Sistemas de Proteccion Sismica - Informe Final

CURSO:
INGENIERÍA SISMORRESISTENTE
TITULO:
“SITEMAS DE PROTECIÓN SISMICA”
INTEGRANTES:
 BACA SANCHEZ, Arnold.

 DE LA CRUZ YOPLA, Carlos.
 MINCHÁN HUAMÁN, Jhonatan.
 URTEAGA MONTOYA, Juan.
DOCENTE:
Ing. Miguel Ángel Mosqueira Moreno
FECHA:
22 de mayo del 2019
CAJAMARCA – PERÚ
Contenido
1. RESUMEN..................................................................................................................................... 3
2. INTRODUCCIÓN. ....................................................................................................................... 4
3. OBJETIVOS.................................................................................................................................. 5
3.1. Objetivo General. .................................................................................................................. 5
3.2. Objetivo Específico. .............................................................................................................. 5
4. MARCO TEORICO. .................................................................................................................... 6
4.1. Conceptos Generales. ............................................................................................................ 6
4.1.1. Sistemas de protección sísmica .................................................................................... 6
4.1.2. Sistemas activos. ............................................................................................................ 6
4.1.3. Sistemas semi-activos. ................................................................................................... 8
4.1.4. Sistemas pasivos. ........................................................................................................... 9
4.1.5. Disipación de Energía. .................................................................................................. 9
4.1.6. Aislación sísmica. ........................................................................................................ 10
4.2. Sistemas Pasivos de disipación de energía. ....................................................................... 11
4.2.1. Alternativas de protección.......................................................................................... 11
4.2.1.1. Disipadores activados por desplazamientos.......................................................... 11
4.2.1.1.1. Disipadores metálicos. ............................................................................................ 12
4.2.1.1.2. Disipadores friccionales. ......................................................................................... 13
4.2.1.2. Disipadores activados por velocidad. .................................................................... 16
4.2.2. Beneficios y limitaciones de uso. ................................................................................ 20
4.3. Sistemas de aislación sísmica. ............................................................................................ 21
4.3.1. Alternativas de protección.......................................................................................... 21
4.3.1.1. Aisladores elastoméricos......................................................................................... 21
4.3.1.1.1. Aisladores elastoméricos de bajo amortiguamiento (LDRB) .............................. 22
4.3.1.1.2. Aisladores elastoméricos con núcleo de plomo (LRB) ......................................... 22
4.3.1.1.3. Aisladores elastoméricos de alto amortiguamiento (HDRB)............................... 23
4.3.1.1.4. Aisladores deslizantes. ............................................................................................ 24
4.3.1.1.5. Apoyos deslizantes planos ...................................................................................... 24
4.3.1.1.6. Péndulos friccionales (FPS, Friction Pendulum System). ................................... 25
4.3.2. Beneficios y limitaciones de uso. ................................................................................ 27
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ....................................................................... 28
6. BIBLIOGRAFÍA......................................................................................................................... 29
1. RESUMEN.
Este documento establece alternativas de protección sísmica, principalmente
consideraciones para edificaciones habitacionales, comerciales e industriales, y para
obras civiles; tales como aisladores y disipadores, las que han demostrado, en términos
generales, un adecuado comportamiento durante eventos sísmicos severos.
La norma peruana considera que las edificaciones pueden presentar daños en caso de
sismos severos, por lo tanto, los sistemas de protección sísmica se encargan de prevenir
el colapso de las edificaciones y salvaguardar la vida de sus ocupantes.

2. INTRODUCCIÓN.
En el Perú a través de los sistemas de protección se pueden reducir los daños en edificios
y disminuir el riesgo de accidente de sus habitantes.
Existen varias razones por las cuales las construcciones sufren mayores o menores
daños por los terremotos (sismos), entre ellos está la elección de materiales, los errores
de construcción o diseño y las cimentaciones no adecuadas para el terreno elegido no
son las apropiadas o no tienen un estudio previo. Pero mediante los sistemas de
protección se puede reducir los daños de los elementos estructurales y no estructurales
de la edificación, y al mismo tiempo disminuir los accidentes y pérdidas humanas.
En los últimos años la ingeniería sísmica en el Perú y en todo el mundo se han ha
enfocado mucho de sus esfuerzos de investigación e implementar métodos para
contrarrestar las amenazas en las localidades más vulnerables que en este caso es la
costa Perú son muy frecuentes. Entre estos los sistemas pasivos de disipación de energía
que es una tecnología que mejora el desempeño de la edificación.

