de terremotos reales, incluido el terremoto de Loma Prieta de 1989 de magnitud 6,9. Estas pruebas forman parte de una investigación para determinar si es posible aumentar los límites de altura para edificios de acero conformado en frío.

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

Las pruebas se llevan a cabo en la mesa vibratoria de la Universidad de California en San Diego, financiada por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Esta es una de las tres mesas vibratorias más grandes del mundo y la única ubicada al aire libre, lo que es crucial para superar los límites de altura de los edificios. De hecho, es el único lugar en el mundo capaz de probar edificios que superen los 27 metros de altura. Hace dos años, investigadores probaron aquí un edificio de madera de aproximadamente 35 metros de altura, que en ese momento era el edificio más alto probado en un simulador sísmico.

Este año, las pruebas se centran en edificios de acero conformado en frío (CFS). El CFS es un material ligero, sostenible y no inflamable, compuesto en un 60% a 70% de metal reciclado. Actualmente, los códigos de construcción limitan estos edificios a aproximadamente 19 metros (seis pisos), pero los investigadores están explorando si es posible aumentar este límite a 10 pisos (unos 30 metros), incluso en zonas sísmicamente activas. Los resultados iniciales de las pruebas indican que es factible.

Tara Hutchinson, profesora del Departamento de Ingeniería Estructural de la Universidad de California en San Diego e investigadora principal del proyecto, declaró: "El edificio se desempeñó excepcionalmente bien. A pesar de haber sido sometido a 18 pruebas sísmicas de intensidad creciente, incluidas tres de intensidad extremadamente alta que superaron las consideraciones de los ingenieros de diseño, el sistema estructural portante permaneció intacto". Sin embargo, los investigadores anticipan cierto daño en componentes no estructurales. El diseño de las escaleras les permite moverse con el edificio y siguen siendo utilizables.

Hutchinson también señaló que el edificio está equipado con casi mil sensores para medir su respuesta en términos de aceleración, desplazamiento y deformación local. Estos datos ayudarán a mejorar los códigos de construcción y respaldarán el uso de este material de alta calidad para construir estructuras más altas, ligeras y resilientes. Dado que el CFS es un material ligero, puede ensamblarse en unidades modulares, como gigantescos bloques de Lego, para formar edificios completos, lo que reduce significativamente el tiempo de construcción en comparación con la construcción de un 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 una importante actualización de la mesa vibratoria financiada por la Fundación Nacional de Ciencias. El proyecto de actualización de 17 millones de dólares, completado en abril de 2022, permite que la mesa se mueva en seis grados de libertad. Anteriormente solo podía moverse en dirección este-oeste, pero ahora también puede desplazarse verticalmente, norte-sur, y realizar movimientos de balanceo, cabeceo y guiñada. En esta serie de pruebas, el equipo utilizó el mismo registro sísmico para probar el edificio con movimientos unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales, desactivando diferentes grados de libertad.

Joel Conte, profesor del Departamento de Ingeniería Estructural de la Universidad de California en San Diego e investigador principal de la mesa vibratoria, explicó que los registros sísmicos históricos muestran que el suelo no se sacude en una sola dirección, sino que se mueve de un lado a otro, arriba y abajo, e incluso se balancea. La actualización permite simular condiciones sísmicas "cercanas a la realidad". Durante las pruebas del 23 de junio, los investigadores observaron cierto grado de movimiento torsional en el edificio, que no ocurriría si la mesa solo se moviera en una dirección. Ben Schafer, codirector del proyecto CFS10 y profesor de ingeniería de la Universidad Johns Hopkins, afirmó que este movimiento observado demuestra la importancia de la actualización de la mesa para la investigación científica.

La serie de pruebas aún no ha concluido. Además de examinar minuciosamente el estado físico del edificio después de las pruebas sísmicas, el equipo de investigación se está preparando para la fase final de las pruebas de fuego real que se llevarán a cabo este mes. Estas pruebas de incendio, dirigidas por el profesor Richard Emberley de la Universidad Politécnica Estatal de California en San Luis Obispo, tienen como objetivo comprender la propagación de temperatura, humo y partículas en áreas dañadas por terremotos dentro del edificio, es decir, los "incendios posteriores al terremoto", que pueden ser causados por fugas de 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 representa una ventaja significativa en caso de preocupaciones por incendios.