ESTUDIO COMPARATIVO DEL COMPORTAMIENTO DE ESTRUCTURAS UTILIZANDO TRES SISTEMAS DE PROTECCIÓN

SÍSMICA PASIVA.

Bustos, José Luis Mg. Ing. Civil –Profesor Titular

Instituto de Investigaciones Antisísmicas. Universidad Nacional de San Juan. E-mail: jlb@unsj.edu.ar

RESUMEN

Durante los últimos años se han desarrollado y puesto en práctica nuevas tecnologías de protección sísmica. Estas tecnologías no han alcanzado en nuestra zona un uso generalizado debido principalmente al desconocimiento y falta de aceptación en la práctica profesional. En este trabajo se presentan comparativamente los resultados obtenidos de ensayos en mesa vibratoria, de una estructura con protección sísmica pasiva utilizando disipadores de energía de Fluencia de metales (ADAS), de Fricción (EDR) y de tipo histerético elasto-plástico por esfuerzo cortante, utilizados para actuar como nexo entre un pórtico y su arriostramiento, y que solo admite acción horizontal. Estos dispositivos se encuadran dentro de la clasificación de los sistemas de protección sísmica de edificios en el grupo de los pasivos mecánicos, y que son diseñados para formar parte de un sistema sismorresistente dual, no estándar, formado por una estructura principal flexible aporticada, la cual soporta acciones gravitatorias, y por un sistema más rígido resistente a las acciones horizontales, el cual concentra la disipación de energía. Los ensayos en mesa vibratoria se realizaron en un pórtico metálico de dos pisos construido en escala 1:2. Se muestran los resultados de los ensayos y algunas recomendaciones para el diseño de edificios con los sistemas de protección propuestos.

ABSTRACT

In recent years they have developed and implemented new technologies of seismic protection. These technologies have not reached our area in widespread use largely due to ignorance and lack of acceptance in professional practice. This paper presents the comparative results of shaking table tests of a structure with seismic protection using passive energy dissipaters creep of metals ( ADAS ), Friction (EDR ) and elastic-plastic hysteretic shear force, used to act as a link between a framed structure and bracing, and supports only horizontal action . These devices fall within the classification systems of seismic protection of buildings in the group of passive mechanical , and are designed to form part of a seismic dual, non-standard system, consisting of a flexible framed structure, which supports gravitational actions, and resistant horizontal actions, which concentrates the energy dissipation more rigid system. Dynamic tests were conducted on a vibrating table in a steel two-story 1:2 scale framed structure. The test results, and some recommendations for the design of buildings proposed protection systems is.

1. INTRODUCCIÓN

El reglamento INPRES CIRSOC vigente en Argentina desde 1983, establece en su introducción el compromiso de evitar que se originen colapsos y daños que puedan poner en peligro a las personas o que inutilicen las estructuras durante sismos destructivos. Los motivos son de carácter económico: una estructura dúctil presenta aceleraciones absolutas inferiores y consecuentemente, también esfuerzos menores a las producidas en comportamiento lineal y elástico conduciendo a secciones de menor dimensión.

El diseño convencional adoptado de forma común por las normas sismo-resistentes se basa en los conceptos de ductilidad. La normativa Argentina, por ejemplo, propone expresiones basadas en fundamentos dinámicos e información empírica experimental, las cuales facilitan el cálculo de fuerzas estáticas equivalentes, que permiten implementar una metodología de cálculo simplificada, también presentes en la norma Americana (código UBC 1997). Estas normas incluyen reducciones de solicitaciones con respecto a las correspondientes a un comportamiento lineal y elástico en función de la capacidad de disipación de energía por deformaciones anelásticas (ductilidad), atribuible a la tipología estructural empleada. El procedimiento anterior tiene sus limitaciones y para el caso en que el edificio presenta irregularidades en planta o elevación, la norma exige la realización de un análisis dinámico, modal espectral o integración directa paso a paso. En ambos casos, si la estructura posee capacidad de disipación de energía, podrá tenerse en cuenta su influencia a través del correspondiente factor de reducción.

