A pesar de estar todavía en sus inicios, la tecnología de impresión 3D moderna ha demostrado ser una técnica de construcción de edificios en gran medida confiable que está lista para una adopción generalizada.
No obstante, se han planteado algunas preocupaciones a lo largo de los años en cuanto a la seguridad y resistencia de los edificios impresos en 3D, especialmente cuando están bajo las inclemencias de la naturaleza.
En ese sentido, ¿las casas impresas en 3D pueden resistir terremotos? Las casas impresas en 3D podrían resistir terremotos y otros desastres naturales en muchos casos, ya que la mayoría de las impresoras modernas son capaces de extruir y mezclar compuestos de hormigón fuertes y densos, a veces fusionados con materiales aislantes, así como integrar diferentes refuerzos y sistemas de aislamiento sísmico.
Aquí hay un video de una empresa con una estructura impresa en 3D probada en un terremoto de magnitud 5.7,
La impresión 3D llegó para quedarse
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Aunque la impresión 3D aún no está aprobada en los códigos de construcción actuales, ya se han otorgado permisos para proyectos de construcción que emplean estos métodos en varios lugares del mundo, debido a la resistencia demostrable a la carga sísmica que brindan.
Problema de rigidez/elasticidad de las casas impresas en 3D
Históricamente, los constructores se encontraban en un acertijo cuando se trataba de ensamblar estructuras lo suficientemente sólidas como para permanecer en su lugar indefinidamente y que pudieran resistir durante los temblores.
Por un lado, los materiales duros y los diseños rígidos se volverían quebradizos en caso de un golpe debido a la pérdida de terreno, haciendo que el eje que queda suspendido en el aire sea susceptible de romperse (fuente).
Por otro lado, las estructuras demasiado elásticas no están exentas de dificultades, ya que aún pueden producirse deformaciones resultantes de los movimientos del suelo. Si bien no se agrietarán, es de esperar que pierdan consistencia o forma durante un batido fuerte (fuente).
Tradicionalmente, las barras de refuerzo (barras de refuerzo) se incrustaban en las losas de hormigón para mejorar la resistencia a la tracción del material y preservar la solidez, pero este procedimiento debía realizarse previamente en un encofrado para garantizar una correcta adherencia mediante compactación mecánica.
Sin embargo, aunque no se requiere una compactación previa en la fabricación aditiva, que se logra principalmente por gravedad, aún deben abordarse otros obstáculos, como la porosidad del material y la posible aparición de «juntas frías» durante la impresión. Para evadirlos, se desarrolló el proceso de impresión 3D de hormigón proyectado (o SC3DP en forma abreviada) en un esfuerzo conjunto financiado por el Ministerio de Ciencia y Cultura de Baja Sajonia, como un medio para abordar estos problemas de manera eficiente.
La tecnología consistía en un mecanismo automatizado mediante el cual las capas de componentes de hormigón se apilaban apretadamente mediante la adición de aire comprimido, asegurando una fuerte unión con el material de refuerzo. Las armaduras se incorporarían a la mezcla, tanto aplicando el hormigón sobre mallas de armaduras pretrenzadas como instalando la armadura utilizando el material laminar como soporte (fuente).
¿Qué pasa con la base de las casas impresas en 3D?
La colocación de los cimientos es otro tema que a menudo es el centro de las discusiones dentro del sector de la impresión 3D.
En este sentido, los últimos sistemas de impresión 3D parecen sobresalir principalmente en la colocación de bases o esteras poco profundas. Esto no supondría un obstáculo para el cumplimiento del código para la mayoría de los proyectos de construcción a pequeña escala.
Sin embargo, en el momento de escribir este artículo, estas impresoras no parecen estar bien equipadas para reforzar el suelo haciendo pilotes (a los que les va mejor en áreas propensas a terremotos), aunque un estudio reciente ha demostrado la viabilidad de reemplazar cimientos poco profundos con pilotes unidos con una pared impresa (fuente).
No obstante, tal y como reconocieron los autores del estudio citado anteriormente, las impresoras actuales todavía tienen limitaciones relacionadas con la altura para realizar esta tarea con resultados óptimos, y las futuras impresoras con un cabezal de hincado de pilotes también deben ser capaces de superar las cargas de la perforación del suelo. .
Como nota al margen, se podrían implementar otros mecanismos de aislamiento durante un proceso de fabricación aditiva para eludir los impactos de terremotos en el edificio, como la colocación de cojinetes de aislamiento flexibles de tipo péndulo entre la estructura y sus cimientos (fuente).
Para obtener más información al respecto, consulte nuestra publicación ¿Las casas impresas en 3D tienen una base? Materiales y métodos
Diseños creativos impresos en 3D resistentes a terremotos
Pasemos a otras iniciativas que se llevaron a cabo para crear estructuras con ventajas adicionales de control de daños y resiliencia. A los efectos de este artículo, destacaremos solo dos de ellos:
La “columna del terremoto”
Este intento de crear una estructura resistente a los golpes fue realizado alrededor de 2014 por Emerging Objects, una firma de arquitectura altamente innovadora con sede en California que se concentra principalmente en abrir nuevos caminos en el campo de los materiales de construcción para la impresión 3D (fuente).
La “Columna Terremoto” se asemejaría a una especie de obra de mampostería inca antigua con elementos entrelazados capaces de resistir fuertes movimientos horizontales.
Los ladrillos huecos se diseñaron con herramientas CAD y se imprimieron utilizando ingredientes poco ortodoxos como polvo de huesos, llantas molidas, aserrín y sal. Estos ladrillos también estaban dotados de manijas moldeadas que permitían un fácil montaje en el sitio.
Los miembros de la firma propusieron que este método podría traducirse en un código para muros de carga, lo que en consecuencia conduciría a la construcción de viviendas habitables que podrían servir literalmente como fortalezas contra la ira de la naturaleza.
Estructuras Bioinspiradas
Usando pasta de cemento, mortero y hormigón, seríamos capaces de crear una serie de estructuras que emulan los mecanismos de endurecimiento de las conchas de los artrópodos, como lo demostraron en los últimos años los ingenieros de la Universidad de Purdue.
Las estructuras diseñadas con esta configuración pueden volverse más resistentes a las grietas al controlar la forma en que el daño se propaga entre las capas del material impreso en 3D, similar a lo que sucede cuando se presiona el exoesqueleto de los artrópodos.
Además, se ha revelado que la pasta de cemento es fundamental en la creación de elementos que se comportan de manera similar a un resorte y que podrían emplearse potencialmente para edificios impresos en 3D. En palabras del ingeniero de materiales y profesor de Purdie Jeffrey Youngblood (citado por el portal de noticias de la Universidad de Purdue):
“La impresión 3D ha eliminado la necesidad de crear un molde para cada tipo de diseño, por lo que podemos lograr estas propiedades únicas de los materiales a base de cemento que antes no eran posibles”
(fuente)
Una buena manera de obtener más perspectiva sobre este tema es también leer más sobre las pautas de diseño de casas de impresión 3D en Pautas de diseño para estructuras impresas en 3D: su guía completa.
