Un equipo de investigadores de la UC San Diego está desarrollando un nuevo enfoque para detectar daños a edificios durante terremotos y otros eventos extremos.

Se reunieron recientemente en la Biblioteca Geisel para usar láseres y drones para crear un registro digital de la estructura que servirá como una evaluación de salud de referencia. En el caso de que ocurra un terremoto considerable cerca, el equipo se volverá a reunir para volver a tomar las mediciones digitales y evaluar cualquier daño al edificio, como inclinaciones o grietas. (Ver galería de fotos).

La información está destinada a proporcionar tanto a los investigadores como al personal de respuesta a emergencias información más detallada sobre cómo responden las estructuras durante los terremotos, más allá de la simple inspección visual de los edificios actualmente en uso, antes de permitirles reabrir.

Según los investigadores de la Institución de Oceanografía Scripps y la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego, quienes encabezan el proyecto, la icónica biblioteca es el lugar perfecto para comenzar lo que esperan que se convierta en un esfuerzo por digitalizar todo el campus.

"Estamos utilizando este edificio culturalmente significativo en el campus como modelo de referencia para ayudar a detectar cambios estructurales a lo largo del tiempo, "dijo Falko Kuester, profesor de ingeniería estructural que se desempeña como director de la Iniciativa de Ingeniería del Patrimonio Cultural de la Escuela de Jacob (CHEI) y DroneLab.

Para Yehuda Bock, un distinguido investigador y director del Centro Orbit and Permanent Array en Scripps Oceanography, La principal motivación para el estudio reciente de la Biblioteca Geisel fue integrar el monitoreo estructural en su prototipo de sistema de alerta temprana para terremotos y tsunamis.

"Nuestro sistema rastrea los movimientos del suelo con un nivel de precisión milimétrico, ", dijo Bock." Esto nos permite detectar grandes terremotos dentro del primer minuto crítico antes de que comience el temblor ".

Hace seis meses, Bock equipó la Biblioteca Geisel con sensores que miden continuamente el movimiento del suelo de las muchas fallas que atraviesan el sur de California. La técnica que ayudó a ser pionera, llamado sismogeodesia, se basa en una combinación de receptores GPS y aceleradores para identificar rápidamente la ubicación y la magnitud de los terremotos fuertes, de magnitud 6.0 o más, antes de que comience el temblor peligroso.

El proyecto de finales de julio involucró casi dos horas de vuelos con drones dirigidos por el investigador de CHEI Eric Lo, capturando más de 1, 000 imágenes de alta resolución de la Biblioteca Geisel que se convertirán en un modelo fotorrealista de la estructura. El estudio con drones de Lo fue acompañado por un estudio en tierra de varias horas realizado por el topógrafo profesional Richard Maher utilizando lidar (detección de luz y rango), un instrumento que envía luces láser pulsantes a un objeto para proporcionar un modelo 3D preciso. Combinando estas técnicas, el equipo creará un modelo final geométrico y visualmente detallado y preciso.

Los sensores GPS de Bock proporcionan una referencia tridimensional precisa para unir las imágenes de drones y lidar de alta resolución, permitiendo la detección precisa de sutiles desplazamientos permanentes de la capa exterior de la estructura como medida de su integridad después de un evento.

Kuester actualmente lidera equipos de investigación que desarrollan tecnología de drones para la gestión y respuesta a crisis. así como aplicar el trabajo para estudiar y ayudar a preservar las antiguas estructuras mayas en México, Cuevas de neandertales en Italia, y naufragios y arrecifes de coral en Bermudas. Para él, este proyecto es un primer paso para crear un sustituto digital o como él lo llama, un "gemelo cibernético" del campus, antes de que los nuevos edificios y puentes transformen la apariencia física del campus en el futuro.

Aunque Kuester a menudo mira ruinas y edificios antiguos, señala que "también es importante documentar los edificios modernos antes de que los peligros del tiempo o los eventos extremos los deterioren o generen un resultado aún menos afortunado".

El registro digital sobre el estado de los edificios tal como existen en la actualidad proporciona una base para la comparación en el futuro a medida que un edificio envejece. o en caso de incendio, terremoto u otro peligro natural, datos procesables, según los investigadores, para responder rápidamente y mitigar los riesgos.

A los pocos minutos de completar los vuelos con drones, Lo tuvo una rápida vista giratoria de 360 ​​grados del edificio de forma geométrica a partir de las imágenes recopiladas durante los vuelos para su visualización en 3-D.

Otra motivación importante para Bock y Kuester es que los estudiantes participen en proyectos de investigación del mundo real, tanto en el sitio como como herramientas de enseñanza en el aula.

"Como educador, es importante que exponga a mis alumnos a las condiciones del mundo real, ", dijo Falko." La contribución a la ciencia debe ser útil y utilizable ".

Kuester y Lo también convertirán las imágenes del dron en una experiencia de realidad virtual para aquellos interesados ​​en volar por el exterior de la biblioteca.

Bock y Kuester esperan que el proyecto atraiga más interés y fondos para monitorear sísmicamente y archivar digitalmente todos los edificios en todo el campus de UC San Diego.

Mientras tanto, en el laboratorio de Bock en Scripps Oceanography, los datos de monitoreo sísmico se transmiten continuamente en tiempo real. Cuando ocurra el próximo terremoto poderoso, el sistema lo alertará primero de la señal primaria, llamada onda P, lo que indica que ha ocurrido un terremoto, y que la destructiva onda S, el responsable de la fuerte sacudida de la tierra, es de segundos a minutos de distancia. El GPS y los sensores sísmicos de la Biblioteca Geisel indicarán rápidamente si ha sufrido sacudidas y desplazamientos significativos.

Para Bock y Kuester, La forma en que estos edificios y otros responden a las influencias externas es un componente importante de cómo nos preparamos mejor como sociedad para los eventos extremos en el futuro.