El daño estructural acontecido tras terremotos como el de Northridge, Estados Unidos en 1994 y Kobe, Japón en 1995, ha obligado a cuestionar la efectividad de las estructuras convencionales y de los métodos de análisis empleados para valorar su respuesta (Mahín et al. 1998). [2]

Se ha cuestionado:

Las limitaciones de los métodos de cálculo empleados.

ii) La imposibilidad de determinar, a priori, la demanda de ductilidad ante un evento sísmico y los puntos críticos de la estructura.

iii) La presencia de fallas frágiles en sistemas supuestos dúctiles.

iv) El elevado costo en reparación que supone un comportamiento basado en una disipación de energía en el seno estructural.

Una tendencia actual en el diseño sísmico consiste en buscar sistemas sismorresistentes que localicen la demanda de ductilidad en elementos predeterminados (Bozzo y Barbat 1999).

Ventajas:

i) Resulta más factible garantizar la demanda de ductilidad.

ii) El control de calidad en materiales y en ejecución puede ser más intenso en las zonas donde se establece la oferta de ductilidad.

iii) El daño resulta más previsible y la reparación más económica que en los sistemas basados en el daño estructural disperso.

Algunos sistemas proponen que la oferta de la ductilidad resida en zonas de la propia estructura y otros proponen el empleo de disipadores de energía externos, que si bien forman parte del sistema estructural, se emplean como nexo y ello permite su fácil restitución en caso de sufrir daño.

2.-DISIPACION DE ENERGIA

La disipación de energía cumple un rol fundamental en la respuesta dinámica de estructuras reduciendo la memoria del sistema y de esta manera evitando el crecimiento de la amplitud de la respuesta en el caso de solicitaciones cíclicas con duraciones mayores que el período fundamental de vibración de la estructura. Por otra parte su efecto es despreciable en el caso de una solicitación impulsiva de duración mucho menor que el período de vibración de la estructura.

El trabajo de fuerzas no conservativas durante el proceso de deformación de los elementos de la estructura da como resultado la disipación de energía. Existen muchos ejemplos de la ocurrencia de estas fuerzas en la estructura: Las fuerzas de fricción desarrolladas en uniones con pernos, el daño ocurrido en dinteles durante un sismo, los efectos de interacción suelo-estructura, el impacto entre edificios, etc. En el caso de los sistemas de disipación, la energía se extrae de la estructura mediante el comportamiento plástico de metales dúctiles, la extrusión de plomo, la deformación por esfuerzo de corte de polímeros visco-elásticos, las pérdidas de energía en fluidos viscosos circulando a través de orificios, la fricción seca entre superficies en contacto bajo presión, etc. En todos los casos las fuerzas actuantes realizan trabajo transformando la energía mecánica en calor en un proceso irreversible.

Para entender los beneficios que trae la incorporación de disipadores en estructuras es necesario considerar la ecuación de equilibrio de energía:

EE = EX + EC + E (1)

Donde EE es energía absoluta sísmica de entrada, EX es la energía cinética

absoluta, EC corresponde a la energía de deformación elástica, Erepresenta la

energía disipada por la acción inelástica, es la energía disipada por medio de amortiguamiento viscoso. Sabiendo que la energía sísmica de entrada es una constante para cada diferencial de tiempo, que depende únicamente de la masa y el

periodo propio de la estructura, un incremento en la suma de E llevará a una disminución de la suma de los términos EX + EC, en otras palabras, originará una disminución en los desplazamientos (energía de deformación) y las velocidades de la estructura (energía cinética).

