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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/282413508 Beneficios y Ventajas de los Sistemas de Protección Sísmica Conference Paper · August 2013 CITATIONS 0 READS 14,141 1 author: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Research and Development of Innovative Seismic Protection Devices View project Development of Seismic Devices for Applications in Low Temperature Regions View project Carlos Mendez Galindo Hokkaido University 79 PUBLICATIONS 146 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Carlos Mendez Galindo on 03 October 2015. The user has requested enhancement of the downloaded file. https://www.researchgate.net/publication/282413508_Beneficios_y_Ventajas_de_los_Sistemas_de_Proteccion_Sismica?enrichId=rgreq-d8fd90f2ad88a1f42897b26ba3c9b299-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MjQxMzUwODtBUzoyODAzNTEwMDA4MDk0NzhAMTQ0Mzg1MjI5NTM3MQ%3D%3D&el=1_x_2&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/publication/282413508_Beneficios_y_Ventajas_de_los_Sistemas_de_Proteccion_Sismica?enrichId=rgreq-d8fd90f2ad88a1f42897b26ba3c9b299-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MjQxMzUwODtBUzoyODAzNTEwMDA4MDk0NzhAMTQ0Mzg1MjI5NTM3MQ%3D%3D&el=1_x_3&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/project/Research-and-Development-of-Innovative-Seismic-Protection-Devices?enrichId=rgreq-d8fd90f2ad88a1f42897b26ba3c9b299-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MjQxMzUwODtBUzoyODAzNTEwMDA4MDk0NzhAMTQ0Mzg1MjI5NTM3MQ%3D%3D&el=1_x_9&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/project/Development-of-Seismic-Devices-for-Applications-in-Low-Temperature-Regions?enrichId=rgreq-d8fd90f2ad88a1f42897b26ba3c9b299-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MjQxMzUwODtBUzoyODAzNTEwMDA4MDk0NzhAMTQ0Mzg1MjI5NTM3MQ%3D%3D&el=1_x_9&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/?enrichId=rgreq-d8fd90f2ad88a1f42897b26ba3c9b299-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MjQxMzUwODtBUzoyODAzNTEwMDA4MDk0NzhAMTQ0Mzg1MjI5NTM3MQ%3D%3D&el=1_x_1&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Carlos-Mendez-Galindo?enrichId=rgreq-d8fd90f2ad88a1f42897b26ba3c9b299-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MjQxMzUwODtBUzoyODAzNTEwMDA4MDk0NzhAMTQ0Mzg1MjI5NTM3MQ%3D%3D&el=1_x_4&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Carlos-Mendez-Galindo?enrichId=rgreq-d8fd90f2ad88a1f42897b26ba3c9b299-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MjQxMzUwODtBUzoyODAzNTEwMDA4MDk0NzhAMTQ0Mzg1MjI5NTM3MQ%3D%3D&el=1_x_5&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/institution/Hokkaido-University?enrichId=rgreq-d8fd90f2ad88a1f42897b26ba3c9b299-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MjQxMzUwODtBUzoyODAzNTEwMDA4MDk0NzhAMTQ0Mzg1MjI5NTM3MQ%3D%3D&el=1_x_6&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Carlos-Mendez-Galindo?enrichId=rgreq-d8fd90f2ad88a1f42897b26ba3c9b299-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MjQxMzUwODtBUzoyODAzNTEwMDA4MDk0NzhAMTQ0Mzg1MjI5NTM3MQ%3D%3D&el=1_x_7&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Carlos-Mendez-Galindo?enrichId=rgreq-d8fd90f2ad88a1f42897b26ba3c9b299-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MjQxMzUwODtBUzoyODAzNTEwMDA4MDk0NzhAMTQ0Mzg1MjI5NTM3MQ%3D%3D&el=1_x_10&_esc=publicationCoverPdf CONGRESO ESTRUCTURAS 2013 XII SEMINARIO DE INGENIERIA ESTRUCTURAL Y SISMICA SAN JOSÉ, COSTA RICA 28 al 30 AGOSTO 2013 BENEFICIOS Y VENTAJAS DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN SÍSMICA Dr. Carlos Méndez Galindo EUA, cmendez@magebausa.com, +1 917-747-2963, Mageba USA, Nueva York, Director de Dispositivos Sísmicos RESUMEN La utilización de dispositivos avanzados de aislamiento sísmico y amortiguamiento permiten asegurar el buen comportamiento de las estructuras durante un terremoto. Dentro de los principales dispositivos con los que se cuenta actualmente en tecnología de protección sísmica, se encuentran los sistemas de aislamiento, tales como apoyos elastoméricos con centro de plomo, apoyos elastoméricos de alto amortiguamiento, apoyos de fricción tipo péndulo, etc. También existe una amplia gama de amortiguadores viscosos y unidades de transmisión de impactos que permiten controlar la respuesta dinámica en estructuras ubicadas en zonas de alto riesgo sísmico y sobre todo con un fuerte impacto en la sociedad, por ejemplo escuelas y hospitales. El aislamiento sísmico es básicamente la separación de una estructura de los movimientos del suelo que podrían afectarla. Para lograr esta separación, el sistema de aislamiento consiste en diferentes dispositivos sísmicos llamados aisladores; que por estar estratégicamente colocados en puntos específicos de la estructura, pueden desempeñar un papel importante durante la acción de un terremoto. La