Español
English
Français
Deutsch
Italiano
Português
日本語
한국어
Русский
HogarLos edificios se pueden diseñar para resistir terremotos. ¿Por qué Estados Unidos no construye más de ellos?
Por Thomas Fuller, Anjali Singhvi, Mika Gröndahl y Derek Watkins3 de junio de
Edificio diseñado
temblar menos
Convencional
edificio
Edificio diseñado
temblar menos
Convencional
edificio
Por Thomas Fuller, Anjali Singhvi, Mika Gröndahl y Derek Watkins 7 de junio de 2019
Cuando comenzó el temblor a las 5:46 a. m., Yasuhisa Itakura, arquitecto de una gran empresa de construcción japonesa en Kobe, estaba sentado en su escritorio terminando un informe en el que había trabajado toda la noche. Su oficina se tambaleó, pero los libros permanecieron en sus estantes y nada se cayó de su escritorio.
"Pensé para mis adentros, este terremoto no es tan grande", dijo el Sr. Itakura.
Fue, de hecho, catastrófico. El gran terremoto de Hanshin del 17 de enero de 1995 mató a más de 6.000 personas en la ciudad portuaria industrial y sus alrededores.
El Sr. Itakura se había protegido de la violencia del terremoto porque su edificio de oficinas de tres pisos estaba asentado sobre una base experimental hecha de caucho, una versión temprana de una técnica de ingeniería llamada aislamiento de base.
La técnica que protegió el edificio del Sr. Itakura se usa hoy en aproximadamente 9,000 estructuras en Japón, en comparación con las dos docenas en el momento del terremoto de Kobe. Miles de otros edificios en el país han sido equipados con dispositivos amortiguadores que pueden reducir en gran medida los daños y evitar el colapso.
Chile, China, Italia, México, Perú, Turquía y otros países vulnerables a los terremotos han adoptado las tecnologías en diversos grados.
Pero con notables excepciones, incluida la nueva sede de Apple en Silicon Valley, las innovaciones se han utilizado con moderación en los Estados Unidos. Los defensores de la seguridad sísmica describen esto como una oportunidad perdida de ahorrar miles de millones de dólares en costos de reconstrucción después de que ocurra el inevitable Big One.
Atrás
Los terremotos son, por supuesto, fenómenos naturales. Pero la cantidad de daño que causan está en función de las decisiones que toman los políticos, ingenieros y ejecutivos de empresas. Japón y Estados Unidos, dos de los países tecnológicamente más avanzados del mundo, tienen el mismo problema: cómo proteger a las personas y la sociedad de los terremotos, y sin embargo, han respondido de maneras muy diferentes.
Japón, a través de los mandatos del gobierno y su cultura de ingeniería, construye estructuras más fuertes capaces de resistir terremotos y ser utilizadas inmediatamente después. Estados Unidos establece un estándar mínimo y menos protector con el entendimiento de que muchos edificios sufrirán graves daños.
Los dos enfoques reflejan diferentes actitudes hacia el riesgo, el papel del gobierno y la responsabilidad social colectiva. De manera análoga al debate estadounidense sobre el seguro de salud, la filosofía estadounidense ha sido hacer que los edificios más resilientes sean una opción individual, no un mandato del gobierno.
"¿Queremos ser más como Japón y estamos dispuestos a pagar el precio?" dijo Joyce Fuss, presidenta de la Asociación de Ingenieros Estructurales de California. "Muchas personas dirían 'no' y tal vez algunas personas dirían 'sí'".
PLANTA EDIFICIO
Sección de un aislador de cojinete de caucho de plomo
Núcleo de plomo
capas de acero
y caucho
BASE
Parte de
edificio
mostrado
movimiento de tierra
EDIFICIO
Sección de un plomo
aislador de cojinete de goma
Núcleo de plomo
Capas de
acero y
goma
BASE
Parte de
edificio
mostrado
movimiento de tierra
Sección de un plomo
aislador de cojinete de goma
PLANTA EDIFICIO
Núcleo de plomo
Capas de
acero y
goma
BASE
Parte de
edificio
mostrado
movimiento de tierra
Inherente al enfoque estadounidense de la ingeniería sísmica hay un cálculo de riesgo: muchos ingenieros estadounidenses operan bajo el supuesto de que un edificio, que podría usarse durante 50 años antes de ser demolido y reemplazado por uno nuevo, tiene una probabilidad relativamente pequeña de ser destruido. golpeado por un gran terremoto.