3. OBJETIVOS.
3.1. Objetivo General.
 Analizar la respuesta sísmica en sistemas con disipadores de energía y
sistemas de aisladores sísmicos, mediante una comparación entre la respuesta
existente.
3.2. Objetivos Específicos.
 Analizar la respuesta en sistemas con disipadores de energía, más empleador
en el Perú, y la aplicación de los sistemas pasivos más utilizados.
 Analizar los sistemas de Aislación Sísmica en estructuras relativamente bajas
o rígidas, y la aplicación de los aisladores sísmicos más utilizados en la
actualidad.
 Saber cuáles de los sistemas de protección sísmica más utilizados en la
actualidad.
4. MARCO TEORICO.
4.1. Conceptos Generales.
4.1.1. Sistemas de protección sísmica
Los sistemas de protección de estructuras utilizados en la actualidad incluyen desde
diseños relativamente simples hasta avanzados sistemas totalmente automatizados.
Los sistemas de protección sísmica se pueden clasificar en tres categorías: sistemas
activos, sistemas semi-activos y sistemas pasivos.
4.1.2. Sistemas activos.
Los sistemas activos de protección sísmica son sistemas complejos que incluyen
sensores de movimiento, sistemas de control y procesamiento de datos, y actuadores
dinámicos.
Estos sistemas monitorean la respuesta sísmica de la estructura en tiempo real,
detectando movimientos y aplicando las fuerzas necesarias para contrarrestar los
efectos sísmicos. El actuar de los sistemas activos se resume de la siguiente forma:
las excitaciones externas y la respuesta de la estructura son medidas mediante
sensores, principalmente acelerómetros, instalados en puntos estratégicos de la
estructura. Un algoritmo de control procesa, también en tiempo real, la información
obtenida por los instrumentos, y determina las fuerzas necesarias que deben aplicar
los actuadores para estabilizar la estructura.
Las fuerzas que estos sistemas utilizan son, generalmente, aplicadas por actuadores
que actúan sobre masas, elementos de arriostre o tendones activos. Una de las
principales desventajas de los sistemas activos de protección sísmica, además de su
costo, es que necesitan de una fuente de alimentación externa continua para su
funcionamiento durante un sismo. No obstante, constituyen la mejor alternativa de
protección sísmica de estructuras, ya que permiten ir modificando la respuesta de

los dispositivos en tiempo real, lo que implica un mejor comportamiento de la
estructura durante el sismo.
Los sistemas de protección sísmica activos han sido desarrollados en Estados
Unidos y en Japón. Estos sistemas han sido aplicados principalmente en Japón,
donde las restricciones de espacio de las grandes urbes, han detonado la
construcción de estructuras de gran esbeltez.
Esquema 01. Esquema mecanismo de operación de sistema activo.
Figura 01. Sistema de estructura con sistema de control activo.

4.1.3. Sistemas semi-activos.
Los sistemas semi-activos de protección sísmica, al igual que los activos, cuentan
con un mecanismo de monitoreo en tiempo real de la respuesta estructural. Sin
embargo, a diferencia de los sistemas activos, no aplican fuerzas de control
directamente sobre la estructura. Los sistemas semi-activos actúan modificando, en
tiempo real, las propiedades mecánicas de los dispositivos de disipación de energía.
Ejemplos de estos sistemas son los amortiguadores de masa semiactivos, los
dispositivos de fricción con fricción controlable, y los disipadores con fluidos
electro- o magneto-reológicos.
Figura 2. Esquema de estructura con sistema de control semi-activos

4.1.4. Sistemas pasivos.
Los sistemas pasivos son los dispositivos de protección sísmica más comúnmente
utilizados en la actualidad. A esta categoría corresponden los sistemas de aislación
sísmica de base y los disipadores de energía.
Los sistemas pasivos permiten reducir la respuesta dinámica de las estructuras a
través de sistemas mecánicos especialmente diseñados para disipar energía por
medio de calor.
Esquema 02. Esquema mecanismo de operación de sistema pasivo.
4.1.5. Disipación de Energía.
Los disipadores de energía, a diferencia de los aisladores sísmicos, no evitan que
las fuerzas y movimientos sísmicos se transfieran desde el suelo a la estructura.
Estos dispositivos son diseñados para disipar la energía entregada por sismos,
fenómenos de viento fuerte u otras solicitaciones de origen dinámico, protegiendo
y reduciendo los daños en elementos estructurales y no estructurales.
Estos dispositivos permiten aumentar el nivel de amortiguamiento de la estructura.
Un caso particular de dispositivo de disipación de energía, que ha comenzado
recientemente a ser utilizado en Chile para la protección sísmica de estructuras,
corresponde a los amortiguadores de masa sintonizada. Estos dispositivos, ubicados
en puntos estratégicos de las estructuras, permiten reducir la respuesta estructural.
Al igual que los sistemas de aislación sísmica de base, los dispositivos de disipación
de energía han sido ampliamente utilizados a nivel mundial en el diseño de
estructuras nuevas y en el refuerzo de estructuras existentes.
Figura 3. Comparación de edificios sin disipadores y edificios con disipadores de

