¿Cuáles son los estándares de diseño sísmico para un hospital de estructura de acero?

Como proveedor de hospitales de estructura de acero, me han preguntado sobre los estándares de diseño sísmico para estos edificios cruciales más veces de las que puedo contar. Entonces, pensé que me tomaría un momento para romper todo en inglés simple (bueno, inglés americano simple, al menos) y darle la baja sobre lo que se dedica a hacer un terremoto de hospital de estructura de acero, resistente.

En primer lugar, ¿por qué son tan importantes los estándares de diseño sísmico para los hospitales? Bueno, los hospitales son lo que llamamos "instalaciones salvavidas". Cuando llegue un terremoto, las personas necesitarán atención médica y el hospital debe estar en funcionamiento. Si el edificio no puede resistir el temblor, podría colapsar, poner en riesgo a los pacientes, el personal y los valiosos equipos médicos. Entonces, tener estándares de diseño sísmicos estrictos no es negociable.

Comprender los riesgos sísmicos

Antes de que podamos hablar sobre los estándares de diseño, necesitamos comprender los peligros sísmicos en un área en particular. Los peligros sísmicos son básicamente la probabilidad de que ocurra un terremoto en una ubicación dada y la intensidad potencial de ese terremoto. Esta información generalmente es determinada por geólogos y sismólogos que estudian la corteza de la Tierra y las líneas de fallas.

En los Estados Unidos, la Agencia Federal de Manejo de Emergencias (FEMA) y el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) trabajan juntos para crear mapas de riesgos sísmicos. Estos mapas muestran la probabilidad de diferentes niveles de agitación del suelo en varias regiones. Por ejemplo, California es bien conocido por su alta actividad sísmica, por lo que los hospitales en California deben diseñarse para soportar terremotos mucho más fuertes que los de las áreas con menor riesgo sísmico, como el Medio Oeste.

Elementos clave del diseño sísmico para hospitales de estructura de acero

Sistema estructural

El sistema estructural de un hospital de estructura de acero es la columna vertebral de su resistencia sísmica. Un sistema estructural bien diseñado puede distribuir las fuerzas generadas por un terremoto de manera uniforme en todo el edificio, evitando el estrés concentrado que podría conducir al colapso.

Un tipo común de sistema estructural utilizado en los edificios de acero es el momento de resistencia. En un momento, resistencia al marco, las vigas y las columnas están conectadas de una manera que les permite resistir los momentos de flexión causados ​​por fuerzas laterales, como las de un terremoto. Este tipo de marco proporciona una buena rigidez y ductilidad, que son esenciales para la resistencia sísmica.

Otra opción es el sistema de marco arrancado. Se agregan aparatos ortopédicos a la estructura para proporcionar resistencia y rigidez adicionales. Existen diferentes tipos de aparatos ortopédicos, que incluyen aparatos ortopédicos concéntricos y aparatos excéntricos. Los aparatos concéntricos se usan más comúnmente en áreas con menor riesgo sísmico, mientras que los aparatos excéntricos a menudo se usan en regiones sísmicas altas porque pueden proporcionar una mejor disipación de energía.

Diseño de la base

La base de un hospital es tan importante como la estructura de tierra anterior cuando se trata de resistencia sísmica. La base debe transferir las cargas del edificio al suelo de manera segura y uniforme.

En áreas con alta actividad sísmica, a menudo se usan cimientos profundos, como pilas o caistones. Las pilas son columnas largas y delgadas que se conducen al suelo para alcanzar una capa de suelo más estable. Los caistones son cilindros de concreto o acero de acero grandes que se hunden en el suelo. Estos fundamentos profundos pueden ayudar a evitar que el edificio se asienta o se incline durante un terremoto.

Sistemas de amortiguación

Los sistemas de amortiguación se utilizan para reducir las vibraciones de un edificio durante un terremoto. Un tipo de sistema de amortiguación es el amortiguador viscoso. Los amortiguadores viscosos funcionan convirtiendo la energía cinética del movimiento del edificio en energía térmica, que luego se disipa. Esto ayuda a reducir la amplitud de las vibraciones y proteger la estructura y su contenido.