"Si gastas el dinero hoy y el terremoto ocurre mañana, entonces felicidades, has hecho un buen trabajo", dijo Ron Hamburger, un ingeniero estructural estadounidense que es quizás la principal autoridad en el código de construcción. "Pero el hecho es que los terremotos dañinos verdaderamente significativos afectarán un lugar como San Francisco o Los Ángeles tal vez una vez cada 100 a 200 años".
"¿Que tan suertudo te sientes?" añadió.
En ciudades como San Francisco, donde el precio medio de una casa está muy por encima del millón de dólares, es probable que la idea de encarecer aún más los costos de construcción sea impopular, incluso si el objetivo es preservar la ciudad a largo plazo.
Los grandes terremotos son alrededor de 10 veces más comunes en Japón que en los Estados Unidos continentales, según Hiroo Kanamori, profesor emérito de sismología en el Instituto de Tecnología de California.
Pero la historia sísmica sugiere que California podría sufrir grandes terremotos, que a menudo ocurren en grupos.
En el norte de California, los últimos cinco grandes terremotos a lo largo de la falla de Hayward, la grieta irregular en la tierra que atraviesa las ciudades densamente pobladas de Berkeley y Oakland al otro lado de la bahía de San Francisco, han ocurrido en promedio cada 140 años.
El último fue hace 151 años. (La historia sísmica también ha demostrado que predecir terremotos es una tontería).
[En riesgo en un gran terremoto: 39 de los mejores rascacielos de San Francisco]
El último gran terremoto en los Estados Unidos contiguos, que causó daños por $20 mil millones en el área de Los Ángeles, fue hace un cuarto de siglo.
"La tierra ha sido pacífica en Estados Unidos", dijo Masayoshi Nakashima, presidente de la Asociación Internacional de Ingeniería Sísmica. "Las generaciones jóvenes en particular no están necesariamente familiarizadas con la realidad de los terremotos".
El debate sobre si construir edificios más resistentes en los Estados Unidos se ha mantenido en gran parte fuera de la vista del público, entre ingenieros y otros especialistas.
Pero lo que está en juego es si lugares como Silicon Valley, Seattle, Salt Lake City, San Francisco o Los Ángeles podrían verse obligados a cerrar después de un golpe directo, y por cuánto tiempo.
[¿Quiere recibir nuestro boletín diario California Today por correo electrónico? Aquí está el registro.]
Un estudio federal del año pasado encontró que una cuarta parte de los edificios en el Área de la Bahía de San Francisco sufrirían daños significativos después de un terremoto de magnitud 7, un desastre que se agravaría por el hecho de que nueve de cada 10 edificios comerciales y ocho de cada 10 casas en California no están aseguradas contra terremotos.
"Las ciudades no se podrán utilizar durante muchos meses, si no años", dijo H. Kit Miyamoto, miembro de la Comisión de Seguridad Sísmica de California, un organismo gubernamental que asesora a la Legislatura estatal y al gobernador en cuestiones de terremotos. "Edificios desechables equivalen a una ciudad desechable".
En un terremoto severo, la mayoría de los edificios estadounidenses están diseñados para derrumbarse como un automóvil en una colisión frontal, disipando la energía del terremoto a través de los daños. El objetivo es preservar vidas, pero el edificio, como un automóvil después de un accidente, puede ser inútil.
¿Cuánto balanceo está permitido?
Cuanto más se balancea un edificio en un terremoto, un concepto conocido por los ingenieros como deriva, mayor es el potencial de daño. Los códigos de construcción estadounidenses permiten el doble de deriva que los japoneses.
¿Cuánto balanceo está permitido?
Cuanto más se balancea un edificio en un terremoto, un concepto conocido por los ingenieros como deriva, mayor es el potencial de daño. Los códigos de construcción estadounidenses permiten el doble de deriva que los japoneses.
¿Cuánto balanceo está permitido?
Cuanto más se balancea un edificio en un terremoto, un concepto conocido por los ingenieros como deriva, mayor es el potencial de daño. Los códigos de construcción estadounidenses permiten el doble de deriva que los japoneses.