energía.
4.1.6. Aislación sísmica.
El diseño de estructuras con aislación sísmica se fundamenta en el principio de
separar la superestructura (componentes del edificio ubicados por sobre la interfaz
de aislación) de los movimientos del suelo o de la subestructura, a través de
elementos flexibles en la dirección horizontal, generalmente ubicados entre la
estructura y su fundación o a nivel del cielo del subterráneo (subestructura). Sin
embargo, existen casos donde se han colocado aisladores en pisos superiores.
La incorporación de aisladores sísmicos permite reducir la rigidez del sistema
estructural logrando que el período de vibración de la estructura aislada sea,
aproximadamente, tres veces mayor al período de la estructura sin sistema de
aislación.
El aislamiento sísmico es utilizado para la protección sísmica de diversos tipos de
estructuras, tanto nuevas como estructuras existentes que requieren de refuerzo o

rehabilitación. A diferencia de las técnicas convencionales de reforzamiento de
estructuras, el aislamiento sísmico busca reducir los esfuerzos a niveles que puedan
ser resistidos por la estructura existente. Debido a esto último, la aislación sísmica
de base es especialmente útil para la protección y refuerzo de edificios históricos y
patrimoniales.
Figura 4. Comparación de respuesta sísmica de edificio sin aislador y edifico son

aislador basal.
4.2. Sistemas Pasivos de disipación de energía.
4.2.1. Alternativas de protección
Los sistemas pasivos de disipación de energía pueden ser clasificados en cuatro
categorías, según sean estos activados por desplazamientos, velocidades, por una
combinación de desplazamientos y velocidades, o por movimiento (fuerzas
inerciales). A continuación, se detalla brevemente las características generales de
cada una de estas categorías de disipadores de energía.
4.2.1.1. Disipadores activados por desplazamientos.
Los disipadores de esta categoría se activan por medio de los desplazamientos
relativos de los extremos del dispositivo, inducidos por los movimientos de la
estructura durante un terremoto. Estos dispositivos disipan energía a través de la

deformación plástica de sus componentes o mediante la fricción entre superficies
especialmente diseñadas para estos fines. Bajo esta clasificación se encuentran los
dispositivos metálicos, friccionales, de extrusión de materiales y los sistemas
autocentrantes. La Figura 5 muestra ciclos fuerza- deformación típica de
disipadores activados por desplazamientos. El área encerrada por la curva
corresponde a la energía disipada por el dispositivo.
DESPLAZAMIENT DESPLAZAMIENT DESPLAZAMIENT

O O O
Figura 5. Ciclo carga-deformación disipador activado por desplazamiento:

a) Metálico, b) Friccional y c) Autocentrante.
4.2.1.1.1. Disipadores metálicos.
Estos dispositivos disipan energía por medio de la fluencia de metales sometidos
a esfuerzos de flexión, corte, torsión, o una combinación de ellos. Los
disipadores metálicos presentan, en general, un comportamiento predecible,
estable, y confiable a largo plazo. En general, estos dispositivos poseen buena
resistencia ante factores ambientales y temperatura. La Figura 6 muestra, a
modo de ejemplo, un disipador metálico tipo ADAS, acrónimo del concepto
Added Damping/Added Stiffness. Este tipo de dispositivo permite añadir,
simultáneamente, rigidez y amortiguamiento a la estructura. Los disipadores
metálicos tipo ADAS pueden ser fabricados con materiales de uso frecuente en
construcción. La geometría de estos dispositivos está especialmente definida

para permitir la disipación de energía mediante la deformación plástica uniforme
de las placas de acero.
En la sección 3.5 se presenta un esquema de la configuración típica de estos
dispositivos en estructuras.
Figura 06: Disipador metálico tipo ADAS.
4.2.1.1.2. Disipadores friccionales.
Estos dispositivos disipan energía por medio de la fricción que se produce
durante el desplazamiento relativo entre dos o más superficies en contacto. Estos
disipadores son diseñados para activarse una vez que se alcanza un
determinado nivel de carga en el dispositivo. Mientras la solicitación no alcance
dicha carga, el mecanismo de disipación se mantiene inactivo. muestra un
esquema de un disipador friccional. Estos disipadores pueden ser materializados
de varias maneras, incluyen- do conexiones deslizantes con orificios ovalados o
SBC (Slotted Bolted Connection), como el que se muestra en la figura,
dispositivos con superficies en contacto sometidas a cargas de precompresión,
etc. La Figura 7 muestra un esquema del disipador friccional tipo Pall.

