Disipadores de energía sísmica
El uso de disipadores de
energía sísmica puede disminuir la cantidad de energía inducida por un
terremoto que se entrega a un edificio. Estos dispositivos disipan la energía
recibida por el sismo en forma de calor, el cual no se transmite a la
estructura; estos disipadores sísmicos pueden ser pasivos o activos. Los
disipadores sísmicos activos responden a los terremotos con inteligencia y
dinamismo, absorbiendo la energía sísmica pasivamente y desarrollando una
fuerza opuesta para limitar el movimiento del edificio; estos se instalan se
instalan directamente en el techo del edificio sin necesidad de obras
especiales. Los disipadores sísmicos pasivos se instalan tanto dentro y fuera
del edificio y puede ser en tres configuraciones diferentes: disipador disipadores
histeréticos, viscosos y de masa sintonizada.
Figura 1. Amortiguador de masa sintonizado
Disipadores histeréticos
Su efecto amortiguador puede
reducir la respuesta estructural y las tensiones provocadas por vientos o
terremotos, con un aumento de hasta un 50%. Estos dispositivos utilizan las
propiedades de deformación inelástica del acero para disipar fuerzas dinámicas
externas que impactan el sistema estructural. Los marcos del edificio principal
contienen estos componentes. En la mayoría de los casos, su comportamiento está
representado por curvas de desplazamiento de fuerza y su disipación de energía
cuantificada por los ciclos de histéresis del dispositivo. Con frecuencia se
utilizan placas flexibles, puntales metálicos, amortiguadores de barras,
anillos y otros tipos comunes de disipadores térmicos metálicos.
Figura 2. Disipadores
de energía histeréticos
Fuente: DISIPA (2021)
Ventajas de disipadores histeréticos
Las ventajas de los disipadores histeréticos son:
- Se realizan mejoras significativas a una estructura.
- En comparación con los aisladores de bases, son menos costosos.
- La instalación es más sencilla a diferencia de los aisladores de base.
Desventajas de disipadores histeréticos
Las desventajas de los disipadores histeréticos son:
- Los aisladores brindan mayor protección que las soluciones con disipadores de energía.
- Estos sistemas requieren un suministro de energía, por lo que su funcionamiento resulta en una solución costosa.
Disipadores viscosos
Los elementos de fijación que
se fijan a los soportes estructurales disipan la energía sísmica al pasar al
interior un fluido viscoso, lo que dificulta el libre movimiento del edificio.
El mecanismo funciona como una biela, capaz de transmitir fuerzas exclusivamente
en su eje. Los principales elementos estructurales de una estructura están
protegidos del impacto de golpes sísmicos u otros movimientos repentinos
mediante el uso de disipadores viscosos que distribuyen la energía de
vibración.
Figura 3. Disipadores
de fluido viscosos
Ventajas de disipadores viscosos
Algunas de las ventajas de los disipadores de fluido viscoso son:
- La reducción de deflexiones y tensiones en todos los elementos estructurales se consigue evitando sobrecargas.
- Captan una cantidad considerable de energía sísmica.
- A diferencia de los disipadores que requieren modificación después de un terremoto severo.
- El uso de un pistón y una cámara de acumulación de fluido de silicona hueca y esférica los hace más eficientes que otros sistemas de dispersión.
Desventajas de disipadores viscosos
También hay algunas desventajas asociadas con los disipadores de fluido viscoso, las cuales son:
- Los dispersores de fluidos viscosos pueden proporcionar una fuerza que depende de la velocidad del movimiento sísmico, dependiendo de qué fuerza se aplica entre los extremos del amortiguador.
- Agregar un disipador de calor con fluido viscoso puede ser una tarea costosa.
Disipadores de masa sintonizada
En los pisos superiores de los
edificios se instalan masas de hormigón pesado, a veces rellenas con bolas de
acero, suspendidas mediante cables de una viga o sostenidas por aisladores
elásticos en la losa. Al utilizar un contrapeso, pueden obstaculizar el
movimiento del edificio y minimizar el viento o las ondas vibratorias inducidas
por sísmos. La duración de la vibración de esta masa se sincroniza con la
distancia del edificio para maximizar su efecto de amortiguación.
Figura 4. Disipadores
de masa sintonizada
Fuente: Nüyün Tek (s.f)
Ventaja de los disipadores de masa sintonizada
- Estos ayudan a reducir la cantidad de deformación y disipa la energía histerética en la estructura, lo que puede ayudar a minimizar el daño estructural y no estructural durante un terremoto.
Desventaja de los disipadores de masa sintonizada
- La instalación de estos dispositivos en edificios existentes puede resultar desafiante y costosa. Además, la eficacia de los sumideros de masa sintonizados puede verse afectada por la frecuencia de resonancia de la estructura, lo que requiere modificaciones en el diseño del dispositivo.
Lista de referencias
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Navarro, M. (2021). Análisis de dispositivos histeréticos metálicos como
técnica de control de respuesta sísmica en edificaciones. Faculta de
Ingeniería, Universidad Nacional de Chimborazo.
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