Otro tipo de sistema de amortiguación es el amortiguador de masa sintonizado. Un amortiguador de masa sintonizado consiste en una gran masa que está unida al edificio por resortes y amortiguadores. La masa se mueve en la dirección opuesta del movimiento del edificio durante un terremoto, contrarrestando las vibraciones y reduciendo la respuesta general de la estructura.

Normas internacionales de diseño sísmico

Diferentes países tienen sus propios estándares de diseño sísmico para edificios, incluidos los hospitales. En los Estados Unidos, el Instituto Americano de Construcción de Acero (AISC) proporciona pautas de diseño para estructuras de acero, incluidas las de resistencia sísmica. Los estándares AISC se basan en una extensa investigación y pruebas y se utilizan ampliamente en la industria.

En Europa, el Eurocódigo 8 es el estándar principal para el diseño sísmico. EuroCode 8 proporciona reglas para el diseño y construcción de edificios y otras estructuras en áreas sísmicas. Tiene en cuenta las características sísmicas específicas de las diferentes regiones en Europa.

Japón, que también es un país con alta actividad sísmica, tiene estándares de diseño sísmicos muy estrictos. Los estándares japoneses se actualizan constantemente en función de las últimas investigaciones y experiencia de terremotos pasados. Por ejemplo, después del gran terremoto del este de Japón en 2011, Japón hizo revisiones significativas a sus códigos de diseño sísmico para mejorar la seguridad de los edificios.

Nuestra experiencia como proveedor de hospital de estructura de acero

Con los años, nuestra compañía ha participado en el diseño y construcción de muchos hospitales de estructura de acero. Hemos trabajado estrechamente con arquitectos, ingenieros y contratistas para garantizar que nuestros hospitales cumplan con los más altos estándares de diseño sísmico.

Entendemos que cada proyecto es único y nos tomamos el tiempo para estudiar los riesgos sísmicos específicos de la ubicación del proyecto. Según esta información, podemos recomendar el sistema estructural, el diseño de cimientos y el sistema de amortiguación más apropiado para el hospital.

Por ejemplo, recientemente completamos un proyecto en un área sísmica alta en California. Utilizamos una combinación de momento, resistencia a los marcos y amortiguadores viscosos para garantizar que el hospital pueda soportar el fuerte temblor de tierra esperado en la región. El proyecto fue un éxito, y el hospital ahora brinda atención médica de alta calidad a la comunidad local.

Otras consideraciones para hospitales sísmicos resistentes

Elementos no estructurales

Además del sistema estructural, los elementos no estructurales de un hospital también deben considerarse en el diseño sísmico. Los elementos no estructurales incluyen cosas como particiones, techos, sistemas mecánicos y eléctricos, y equipos médicos.

Durante un terremoto, los elementos no estructurales pueden representar un peligro significativo para los pacientes y el personal. Por ejemplo, un panel de techo que cae podría causar lesiones, y un sistema eléctrico dañado podría interrumpir el equipo médico crítico. Por lo tanto, los elementos no estructurales deben anclarse y apoyar adecuadamente para evitar que se desalojen durante un terremoto.

Redundancia

La redundancia es un concepto importante en el diseño sísmico. Una estructura redundante tiene múltiples rutas de carga, por lo que si una parte de la estructura falla durante un terremoto, las cargas se pueden redistribuir a otras partes de la estructura. Esto ayuda a evitar el colapso de todo el edificio.

En un hospital de estructura de acero, se puede lograr redundancia mediante el uso de múltiples sistemas estructurales o agregando miembros adicionales a la estructura existente. Por ejemplo, un hospital podría tener tanto un momento de resistencia como un sistema de marco arriesgado, proporcionando un nivel adicional de seguridad.

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Referencias

• Instituto Americano de Construcción de Acero (AISC). (2016). Disposiciones sísmicas para edificios de acero estructural.
• Agencia Federal de Manejo de Emergencias (FEMA). (2015). FEMA P - 750: Criterios de diseño sísmico para nuevas instalaciones hospitalarias.
• Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS). Mapas de peligro sísmico. Disponible en: https://earthquake.usgs.gov/hazards/.
• Código de Construcción Internacional (IBC). (2018). Requisitos del código de construcción para acero estructural para edificios.