Una desventaja importante de este tipo de dispositivo radica en la incertidumbre
de la activación de los dispositivos durante un sismo y en el aumento de la
probabilidad de observar deformaciones residuales en la estructura.
Figura 07: Esquema disipador de energía tipo Pall.
4.2.1.1.3. Disipadores de extrusión de materiales
Estos dispositivos basan su comportamiento en la extrusión de materiales
(típicamente plomo) a través de perforaciones. En esta categoría se encuentran
las diagonales de pandeo restringido o BRB’s (por sus siglas en inglés para
Buckling Restrained Braces). Estos elementos permiten añadir,
simultáneamente, rigidez y amortiguamiento a las estructuras. Los disipadores
de extrusión son durables en el tiempo, sin verse afectados mayor- mente por el
número de ciclos de carga o efectos climáticos.
La desventaja de estos dispositivos se encuentra en que pueden aumentar la
probabilidad de observar deformaciones residuales al término del sismo.

4.2.1.1.4. Disipadores autocentrantes.
Estos dispositivos basan su comportamiento en los ciclos histeréticos que se
producen en conexiones o elementos pretensionados. Algunos disipadores
autocentrantes pueden ser fabricados utilizando materiales con memoria de
forma o SMA (por sus siglas en inglés para Shape Memory Alloys). Estos
dispositivos utilizan las propiedades de los elementos que los componen, por
ejemplo, acero, y de la geometría de su configuración para disipar energía y, una
vez finalizada la carga, regresar a su posición inicial. De esta forma, los
disipadores autocentrantes permiten controlar gran parte de los desplazamientos
residuales de la estructura luego de un terremoto. La Figura 8 muestra una biela
con sistema autocentrante.
Figura 08: Biela autocentrante.

4.2.1.2. Disipadores activados por velocidad.
Los disipadores de esta categoría se activan a partir de las velocidades relativas
de los extremos del dispositivo, inducidos por los movimientos de la estructura
durante un sismo. Estos sistemas, típicamente añaden amortiguamiento a las
estructuras, sin afectar su rigidez lateral. La Figura 9 muestra un esquema tipo
de un ciclo fuerza-deformación de un disipador activado por velocidad.
Estos disipadores, en general, permiten brindar protección a las estructuras
durante sismos de baja, mediana y gran intensidad.
Figura 9: Ciclo fuerza-deformación disipador activado por velocidad.
4.2.1.2.1. Dispositivos fluido-viscosos.
Este tipo de dispositivo disipa energía forzando un fluido altamente viscoso a
pasar a través de orificios con diámetros, longitudes e inclinación especialmente
determinados para controlar el paso del fluido. Estos dispositivos son similares
a los amortiguadores de un automóvil, pero con capacidades para resistir las
fuerzas inducidas por terremotos. La Figura 10 muestra el aspecto de disipa-
dores del tipo fluido-viscoso.

Figura 10: Disipador fluido-viscoso.
4.2.1.2.2. Muros viscosos
Los muros viscosos están compuestos por una placa que se mueve en un fluido
altamente viscoso deposita- do al interior de un molde de acero (muro). El
comportamiento de estos dispositivos depende principalmente de la frecuencia
y amplitud de la carga, número de ciclos, y temperatura de trabajo. La Figura 11
muestra esquemáticamente un disipador tipo muro viscoso.
Figura 11: Disipador muro viscoso

4.2.1.3. Disipadores activados por Desplazamiento y velocidad.
Los disipadores de esta categoría se activan a partir de la acción combinada de los
desplazamientos y velocidades relativas de los extremos del dispositivo, inducidos
por los movimientos de la estructura producidos durante un terremoto. Estos
sistemas, típicamente añaden, simultáneamente, amortiguamiento y rigidez a las
estructuras. La Figura 12 muestra un esquema típico del ciclo fuerza-deformación
para este tipo de dispositivos.
Figura 12: Ciclo fuerza-deformación disipador activado por desplazamiento y velocidad.
4.2.1.3.1. Dispositivos viscoelásticos sólido.
Estos dispositivos están formados por material viscoelástico ubicado entre
placas de acero. Disipan energía a través de la deformación del material
viscoelástico producida por el desplazamiento relativo de las placas. Estos
dispositivos se ubican generalmente acoplados en arriostres que conectan
distintos pisos de la estructura. El comportamiento de los amortiguadores
viscoelásticos sólidos puede variar según la frecuencia y amplitud del
movimiento, del número de ciclos de carga, y de la temperatura de trabajo. La
Figura 14, muestra esquemática- mente un disipador sólido viscoelástico.