¿Cuánto balanceo está permitido?
Cuanto más se balancea un edificio en un terremoto, un concepto conocido por los ingenieros como deriva, mayor es el potencial de daño. Los códigos de construcción estadounidenses permiten el doble de deriva que los japoneses.
¿Cuánto balanceo está permitido?
Cuanto más se balancea un edificio en un terremoto, un concepto conocido por los ingenieros como deriva, mayor es el potencial de daño. Los códigos de construcción estadounidenses permiten el doble de deriva que los japoneses.
El Sr. Hamburger, el ingeniero estructural, estima que la mitad de todos los edificios en San Francisco podrían considerarse inocupables inmediatamente después de un gran terremoto.
Algunas ciudades como San Francisco están considerando reglas que exigirían que los edificios sean más rígidos, similares a los de Japón. No existe una construcción a prueba de terremotos, pero los expertos dicen que los edificios estadounidenses podrían ser mucho más resistentes por un costo adicional mínimo.
Un estudio federal de varios años concluyó que arreglar los edificios después de un terremoto cuesta cuatro veces más que construirlos con mayor solidez en primer lugar. Estados Unidos está perdiendo aproximadamente $ 4 mil millones por cada año que retrasa un código de construcción más fuerte para los terremotos, calculó el estudio.
El Sr. Miyamoto, quien se crió en Japón pero ahora vive en California, dijo que había un desacuerdo cada vez más agudo entre Japón y Estados Unidos sobre la ingeniería sísmica.
"Los japoneses están completamente atónitos acerca de cómo diseñamos aquí", dijo.
Marco de acero
Núcleo de hormigón
Núcleo de hormigón armado
Columnas de hormigón
Amortiguadores diagonales
Vigas y columnas de acero
Parte de
edificio
mostrado
Los rascacielos estadounidenses generalmente se construyen con un núcleo de hormigón que resiste la mayoría de las fuerzas sísmicas de un terremoto.
La construcción de gran altura japonesa suele utilizar una rejilla de vigas y columnas de acero que distribuye uniformemente las fuerzas sísmicas a lo largo de la estructura y amortiguadores diagonales que sirven como amortiguadores.
Núcleo de hormigón
Marco de acero
Parte de
edificio
mostrado
Amortiguadores diagonales
Vigas y columnas de acero
Columnas de hormigón
Núcleo de hormigón armado
Los rascacielos estadounidenses generalmente se construyen con un núcleo de hormigón que resiste la mayoría de las fuerzas sísmicas de un terremoto.
La construcción de gran altura japonesa suele utilizar una rejilla de vigas y columnas de acero que distribuye uniformemente las fuerzas sísmicas a lo largo de la estructura y amortiguadores diagonales que sirven como amortiguadores.
Núcleo de hormigón
Núcleo de hormigón armado
Columnas de hormigón
Parte de
edificio
mostrado
Los rascacielos estadounidenses generalmente se construyen con un núcleo de hormigón que resiste la mayoría de las fuerzas sísmicas de un terremoto.
Marco de acero
Amortiguadores diagonales
Vigas y columnas de acero
La construcción de gran altura japonesa suele utilizar una rejilla de vigas y columnas de acero que distribuye uniformemente las fuerzas sísmicas a lo largo de la estructura y amortiguadores diagonales que sirven como amortiguadores.
Parte de
edificio
mostrado
Núcleo de hormigón
Columnas de hormigón
Reforzado
núcleo de hormigón
Los rascacielos estadounidenses generalmente se construyen con un núcleo de hormigón que resiste la mayoría de las fuerzas sísmicas de un terremoto.
Marco de acero
Amortiguadores diagonales
Vigas y columnas de acero
La construcción de gran altura japonesa suele utilizar una rejilla de vigas y columnas de acero que distribuye uniformemente las fuerzas sísmicas a lo largo de la estructura y amortiguadores diagonales que sirven como amortiguadores.
Parte de
edificio
mostrado
Núcleo de hormigón
Columnas de hormigón
Núcleo de hormigón armado
Los rascacielos estadounidenses generalmente se construyen con un núcleo de hormigón que resiste la mayoría de las fuerzas sísmicas de un terremoto.