disipación de energía es esencial cuando se habla de protección sísmica. El uso de dispositivos eficaces capaces de disipar grandes cantidades de energía asegura que otros elementos estructurales no sean sometidos a requerimientos excesivos que podrían causarles daños significativos. Una manera efectiva de garantizar la seguridad de una estructura es combinando aislamiento sísmico y disipación de energía. Esta integración de ambos sistemas permite proporcionar un amortiguamiento adicional a la estructura, y por consiguiente una mejor respuesta dinámica durante un evento sísmico. Un sistema de protección eficiente debe ser capaz de garantizar ante todo la seguridad de la población, proporcionando puentes y edificios seguros incluso bajo condiciones sísmicas severas. En caso de los sistemas de aislamiento y disipación de energía actualmente en el mercado, estas tecnologías de protección sísmica han sido probadas a lo largo de los años en estructuras de todo el mundo, asegurando primeramente la vida humana, y reduciendo al mismo tiempo el daño en elementos estructurales, lo que permite estructuras más esbeltas y más económicas. INTRODUCCIÓN La protección sísmica de puentes y edificios representa un gran reto y sobre todo una gran responsabilidad. Dentro de los diferentes sistemas se pueden encontrar varios tipos de aisladores sísmicos, así como también dispositivos de disipación de energía. El principal objetivo de estos sistemas de protección sísmica es evitar a toda costa el colapso y asegurar la integridad y servicio de la estructura justo después de un terremoto. Particularmente en puentes, esto resulta esencial para las labores de emergencia y la posterior recuperación económica y social del área afectada. La utilización de dispositivos avanzados de aislamiento sísmico y amortiguamiento permiten asegurar el buen comportamiento de las estructuras durante un terremoto. Dentro de los principales dispositivos con los que se cuenta actualmente en tecnología de protección sísmica, se encuentran los sistemas de aislamiento, tales como apoyos elastoméricos con centro de plomo, apoyos elastoméricos de alto amortiguamiento, apoyos de fricción tipo péndulo, etc. También existe una amplia gama de amortiguadores viscosos y unidades de transmisión de impactos que permiten controlar la respuesta dinámica en estructuras ubicadas en zonas de alto riesgo sísmico y sobre todo con un fuerte impacto en la sociedad, por ejemplo escuelas y hospitales. El uso de los sistemas de protección no sólo garantiza la seguridad de las estructuras en el caso de que ocurra un terremoto, también permite plantear estructuras más esbeltas y significativamente más económicas. Otros métodos de protección más convencionales, como el reforzamiento, conllevan a estructuras más pesadas y costosas. Además, los sistemas de protección sísmica aseguran la continuidad de la condición de servicio de la estructura en la inmediatez de un terremoto, permitiendo el paso de los servicios de emergencia, lo cual es esencial para garantizar la seguridad de la población. La mayoría de los diferentes sistemas de protección sísmica pueden ser utilizados indistintamente en puentes y edificios, además de en muchasotras estructuras especiales, como tanques de almacenamiento, plantas nucleares, edificios históricos, etc. En lo que respecta a edificios, la protección contra sismos en este tipo de estructuras ha comprobado ser una estrategia sumamente exitosa durante los últimos 30 años. Los sistemas de protección sísmica proporcionan seguridad a cualquier tipo de construcción, incluso en los terremotos más severos. Los dispositivos sísmicos no sólo protegen los edificios contra el daño del terremoto, también proporcionan un movimiento cómodo a toda la estructura, ayudando así a preservar la tranquilidad y la seguridad de las personas. En cuanto a puentes, el uso de los sistemas de protección sísmica en estas estructuras asegura su correcto funcionamiento durante las condiciones de servicio, como son los efectos térmicos, de viento, de fuerzas de frenado, impactos, etc. En el caso de que ocurra un terremoto, el sistema de protección garantizará la seguridad de la estructura, evitando el daño a los elementos estructurales y en general la integridad de todo el puente (Méndez, 2012). AISLAMIENTO SÍSMICO El aislamiento sísmico es básicamente la separación de una estructura de los movimientos del suelo que podrían afectarla. Para lograr esta separación, el sistema de aislamiento consiste en diferentes dispositivos sísmicos llamados aisladores; que por estar estratégicamente colocados en puntos específicos de la estructura, pueden desempeñar un papel importante durante la acción de un terremoto. Los aisladores sísmicos proporcionan suficiente flexibilidad a la estructura para que el período natural de ésta se aleje lo suficiente del período natural del terremoto (Figura 1). La correcta elección de la modificación de dicho periodo evita principalmente la ocurrencia del efecto de resonancia que podrían ocasionar daños e incluso el colapso. Un sistema de aislamiento eficaz debe por lo tanto proporcionar las siguientes cuatro funciones: Figura 1.