Figura 14: Disipador sólido viscoelástico.
4.2.1.4.Dispositivos activados por Movimiento.
Esta categoría de sistemas de protección sísmica incluye los osciladores resonantes
o Amortiguadores de Masa Sintonizada (AMS). Estos sistemas, que generalmente
se montan en la parte superior de las estructuras, son activados por las fuerzas
inerciales transmitidas por la estructura. Un AMS es un sistema constituido por una
masa, elementos restitutivos, y mecanismos de disipación de energía. Este tipo de
dispositivo utiliza el acoplamiento entre las frecuencias naturales de vibración de la
estructura y del oscilador resonante para reducir la respuesta dinámica de la
estructura. los osciladores resonantes son generalmente utilizados en edificios de
gran altura para reducir las vibraciones inducidas por el viento, sin embargo,
también existen aplicaciones para mejorar el comportamiento de estructuras ante
eventos sísmicos. Las Figuras 15 y 16 muestran un amortiguador de masa
sintonizada. La gran ventaja de este tipo de dispositivo es que se pueden instalar a
nivel de techo de las estructuras, minimizando el impacto en la arquitectura. No
obstante, la respuesta de este tipo de dispositivos depende del grado de

sintonización con la estructura durante el sismo. El diseño del AMS debe incorporar
un mecanismo de ajuste de las propiedades dinámicas del AMS.
Figura 15. Amortiguador de masa sintonizada
Figura 16. Amortiguador de masa sintonizada.
4.2.2. Beneficios y limitaciones de uso.
Beneficios: Los dispositivos de disipación de energía aumentan el nivel de
amortiguamiento de las estructuras, reduciendo los esfuerzos y deformaciones en
ellas y sus contenidos. Los esfuerzos, aceleraciones y deformaciones inducidos por
un sismo en una estructura con sistemas de disipación de energía, pueden ser entre
un 15 a 40% menor que los correspondientes a una estructura sin disipadores,
logrando reducir el daño producido a elementos estructurales y no estructurales.

Limitaciones de uso: algunos tipos de disipadores pueden requerir ser
reemplazados parcial o totalmente luego de sismos excepcionalmente severos. Del
mismo modo, algunos tipos de disipadores, que si bien reducen las demandas en
la estructura, pueden incrementar la probabilidad de que se produzcan
deformaciones residuales permanentes en las estructuras.
4.3. Sistemas de aislación sísmica.
4.3.1. Alternativas de protección
La aislación sísmica de base es el procedimiento más eficiente para la protección
sísmica de estructuras relativamente bajas o rígidas. Los aisladores sísmicos más
desarrollados y utilizados en la actualidad son los aisladores elastoméricos de alto
amortiguamiento (con o sin núcleo de plomo) y los deslizantes o friccionales. A
continuación, se detallan brevemente las características generales de los distintos
sistemas de aislación sísmica.
4.3.1.1. Aisladores elastoméricos.
Los aisladores elastoméricos están conformados por un conjunto de láminas planas
de elastómeros intercaladas con capas de acero. Las láminas de elastómeros son
vulcanizadas a las capas de acero y, por lo general, presentan una sección circular
o cuadrada. Mediante esta configuración se logra la flexibilidad lateral necesaria
para permitir el desplazamiento horizontal relativo entre la estructura aislada y el
suelo. La rigidez vertical del sistema es comparable con la rigidez vertical de una
columna de hormigón armado. El comportamiento de los aisladores elastoméricos
depende de la amplitud de la deformación a la que son sometidos y, en menor grado,
de la temperatura, el envejecimiento y la frecuencia del movimiento. Existen varios
tipos de apoyos elastoméricos, entre ellos se encuentran los apoyos de goma natural
(NRB, Natural Rubber Bearing), los apoyos de goma de bajo amortiguamiento