Se debe tener en cuenta además que el término de energía disipada por acción

inelástica (E), se relaciona directamente con los daños sufridos por la estructura

como consecuencia de la energía de entrada. El objetivo del diseño sísmico con

disipadores es básicamente hacer que E provoque daños solo en dispositivos que

puedan ser fácilmente reemplazados (los disipadores). (Aiken, 1996).[1] [3]

2.1.- Disipador de Fricción EDR Un disipador de fricción es un dispositivo que aprovecha la deformación relativa entre dos puntos de la estructura para disipar energía por medio de las fuerzas de fricción que se desarrollan en su interior. Muchos de estos sistemas generan lazos histeréticos rectangulares característicos de la fricción de coulomb. Esto no implica que todas las constitutivas de los dispositivos friccionales sean elastoplásticas; en verdad, a través de la variación de los distintos parámetros como la fuerza normal en la interface de disipación, se pueden lograr constitutivas de formas variada Las características importantes de destacar son: su marcado comportamiento autocentrante y el desarrollo de una fuerza de fricción proporcional al desplazamiento. El concepto de autocentrante, se refiere al hecho de que los procesos de carga y descarga se producen básicamente a través del origen de coordenadas dejando deformación residual nula, esto se debe a la presencia del resorte interior. El comportamiento del dispositivo es sofisticado pero mecánicamente simple, es muy ingenioso y permite llegar a desarrollar otros tipos de constitutivas fuerza-desplazamiento en base al uso de la fricción. 2.1.2.- Principales componentes:

-Resorte interno, -Cuñas de compresión y de fricción, -Topes extremos -Cilindro exterior.

Introduciendo variaciones en los elementos anteriormente mencionados se obtienen como resultado, los distintos tipos de constitutiva y formas de comportamiento propios del dispositivo. 2.1.3.- Parámetros de control:

- Número y material de las cuñas

- Constante del resorte

- Precomprensión del resorte

- Gaps

ENSAYO DISPOSITIVO DE FRICCIÓN

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

Desplazamiento [mm]

Fu

erz

a [

tn]

Ensayo-14

Ensayo-20

Ensayo-15

Ensayo-16

Ensayo-17

Ensayo-18

Ensayo-21

Ensayo-23

Ensayo-24

Figura 1. – Estructura metálica con Disipador EDR montado sobre la mesa vibratoria.

Figura 2. – Curva carga deformación Disipador EDR – IDIA (Bustos, J.-2006) 2.2.- Disipador ADAS

El sistema “Added Damping and Stiffness” (ADAS), es un sistema muy conocido de disipación por plastificación de metales. Está formado por placas metálicas en forma de X ubicadas en paralelo. Cada placa tiene las mismas dimensiones, para que la plastificación se produzca al mismo tiempo en cada una de ellas. La variación en

altura del número de placas utilizadas, permite optimizar la respuesta sísmica de la estructura. Cada placa está bi-empotrada y su forma en X optimiza la disipación de energía en todo su volumen, siguiendo la ley de momentos flectores. La respuesta histerética de estos dispositivos es sumamente estable sin degradación significativa de su capacidad de disipación después de muchos ciclos de carga (Bozzo y Barbat 2000).

Figura 3. – Curva carga deformación- Disipador ADAS – IDIA(Bustos, J.-2004)

Figura 4. – Estructura metálica con Disipador ADAS montado sobre la mesa vibratoria.

Ensayo de amortiguador. Curvas carga-desplazamiento

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

-32 -28 -24 -20 -16 -12 -8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28

Desplazamiento [mm]

Carg

a[t

]

2.2.1- Comportamiento

Los principales factores que afectan el comportamiento de los dispositivos individuales son: la rigidez elástica del dispositivo, la carga de fluencia y el desplazamiento de fluencia. A partir de ensayos cíclicos de dispositivos individuales, realizados por Aiken, Nims and Kelly (1992), sobre dispositivos construidos con acero ASTM A-36, donde se impusieron desplazamientos sinusoidales a un dispositivo y se midieron las respuestas de fuerza y deformación, se observó que son capaces de soportar más de 100 ciclos de carga con una amplitud de deformación de tres veces la de fluencia con una respuesta estable y sin signos de deterioro. También se comprobó que se pueden diseñar para rangos de desplazamientos máximos cercanos adiez veces la deformación de fluencia y que la falla de un dispositivo ADAS es inducida por 15 ciclos de carga con una amplitud de desplazamientos del orden de 14 veces el desplazamiento de fluencia.

