Sismos & Steel Frame

El edificio con estructura de acero más alto nunca antes evaluado en un simulador sísmico comenzó a moverse lentamente, oscilando y torsionándose. La estructura de 10 pisos y 30 metros de altura fue sometida a simulaciones de terremotos reales, incluido el sismo de magnitud 6,9 de Loma Prieta en 1989, como parte de un estudio para evaluar la posibilidad de aumentar los límites de altura en construcciones realizadas con acero conformado en frío.

Las pruebas se llevaron a cabo en un simulador sísmico, también conocido como mesa vibradora, financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EEUU y ubicado en la Universidad de California en San Diego. Esta mesa vibradora es una de las tres más grandes del mundo y la única situada al aire libre. Esta característica es especialmente importante para este tipo de pruebas, que exploran los límites de altura en edificaciones. De hecho, es el único lugar en el mundo donde pueden ensayarse edificios de más de 27 metros de altura. Hace dos años, los investigadores probaron en esta misma mesa una estructura de madera maciza de 35 metros de altura: el edificio más alto jamás ensayado en un simulador sísmico.

Las pruebas se centraron en un edificio construido con acero conformado en frío (CFS), un material liviano, sostenible, no combustible y compuesto entre un 60 % y 70 % por metal reciclado. Actualmente, los códigos de edificación limitan este tipo de construcciones a 20 metros o seis pisos. Los investigadores se preguntan si ese límite podría extenderse a 30 metros o diez pisos, incluso en zonas sísmicas. Los resultados obtenidos hasta ahora indican que sí.

“El edificio tuvo un comportamiento excelente”, afirmó Tara Hutchinson, directora del proyecto y profesora del Departamento de Ingeniería Estructural de la UC San Diego. “A pesar de haber sido sometido a 18 sismos de intensidad creciente —incluidos tres muy severos, equivalentes o superiores a los dispuestos en el diseño estructural—, el sistema portante conservó su integridad”.

Sin embargo, los investigadores esperaban que algunos componentes no estructurales sufrieran daños. Las escaleras, por ejemplo, fundamentales para una evacuación segura y diseñadas para acompañar el movimiento del edificio, siguieron siendo funcionales.

Las pruebas se llevaron a cabo en un simulador sísmico, también conocido como mesa vibradora, financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EEUU y ubicado en la Universidad de California en San Diego. Esta mesa vibradora es una de las tres más grandes del mundo y la única situada al aire libre. Esta característica es especialmente importante para este tipo de pruebas, que exploran los límites de altura en edificaciones. De hecho, es el único lugar en el mundo donde pueden ensayarse edificios de más de 27 metros de altura. Hace dos años, los investigadores probaron en esta misma mesa una estructura de madera maciza de 35 metros de altura: el edificio más alto jamás ensayado en un simulador sísmico.

Las pruebas se centraron en un edificio construido con acero conformado en frío (CFS), un material liviano, sostenible, no combustible y compuesto entre un 60 % y 70 % por metal reciclado. Actualmente, los códigos de edificación limitan este tipo de construcciones a 20 metros o seis pisos. Los investigadores se preguntan si ese límite podría extenderse a 30 metros o diez pisos, incluso en zonas sísmicas. Los resultados obtenidos hasta ahora indican que sí.

“El edificio tuvo un comportamiento excelente”, afirmó Tara Hutchinson, directora del proyecto y profesora del Departamento de Ingeniería Estructural de la UC San Diego. “A pesar de haber sido sometido a 18 sismos de intensidad creciente —incluidos tres muy severos, equivalentes o superiores a los dispuestos en el diseño estructural—, el sistema portante conservó su integridad”.

Sin embargo, los investigadores esperaban que algunos componentes no estructurales sufrieran daños. Las escaleras, por ejemplo, fundamentales para una evacuación segura y diseñadas para acompañar el movimiento del edificio, siguieron siendo funcionales.

“En este edificio instalamos cerca de mil sensores para medir su respuesta en términos de aceleración, desplazamientos y deformaciones locales. Contamos con un conjunto de datos excepcional para analizar, que sin dudas contribuirá a mejorar los códigos de edificación y a respaldar el interés del sector en utilizar este excelente material para construir edificios más altos, livianos y resilientes”, agregó Hutchinson.

Dado que el acero conformado en frío es un material liviano, puede ensamblarse en unidades modulares que luego se integran como bloques tipo Lego para conformar el edificio completo. Esta técnica permite reducir significativamente el tiempo de construcción en comparación con los métodos tradicionales, que implican levantar toda la estructura desde cero.

Las pruebas también destacaron la importancia de una mejora significativa realizada en la mesa vibradora gracias a una inversión de 17 millones de dólares de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), finalizada en abril de 2022. La renovación permitió que la mesa se moviera en seis grados de libertad. Antes, solo podía desplazarse en una dirección (de este a oeste). Ahora también se puede mover en sentido vertical, de norte a sur y en los tres movimientos rotacionales: balanceo, cabeceo y guiñada. Por ejemplo, en esta serie de pruebas, se aplicaron movimientos unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales con el mismo registro sísmico, simplemente desactivando determinados grados de libertad.

Los registros de terremotos muestran que el suelo no vibra en una sola dirección: se mueve hacia adelante y atrás, de lado a lado, arriba y abajo, e incluso puede oscilar, explicó Joel Conte, uno de los principales investigadores de la mesa vibradora y profesor del Departamento de Ingeniería Estructural de UC San Diego. “Aquí podemos simular lo que llamamos condiciones sísmicas casi reales”, señaló. Durante una prueba realizada el 23 de junio de 2025, el equipo detectó un movimiento de torsión en el edificio, algo que no hubiera sido posible antes de la actualización de la mesa.

Pero la serie de ensayos aún no ha concluido. Además de analizar en detalle el estado físico del edificio tras los sismos, el equipo se prepara para una fase final de pruebas con fuego en los meses venideros. Estas pruebas estarán a cargo del profesor Richard Emberley de Cal Poly-San Luis Obispo, y buscarán comprender la propagación de temperatura, humo y partículas dentro de los compartimentos que resultaron dañados por el sismo —una situación real conocida como “incendios posteriores a terremotos”— que pueden ser desencadenados por gases u otras sustancias inflamables. “El CFS no es combustible, a diferencia de la madera y otros materiales de construcción, lo cual representa una ventaja importante cuando el riesgo de incendio es una preocupación”, indicó Hutchinson.

Las pruebas cuentan con el respaldo de numerosas organizaciones del sector, entre ellas el American Iron and Steel Institute, la Steel Framing Industry Association y el American Institute of Steel Construction.