(LDRB, Low-Damping Rubber Bearing) y alto amortiguamiento (HDRB, High-
Damping Rubber Bearing), y los apoyos de goma con núcleo de plomo (LRB, Lead-
plug Rubber Bearing).
4.3.1.1.1. Aisladores elastoméricos de bajo amortiguamiento (LDRB)
Este tipo de dispositivos son los más simples dentro de los aisladores
elastoméricos. Los aisladores tipo LDRB presentan bajo amortiguamiento (2-
5% como máximo), por lo que generalmente se utilizan en conjunto con
disipadores de energía que proveen amortiguamiento adicional al sistema. Estos
dispositivos presentan la ventaja de ser fáciles de fabricar. La Figura 17 muestra
una vista de un corte de un aislador elastomérico.
Figura 17: Aislador tipo LDRB.

n
4.3.1.1.2. Aisladores elastoméricos con núcleo de plomo (LRB)
Los aisladores con núcleo de plomo (LRB) son aisladores elastoméricos
similares a los LDRB pero poseen un núcleo de plomo, ubicado en el centro del
aislador, que permite aumentar el nivel de amortiguamiento del sistema hasta
niveles cercanos al 25-30%. Al deformarse lateralmente el aislador durante la
acción de un sismo, el núcleo de plomo fluye, incurriendo en deformaciones

plásticas, y disipando energía en forma de calor. Al término de la acción sísmica,
la goma del aislador retorna la estructura a su posición original, mientras el
núcleo de plomo recristaliza. De esta forma el sistema queda listo para un nuevo
evento sísmico. La Figura 18 muestra los componentes de un aislador
elastomérico tipo LRB.
Figura 18: Aislador tipo LRB.
4.3.1.1.3. Aisladores elastoméricos de alto amortiguamiento (HDRB)
Los HDRB son aisladores elastoméricos cuyas láminas de elastómeros son
fabricados adicionando elementos como carbón, aceites y resinas, con el fin de
aumentar el amortiguamiento de la goma hasta niveles cercanos al 10-15%. Los
aisladores tipo HDRB presentan mayor sensibilidad a cambios de temperatura
y frecuencia que los aisladores tipo LDRB y LRB. A su vez, los aisladores
HDRB presentan una mayor rigidez para los primeros ciclos de carga, que
generalmente se estabiliza luego del tercer ciclo de carga. Estos dispositivos, al
igual que los dispositivos tipo LRB, combinan la flexibilidad y disipación de
energía en un solo elemento, con la característica de ser, relativamente, de fácil
fabricación.
4.3.1.1.4. Aisladores deslizantes.
Los aisladores deslizantes o también llamados deslizadores friccionales utilizan
una superficie de deslizamiento, típicamente de acero inoxidable, sobre la que
desliza una placa de acero revestida de Politetra Fluoro Etileno (PTFE), sobre
la que se soporta la estructura. La superficie de deslizamiento permite el
movimiento horizontal de la estructura de manera independiente del suelo. Este
sistema de aislación sísmica. permite disipar energía por medio de las fuerzas
de rozamiento que se generan durante un sismo. El coeficiente de fricción del
aislador depende de variables tales como la temperatura de trabajo, la presión
de contacto, la velocidad de movimiento, el estado de las superficies de contacto
(limpieza, rugosidad, etc.) y el envejecimiento. Los aisladores deslizantes
planos generalmente deben ser acompañados por mecanismos o sistemas
restitutivos (típicamente aisladores elastoméricos con o sin núcleo de plomo)
que regresen la estructura a su posición original luego de un sismo.
Adicionalmente, estos sistemas requieren de mayor mantención y cuidado, ya
que cualquier modificación en las superficies deslizantes puede resultar en un
coeficiente de fricción distinto al de diseño.
4.3.1.1.5. Apoyos deslizantes planos

Los apoyos deslizantes planos son los aisladores deslizantes más simples.
Consisten básicamente en dos superficies, una adherida a la estructura y la otra
a la fundación, que poseen un bajo coeficiente de roce, permitiendo los
movimientos horizontales y resistir las cargas verticales. Poseen, generalmente,
una capa de un material estastomérico con el fin de facilitar el movimiento del
deslizador en caso de sismos. Por lo general, las superficies deslizantes son de

acero inoxidable pulida espejo, y de un material polimérico de baja fricción.
Este tipo de aislación puede requerir de disipadores de energía adicionales. A
fin de prevenir deformaciones residuales luego de un evento sísmico, se debe
proveer de sistemas restitutivos (típicamente aisladores elastoméricos o con
núcleo de plomo) que restituyan la estructura a su posición original. La Figura
19 muestra un esquema de un apoyo deslizante plano. La combinación de estos
sistemas con aisladores elastómericos o con núcleo de plomo permite, en
general, ahorros de costos del sistema de aislación.
Figura 19. Apoyo deslizante plano.