2.2.2.- Parámetros de Diseño

Los principales parámetros que caracterizan la capacidad de disipación de energía de los dispositivos de fluencia son la carga de fluencia, el desplazamiento de fluencia y el máximo desplazamiento. Para estos dispositivos, en teoría, cualquier combinación de la carga de fluencia y de la deformación de fluencia, es posible. Debido a la alta resistencia a la fatiga que poseen estos dispositivos, sus

deformaciones deben controlarse por medio de la ductilidad ( µ= /y). Los dispositivos de fluencia presentan un endurecimiento normalmente pequeño (0.01-0.1) y su efecto, en la respuesta de las estructuras con estos dispositivos disipadores instalados, es reducir las deformaciones laterales y aumentar su resistencia. 2.3.- Disipador de corte

El disipador de corte es un elemento estructural que se espera que fluya en corte mientras permanece elástico en flexión. Estos pueden tener cualquier sección transversal pero es construido siempre en forma de “I”. El alma de la sección resiste el esfuerzo de corte mientras que las alas resisten los momentos de flexión.

En caso de un terremoto fuerte, el dispositivo de disipación, amortigua la energía a través de deformaciones de esfuerzo de corte, y este comportamiento tiene buenas consecuencias para la integridad estructural del conjunto y la seguridad de los ocupantes. El daño para esta estructura podría repararse mucho más rápidamente y en un costo inferior que la estructura con enlaces horizontales de esfuerzo al corte.

Figura 5. – Estructura metálica con Disipador DE CORTE montado sobre la mesa vibratoria.

El disipador de corte tiene diversas características particularmente eficientes para el diseño sismorresistente En primer término, la disipación por cortante es estable y los rigidizadores horizontales evitan fenómenos de abolladura local. Es simple modificar las dimensiones y aumentar el espesor en función de la fuerza de plastificación de diseño. Este elemento puede fabricarse desde perfiles laminados estándares o mediante el fresado de perfiles rectangulares Otro aspecto único de este disipador es su doble modo de fallo. En condiciones de disipación de energía normales la respuesta sigue un modo de cortante caracterizado por la deformada del elemento casi lineal y con una distribución de cortante y plastificación uniforme en casi todo el elemento. Las curvas histeréticas en este rango tienen una forma convexa hasta que se alcanza el inicio de la degradación de resistencia. A partir de allí se desarrolla un modo de trabajo por flexión caracterizado por una deformada del elemento curva. Este modo se inicia cuando se agota la capacidad de disipación de las zonas de menor espesor (alma) transformándose este en un elemento tipo viga Vierendell, es decir, como una estructura reticulada, solo trabajan las alas y los rigidizadores horizontales. Sin embargo, el disipador sigue trabajando, aunque disminuye sensiblemente su rigidez y las curvas histeréticas son mas alargadas. Este doble mecanismo de trabajo proporciona una seguridad adicional difícil de obtener con otros sistemas y es particularmente útil en el diseño sismorresistente dadas las incertidumbres en la caracterización de la acción sísmica. Finalmente, otra característica no menos importante es que la fabricación de estos elementos es de poco costo unitario.