Marco de acero
Amortiguadores diagonales
Vigas de acero
y columnas
La construcción de gran altura japonesa suele utilizar una rejilla de vigas y columnas de acero que distribuye uniformemente las fuerzas sísmicas a lo largo de la estructura y amortiguadores diagonales que sirven como amortiguadores.
Proteger los edificios altos de los terremotos es uno de los esfuerzos más importantes para los ingenieros. El derrumbe de un solo rascacielos podría tener efectos catastróficos. Los edificios altos también son quizás la mayor manzana de la discordia entre los ingenieros estadounidenses y japoneses.
La mayoría de los rascacielos nuevos en los Estados Unidos están construidos alrededor de un núcleo de hormigón armado, una técnica que los ingenieros japoneses evitan porque dicen que funciona de manera impredecible en un terremoto. Los edificios altos en Japón casi siempre se construyen con acero.
Japón, por supuesto, todavía tiene muchas vulnerabilidades, algunas de las cuales quedaron claras cuando el terremoto de Tohoku de 2011 creó un tsunami que rompió los diques, matando a unas 16.000 personas y propagando la radiación de un reactor nuclear dañado.
El país tiene muchos edificios antiguos construidos antes de los cambios importantes a un código de construcción de 1981, e incluso las innovaciones sísmicas del país son de diversa calidad y eficacia, como lo destacan las revelaciones del año pasado de que un fabricante de amortiguadores sísmicos falsificó sus datos de rendimiento.
Pero, sobre todo, dicen los ingenieros japoneses, los terremotos de las últimas dos décadas han demostrado la eficacia de las normas e innovaciones más estrictas del país.
Kobe y el terremoto de Tohoku de 2011 provocaron un aumento en la demanda de edificios más robustos, con consumidores dispuestos a pagar más por las últimas tecnologías. Una empresa ha desarrollado bolsas de aire inflables que se despliegan debajo de una casa de madera cuando se detecta un gran terremoto.
De las 9.000 estructuras con base aislada de Japón, 4.300 son edificios de varios pisos, muchos de ellos oficinas, condominios y edificios gubernamentales, y 4.700 son casas, según la Sociedad Japonesa de Aislamiento Sísmico.
El aislamiento de la base se anuncia en la televisión japonesa y en el metro de Tokio, promocionando los sistemas sísmicos de los condominios recién construidos. Nice Corporation, una empresa de construcción japonesa, dice que un edificio aislado de base de siete pisos cuesta entre 13 y 15 por ciento más que uno convencional. Ian Aiken, un ingeniero que se especializa en tecnologías sísmicas, dice que los sistemas pueden costar tan solo un 5 por ciento más.
Muchos edificios nuevos en Japón no están aislados en la base, pero incluso los convencionales son generalmente más fuertes y rígidos que los estadounidenses, según el Sr. Hamburger, el experto en códigos, y otros ingenieros que han trabajado en ambos países.
El llamado movimiento de resiliencia (diseñar edificios para soportar mejor los desastres naturales como los terremotos) ha ganado adeptos en los Estados Unidos en los últimos años. Canadá también está estudiando requisitos de mayor resistencia para sus edificios. Pero los defensores estadounidenses dicen que enfrentan una serie de obstáculos.
Evan Reis, cofundador del Consejo de Resiliencia de EE. UU., una organización sin fines de lucro, dice que el mayor impedimento es que, a diferencia de Japón, los edificios cambian de manos con frecuencia en Estados Unidos y los desarrolladores que los construyen no ven el incentivo de hacerlos más sólidos.
"El pensamiento a corto plazo es absolutamente el villano más grande", dijo Reis. "La gente está dispuesta a tirar los dados".
[La gran apuesta sísmica de San Francisco]
Los esfuerzos de la Legislatura de California para fortalecer las leyes sísmicas fracasaron el año pasado. Un proyecto de ley que hubiera ordenado que los edificios funcionaran después de un terremoto fue suavizado en los comités y luego vetado por el gobernador de ese momento, Jerry Brown.
Los expertos dicen que hay pocas ventajas políticas para abogar por edificios más fuertes porque el público en gran medida desconoce que los edificios están diseñados para sufrir daños en un gran terremoto.