UNIV ERSI DAD CATÓLI CA DEL MAULE (CHILE)
4.3.1.1.6. Péndulos friccionales (FPS, Friction Pendulum System).
Los péndulos friccionales cuentan con un deslizador articulado ubicado sobre
una superficie cóncava. Los FPS, a diferencia de los apoyos deslizantes planos,
cuentan con la característica y ventaja de ser autocentrantes. Figura 20.
Combinación de apoyo deslizante y aislador elastomérico. BERRY STREET
PRO JECT (EEUU) corporación de desarrollo tecnológico protección sísmica
de estructuras movimiento sísmico, la estructura regresa a su posición inicial

gracias a la geometría de la superficie y a la fuerza inducida por la gravedad. La
Figura 21 muestra un esquema de un péndulo friccional.
Figura 20. Combinación de apoyo deslizante y aislador elastomérico.

BERRY STREET PRO JECT (EEUU)
Figura 21. Péndulo friccional

4.3.2. Beneficios y limitaciones de uso.
Beneficios: Los dispositivos de aislación sísmica actúan como filtro del
movimiento sísmico, evitando que gran parte de la energía sísmica se traspase a la
estructura aislada, reduciendo los esfuerzos y, por lo tanto, el daño producido a
elementos estructurales, no estructurales y contenidos de los edificios.
Limitaciones de uso: Algunos tipos de aisladores, como el caso de los aisladores
deslizantes, requieren ser revisados luego de sismos excepcionalmente severos.
Debido al desplazamiento relativo entre la estructura aislada y el suelo u otras
estructuras no aisladas, todas las especialidades involucradas en un proyecto, y que
se puedan ver afectadas por el desplazamiento de la estructura aislada, deben
realizar diseños especiales de sus sistemas a fin de acomodar los desplazamientos
esperados para el sistema de aislación.

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
5.1. Conclusiones:
- Se analizó la respuesta sísmica en sistemas con disipadores de energía y sistemas
de aisladores sísmicos, mediante una comparación entre la respuesta existente.
- Se analizó la respuesta en sistemas con disipadores de energía, más empleador en
el Perú, y la aplicación de los sistemas pasivos más utilizados.
- Se analizó los sistemas de Aislación Sísmica en estructuras relativamente bajas o
rígidas, y la aplicación de los aisladores sísmicos más utilizados en la actualidad.
- Se conoció acerca de cuál de los sistemas de protección sísmica más utilizados en
la actualidad.
- El uso de aislación sísmica permite reducir deformaciones, aceleraciones y
esfuerzos en las estructuras del orden del 70 a 90%.
- Proporciona protección sísmica de la estructura, componentes y sistemas no
estructurales y equipamiento.
- Los sistemas de aislación sísmica se están aplicando con éxito en Hospitales,
Puentes, Edificaciones, Universidades, Laboratorio, Datacenters, etc., pero además
se están aplicando masivamente en edificaciones residenciales y oficinas.
5.2. Recomendaciones:
- Se recomienda la implantación de estas técnicas, aunque puede implicar un costo
inicial mayor, el beneficio y la economía se cumplen en el momento de un sismo.
La estructura complementada con un sistema de control de respuesta sísmica no
sufrirá los daños que sufre una estructura convencional, en la que el costo de la
rehabilitación es excesivamente alto o, en el peor de los casos, su demolición es
inevitable. Considerando el gran número de edificios en el mundo que han sido
construidos utilizando estas técnicas.

6. BIBLIOGRAFÍA.
- https://www.muyinteresante.com.mx/ciencia-y-tecnologia/los-sistemas-de-proteccion-
sismica/
- http://www.emb.cl/construccion/articulo.mvc?xid=2495
- http://descargas.coreduc.cl/Proteccion_Sismica_de_Estructuras_-
_Febrero_2012_CLR_v4.1.pdf
- http://www3.vivienda.gob.pe/dnc/archivos/difusion/eventos/2017/3.%20DISE%C3%91
O%20DE%20HOSPITALES%20CON%20AISLAMIENTO%20S%C3%8DSMICO%20
EN%20EL%20PER%C3%9A_R5-%20Ing.%20Alejandro%20Mu%C3%B1oz.pdf
- http://estructurando.net/2014/10/14/aisladores-y-disipadores-sismicos/.
- http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1794-
d12372006000200010.