Es conocido que los elementos no estructurales tales como muros de cerramiento afectan sensiblemente a las características dinámicas de las estructuras. No considerarlos en la modelización y análisis no es una buena práctica,

por lo que se han planteado diversas alternativas. Una solución simple es desacoplar los muros de los pórticos mediante conexiones flexibles, esta solución no toma en cuenta las ventajas de rigidez y resistencia adicional de los muros y dificulta asegurar la estabilidad lateral de los mismos. Otra alternativa propuesta por Yenev y Mc Niven (1985) es unir los muros a los pórticos mediante resortes metálicos de resistencia y rigidez establecidas. En esta línea, Bozzo et al. (1998) propusieron emplear disipadores de energía rígidos tipo de corte para la protección de los muros, aprovechando su resistencia y rigidez, y para simplificar la conexión de los disipadores con los pórticos. De esta forma se evita la necesidad de construcción de diagonales rígidas metálicas para la ubicación de los disipadores, simplificando su construcción.

Figura 6. Curva Carga-deformación envolvente de los ensayos y curva teórica. 2do. Nivel

Figura 7. Curva Carga-deformación envolvente de los ensayos y curva teórica. 1er. Nivel

Curva P-Delta- PA

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

Delta[mm]

P[t

n]

Curva teórica

Envolvente ensayo

Curva P-Delta- PB

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

Delta[mm]

P[t

n]

Curva Teórica

Ensayo

3.- ENSAYOS:

En principio, los ensayos se realizan a modelos con el objeto de evaluar el comportamiento total de una estructura, estos modelos pueden ser a escala natural o reducida, dependiendo no solo del costo, sino también de la técnica de ensayo que se esté utilizando. El ensayo en mesa vibratoria, que es la forma más directa para simular el comportamiento sísmico de estructuras, está limitado a modelos no muy pesados, grandes o rígidos, es decir que debido a la dificultad que existen para ensayar modelos a escala natural, se ensayan normalmente modelos a escala reducida. Como consecuencia de esto es necesario extrapolar los resultados que se obtienen al comportamiento de sus prototipos reales.

Para evaluar el comportamiento de la estructuras con la incorporación de estos dispositivos de disipación, se construyo un modelo de pórtico metálico en escala 1:2, el que fue montado en la mesa vibratoria del Instituto de Investigaciones Antisísmicas.

3.1.- Diseño preliminar del modelo

Se ha buscado diseñar una estructura simple con una escala cercana a la natural y a la que se le pueda aplicar un sismo destructivo con el equipamiento disponible. Las acciones sísmicas a simular y la disponibilidad de equipo condicionan la escala, no sólo por la limitación geométrica de tamaño sino también por el peso total que implica el modelo y las características de velocidad, desplazamiento y aceleración máxima que es posible reproducir en la mesa vibratoria.

El diseño estructural del modelo físico a ensayar se ha realizado como si se tratara de un prototipo. Sólo se han tomado en consideración escalas geométricas, tratando que el modelo mantenga una relación de aspecto con algún prototipo a partir de la selección del proyecto de un edificio típico para nuestra zona.

En la figura 8, se muestra un esquema de la geometría y dimensiones de la estructura. El mismo está compuesto de dos niveles y un vano, con dos pórticos metálicos paralelos realizados en perfiles normales doble T, tanto vigas como columnas, conectados en sus dos niveles por un diafragma rígido.

Para la ejecución de los diafragmas, se utilizó una estructura compuesta formada por caños de acero estructural, como elemento de soporte, y hormigón armado. El comportamiento unificado se logra impidiendo el deslizamiento entre los dos materiales a través de la utilización de conectores, que resisten la fuerza de corte en la interfaz. Para la ejecución de la misma, se siguieron las prácticas comunes, colocando las costillas de caño perpendiculares a las vigas principales de pórtico, luego se colocó una chapa troquelada de sección trapezoidal, que sirve como cimbra para la losa de hormigón armado y se deja en su lugar después de que el hormigón fragua contribuyendo a la resistencia del conjunto.

Las uniones tanto de la estructura principal como de la secundaria se realizaron soldadas colocando cartelas de refuerzo en los nudos y en la base de las columnas, donde se conecta a la viga metálica que cumple la función de representar el elemento de fundación.