"El edificio recibirá un castigo y, con suerte, nos permitirá salir con vida", dijo Richard J. McCarthy, director ejecutivo de la Comisión de Seguridad Sísmica de California.
La comisión inició una campaña este año para advertir al público que el código de construcción los protege menos de lo que creen.
Amarnath Kasalanati, director asociado del Centro de Investigación de Ingeniería Sísmica del Pacífico de la Universidad de California, Berkeley, dice que es paradójico que más edificios en los Estados Unidos no utilicen tecnologías sísmicas innovadoras, ya que los científicos e ingenieros estadounidenses fueron los primeros líderes en el campo. .
El Sr. Kasalanati estima que hay 175 edificios aislados en la base en los Estados Unidos, en su mayoría museos, hospitales y edificios más antiguos como los ayuntamientos de San Francisco y Los Ángeles que fueron reacondicionados con aisladores.
Una empresa estadounidense que ayudó a desarrollar dispositivos de aislamiento sísmico envió el 70 por ciento de los 20 000 dispositivos que produjo al extranjero.
Un edificio notable en los Estados Unidos que utiliza los dispositivos es la nueva sede gigante de Apple en Silicon Valley.
Steve Jobs, el cofundador de Apple, murió antes de que comenzara la construcción del edificio. Pero cuando presentó los planos para la estructura circular revestida de vidrio, la describió como "un poco como una nave espacial".
Como se vio en un recorrido poco común, el orbe de cuatro pisos, que tiene capacidad para 12,000 personas y es casi tan ancho como el Pentágono, es el Rolls-Royce de los edificios aislados de base.
[Dentro de la sede de Apple preparada para terremotos]
El edificio, que tiene una base de hormigón que se asemeja a una bañera, no está sujeto al suelo; si existieran grúas o helicópteros lo suficientemente potentes, podrían levantarlo.
En la base de las casi 700 columnas de soporte del edificio hay discos de acero inoxidable que se asientan sobre enormes platillos de acero. Cuando un terremoto hace temblar el suelo, los discos se deslizan sobre los platillos hasta cuatro pies, frenados por la fricción.
Platillos de acero
PLANTA EDIFICIO
Sección de un aislador de péndulo de triple fricción
BASE
Parte de
edificio
mostrado
movimiento de tierra
EDIFICIO
Sección de un triple rozamiento
aislador de péndulo
Platillos de acero
BASE
Parte de
edificio
mostrado
movimiento de tierra
Sección de un triple
aislador de péndulo de fricción
Platillos de acero
PLANTA EDIFICIO
BASE
Parte de
edificio
mostrado
movimiento de tierra
El efecto neto para los ocupantes es que cuando el suelo se mueve de un lado a otro, el edificio se mueve significativamente menos.
Uno de los diseñadores del edificio fue Jony Ive, el hombre responsable de la apariencia de los productos de Apple, como el iPhone y el iPad.
Originario de Gran Bretaña, Ive dijo que encontró la amenaza de los terremotos "completamente alarmante" cuando se mudó a California en la década de 1990 y se sorprendió por la indiferencia de los californianos hacia ellos.
El Sr. Ive dijo que él y el Sr. Jobs nunca consideraron usar una base convencional para el edificio.
"Nos hubiera parecido completamente extraño no proteger nuestra inversión", dijo.
Fotografías de modelos de edificios que comparan la construcción de gran altura y la deriva por Tony Cenicola. Fotografía de Yousur-Al-Hlou y Jonah M. Kessel. Suzuki Kantaro contribuyó con este reportaje desde Tokio. Producción adicional de Abe Sater y Michael Cordero. Fuentes: Kit Miyamoto, presidente y director ejecutivo de Miyamoto International; Akira Wada, profesor emérito, Instituto de Tecnología de Tokio; Ibbi Almufti, director asociado de investigación y tecnología avanzada, Arup en San Francisco; Ryota Kidokoro, asociado sénior de Arup en Tokio; Ron Hamburger, director sénior, Simpson Gumpertz & Heger en San Francisco. Nota: Para mostrar cómo el uso de tecnologías sísmicas en Japón difiere de la construcción de edificios convencionales en los Estados Unidos, los periodistas del New York Times crearon modelos de edificios que ilustran lo que puede ocurrir durante un terremoto.