Sistemas de Proteccion Sismica - Informe Final

Cargado por

Copyright:

Formatos disponibles

Sistemas de Proteccion Sismica - Informe Final

Cargado por

Información del documento

Descripción original:

Derechos de autor

Formatos disponibles

Compartir este documento

Compartir o incrustar documentos

Opciones para compartir

¿Le pareció útil este documento?

¿Este contenido es inapropiado?

Copyright:

Formatos disponibles

Sistemas de Proteccion Sismica - Informe Final

Cargado por

Copyright:

Formatos disponibles

CURSO:

 BACA SANCHEZ, Arnold.

Ing. Miguel Ángel Mosqueira Moreno

Este documento establece alternativas de protección sísmica, principalmente

consideraciones para edificaciones habitacionales, comerciales e industriales, y para

generales, un adecuado comportamiento durante eventos sísmicos severos.

el colapso de las edificaciones y salvaguardar la vida de sus ocupantes.

y disminuir el riesgo de accidente de sus habitantes.

de construcción o diseño y las cimentaciones no adecuadas para el terreno elegido no

protección se puede reducir los daños de los elementos estructurales y no estructurales

de la edificación, y al mismo tiempo disminuir los accidentes y pérdidas humanas.

En los últimos años la ingeniería sísmica en el Perú y en todo el mundo se han ha

enfocado mucho de sus esfuerzos de investigación e implementar métodos para

que es una tecnología que mejora el desempeño de la edificación.

3.1. Objetivo General.

 Analizar la respuesta sísmica en sistemas con disipadores de energía y

sistemas de aisladores sísmicos, mediante una comparación entre la respuesta

3.2. Objetivos Específicos.

 Analizar la respuesta en sistemas con disipadores de energía, más empleador

en el Perú, y la aplicación de los sistemas pasivos más utilizados.

 Analizar los sistemas de Aislación Sísmica en estructuras relativamente bajas

o rígidas, y la aplicación de los aisladores sísmicos más utilizados en la

 Saber cuáles de los sistemas de protección sísmica más utilizados en la

4.1. Conceptos Generales.

4.1.1. Sistemas de protección sísmica

Los sistemas de protección de estructuras utilizados en la actualidad incluyen desde

diseños relativamente simples hasta avanzados sistemas totalmente automatizados.

Los sistemas de protección sísmica se pueden clasificar en tres categorías: sistemas

activos, sistemas semi-activos y sistemas pasivos.

4.1.2. Sistemas activos.

sensores de movimiento, sistemas de control y procesamiento de datos, y actuadores

Estos sistemas monitorean la respuesta sísmica de la estructura en tiempo real,

detectando movimientos y aplicando las fuerzas necesarias para contrarrestar los

efectos sísmicos. El actuar de los sistemas activos se resume de la siguiente forma:

las excitaciones externas y la respuesta de la estructura son medidas mediante

sensores, principalmente acelerómetros, instalados en puntos estratégicos de la

estructura. Un algoritmo de control procesa, también en tiempo real, la información

los actuadores para estabilizar la estructura.

principales desventajas de los sistemas activos de protección sísmica, además de su

costo, es que necesitan de una fuente de alimentación externa continua para su

funcionamiento durante un sismo. No obstante, constituyen la mejor alternativa de

protección sísmica de estructuras, ya que permiten ir modificando la respuesta de

los dispositivos en tiempo real, lo que implica un mejor comportamiento de la

estructura durante el sismo.

Los sistemas de protección sísmica activos han sido desarrollados en Estados

Unidos y en Japón. Estos sistemas han sido aplicados principalmente en Japón,

donde las restricciones de espacio de las grandes urbes, han detonado la

construcción de estructuras de gran esbeltez.

Esquema 01. Esquema mecanismo de operación de sistema activo.

Figura 01. Sistema de estructura con sistema de control activo.

4.1.3. Sistemas semi-activos.

con un mecanismo de monitoreo en tiempo real de la respuesta estructural. Sin

embargo, a diferencia de los sistemas activos, no aplican fuerzas de control

directamente sobre la estructura. Los sistemas semi-activos actúan modificando, en

tiempo real, las propiedades mecánicas de los dispositivos de disipación de energía.

Ejemplos de estos sistemas son los amortiguadores de masa semiactivos, los

dispositivos de fricción con fricción controlable, y los disipadores con fluidos

Figura 2. Esquema de estructura con sistema de control semi-activos

4.1.4. Sistemas pasivos.