Figura 8. – Estructura metálica.

3.2.- Ensayos preliminares de Caracterización Dinámica

Antes de instalar los disipadores, se realizó un barrido de frecuencias con una amplitud de aceleración fija, para encontrar los parámetros dinámicos del modelo sin los disipadores. El rango de frecuencias utilizado fue de 2 a 10Hz con una amplitud de aceleración constante de 0.1g. Luego de instalar los dispositivos se realizó un barrido de frecuencias similar.

Desplazamiento de la Base

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Figura 7. – Curva de resonancia de la estructura sin disipadores.

Modelo sin disipadores: frecuencia propia= 2.75 Hz.

Modelo con disipadores ADAS frecuencia= 3.25 Hz.; amortiguamiento medido en 2%.

Modelo con disipadores EDR frecuencia= 3.0 Hz.; amortiguamiento medido en 2.5%.

Modelo con disipadores DE CORTE = 7.75HZ.; amortiguamiento medido en 4%.

3.3.- Ensayos de simulación sísmica

Con el objeto de analizar el comportamiento del modelo bajo acción sísmica, se lo sometió a una señal de entrada en la base consistente en un batido de ondas sinusoidales cinco por uno, modificando para cada uno de los ensayos realizados la frecuencia y la aceleración aplicada en forma creciente.

Figura 8 - Desplazamiento impuesto en la base.

Las variables de entrada a utilizar para el movimiento son la frecuencia de ensayo (ω), la amplitud de aceleración (A) y el número de medios ciclos, el cual junto con la frecuencia nos da el tiempo de ensayo.

4.- Resultados.

4.1.- EDR

Los lazos de las curvas fuerza-desplazamiento, son repetibles, estables e idénticos en tracción y compresión. La capacidad de disipación de energía y las características auto-centrantes del dispositivo han quedado claramente demostradas. La capacidad de disipación se ve incrementada con el aumento del desplazamiento impuesto.

El funcionamiento del dispositivo de disipación es aproximadamente igual para un amplio rango de frecuencias. Con un comportamiento altamente predecible para todos los procesos de carga y descarga a los que fue sometido.

La degradación del dispositivo es mínima, como se aprecio al desarmarlo una vez concluido el ciclo de ensayos. Por lo tanto la energía disipada por ciclo prácticamente no sufre alteraciones y se mantiene constante en el tiempo.

Los valores de fuerza medidos durante el ensayo, son muy aproximados a los predichos a través de las formulas utilizadas para diseño. Por lo cual se asegura que la formulación simplificada da resultados que se adecuan a la realidad.

El modelo matemático utilizado puede seguir perfectamente el funcionamiento del dispositivo, introduciendo en el programa los datos de rigidez del resorte y el coeficiente de fricción correspondiente a los materiales utilizados. Esto brinda una potente herramienta que permite controlar el dispositivo, e incorporarlo a cualquier tipo de estructura nueva o existente plana o tridimensional, para evaluar su comportamiento y analizar los cambios que involucran la introducción de un sistema de disipación.

Se ha comprobado que es posible construir disipadores de energía, utilizando la tecnología y los materiales que se encuentran disponibles hoy en la Argentina con lo cual es muy factible su implementación a los nuevos diseños de estructuras o para rehabilitación de las existentes, teniendo presente que han dado excelentes resultados al ser aplicados en una gran cantidad de estructuras en el mundo.

En nuestro medio han convivido en poco más de 50 años cuatro diferentes normativas que han ido evolucionando con el incremento del nivel de conocimiento, esto ha implicado la existencia de un alto porcentaje de edificios diseñados con normas antiguas, lo que hace intuir que en un futuro no muy lejano resultará necesario aplicar alguna técnica que permita su rehabilitación.

Existe una gran cantidad de variantes de este dispositivo que pueden ser estudiadas modificando la calidad de los materiales utilizados y algunos elementos internos, con el objeto de obtener constitutivas acordes a las

necesidades planteadas. Este disipador es de diseño flexible ya que puede controlarse su resistencia y desplazamiento para adecuarlo a cada caso.

4.2.- ADAS

En este trabajo se simuló, mediante la utilización de un software de cálculo muy utilizado en el diseño estructural, el comportamiento de un sistema de disipación de tipo ADAS ensayado sobre una mesa vibratoria. Luego se utilizó el mismo procedimiento para evaluar la mejora que se obtendría al aplicar un sistema similar en un edificio de hormigón armado, ante la ocurrencia de un sismo destructivo. Del análisis del edificio de hormigón armado, se concluye que los dispositivos ADAS aportan una excelente mejora de su comportamiento dinámico.

El ajuste que se logró entre los resultados de los ensayos en mesa vibratoria y el modelo matemático, utilizando las características mecánicas teóricas de los dispositivos, fue muy bueno. En el caso de diseñar un sistema de protección para una estructura real, el ensayo de prototipos es fundamental para obtener su verdadero comportamiento ante cargas cíclicas.

El amortiguador que se ha ensayado es de diseño flexible en el sentido que puede controlarse su resistencia y desplazamiento de fluencia para adecuarlo a cada caso. Las expresiones teóricas de desplazamiento y carga de fluencia representan adecuadamente el comportamiento observado.

4.3.- CORTE:

• Para el modelo a escala, por las reducidas exigencias de fuerzas de plastificación exigidas se armaron los dispositivos en base a chapas soldadas. En estructuras mayores (reales), estos dispositivos pueden diseñarse a partir de perfiles doble Té, rigidizando el alma por medio de chapas soldadas.

• El sistema de disipación ensayado ha demostrado ser una medida eficaz para

mejorar el comportamiento ante cargas laterales de estructuras flexibles

• Para estructuras de hormigón armado con déficit de armadura, debido a su diseño según normativas antiguas, la inclusión de estos dispositivos representa una solución muy efectiva y económica.

• Luego de ocurrido un terremoto, el único componente del sistema que

probablemente necesite reemplazo es el enlace de cortante. La facilidad de reparación de este sistema presenta un beneficio adicional sobre la utilización de paredes de cortante.

• El dispositivo presenta en comportamiento elástico una elevada rigidez en el

plano de disipación y resulta muy flexible en su plano normal.

• El dispositivo requiere de pequeños desplazamientos para iniciar el proceso

de disipación, lo que garantiza una rápida puesta en funcionamiento para cualquier movimiento sismico.

• Si se produce una buena rigidización del alma, los dispositivos presentan un

comportamiento histerético estable, permitiendo disipar gran cantidad de energía.

• El dispositivo puede ser utilizado como conector en sistemas duales no

estándar de muros de mampostería y pórticos de flexión, además de su uso convencional como disipador en pórticos de acero y de hormigón armado.

• La fuerza de inicio de plastificación (Py) y el desplazamiento de inicio de

plastificación (dy) pueden predecirse con éxito usando expresiones analíticas simples.

BIBLIOGRÁFÍA

Aiken I.D., Nims D.K. , WhittakerA. S. , Kelly J.M.. Testing of Passive Energy Dissipation Systems. Earthquake Spectra, Vol. 9, No. 3, August (1993).

CSI. (2002). SAP2000 Analysis Reference. Computers and Structures, Inc, Berkeley, Califórnia.

Federal Emergency Agency. Fema 356: Prestandar and commentary for seismic rehabilitation of buildings. November 2000.

Y. Y. Lin, M. H. Tsai, J. S. Hwang and K. C. Chang . Direct displacement-based design for building with passive energy dissipation systems, Engineering Structures, Volume 25, Issue 1, January 2003.

Inoue K. y Kuwahara, S. “Optimum Strength ratio of hysteretic damper”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics. – 1998 - 27, 577-588