- Reducción de aceleraciones por cambio de periodo Figura 2.- Reducción de aceleraciones por incremento de amortiguamiento • Tener un comportamiento adecuado bajo cualquier carga de servicio, tan eficaz como para los apoyos estructurales convencionales. • Proporcionar la suficiente flexibilidad horizontal que se requiere para alcanzar el período natural establecido para el aislamiento de la estructura. • Tener capacidad de re-centrado aún después de un fuerte sismo. Esto permite evitar la ocurrencia de movimientos residuales que podrían interrumpir el funcionamiento de la estructura. • Proporcionar un nivel adecuado de disipación de energía, con el objetivo de controlar los movimientos que de otra manera podrían dañar otros elementos estructurales. DISIPACIÓN DE ENERGÍA / AMORTIGUAMIENTO La disipación de energía es esencial cuando se habla de protección sísmica. El uso de dispositivos eficaces capaces de disipar grandes cantidades de energía asegura que otros elementos estructurales no sean sometidos a requerimientos excesivos que podrían causarles daños significativos (Figura 2). Un de las mejores maneras de garantizar la seguridad de una estructura es combinando aislamiento sísmico y disipación de energía. Esta integración de ambos sistemas permite proporcionar un amortiguamiento adicional a la estructura, y por consiguiente una mejor respuesta dinámica durante un sismo. En estructuras donde el aislamiento sísmico no es una solución recomendable (por ejemplo, en suelos blandos), los sistemas de amortiguamiento con alta disipación de energía son la mejor opción. DISPOSITIVOS DE AISLAMIENTO SÍSMICO Apoyo Elastomérico con Núcleo de Plomo El apoyo elastomérico con núcleo de plomo (lead rubber bearing, LRB) trabaja bajo el principio de aislamiento sísmico y limita la energía transferida del terreno a la estructura en caso de terremoto (Figuras 3 y 4). Este apoyo, que consiste en un elastómero reforzado con acero y un núcleo de plomo, está diseñado para soportar el peso de la estructura y proporcionar elasticidad más allá del límite de fluencia. El elastómero consigue aislar y recentrar el apoyo tras un sismo. El núcleo de plomo experimenta una deformación plástica bajo acciones de carga cortantes, disipando energía en forma de calor. El apoyo elastomérico con núcleo de plomo consiste en capas alternas de material elastomérico y láminas de acero vulcanizado con un núcleo de plomo. Este apoyo proporciona un alto nivel de amortiguación, de hasta el 30%, debido a la gran capacidad de absorción del núcleo. Figura 3.- Esquema de aislador elastomérico Figura 4.- Aislador elastomérico instalado Al estar las placas de acero totalmente incrustadas en el elastómero, éstas se encuentran selladas y por lo tanto protegidas contra la corrosión. Los dispositivos se fabrican con el elastómero vulcanizado a las placas de conexión superior e inferior, también pueden suministrarse con placas de anclaje adicionales, permitiendo mayor facilidad de reemplazo en operaciones de mantenimiento. Estos dispositivos se fabrican con un elastómero natural (NR), proporcionando una alta resistencia al desgaste mecánico. Además, estos apoyos presentan amplias aplicaciones en estructuras. Esto se debe a su simplicidad y a la combinación de aislamiento y disipación de energía en un dispositivo único y compacto. En cuanto a protección antisísmica, resulta crucial minimizar la transferencia de energía a la superestructura y limitar los desplazamientos horizontales del dispositivo. El uso de apoyos elastoméricos con núcleo de plomo es uno de los métodos de aislamiento más utilizados, habiendo demostrado su efectividad en numerosos terremotos. El sistema ha sido mejorado y simplificado durante las pasadas décadas y permite al ingeniero estructural realizar una simulación de la respuesta del dispositivo de manera sencilla, mediante el uso de modelos bi-lineares. Dentro de los beneficios de estos dispositivos, se pueden indicar los siguientes: • Significativa disipación de energía durante terremotos que conducen a un diseño de la estructura optimizado reduciendo así los costos. • Transferencia combinada tanto de cargas de servicio como cargas sísmicas, reduciendo así el espacio requerido por los dispositivos. • Solución efectiva para una amplia gama de tipos de estructuras. • Eficaz solución para el re-equipamiento o mejora de estructuras existentes. • Su capacidad de recentrado después de un evento sísmico permite mantener la funcionalidad de la estructura. • Tecnología probada y confiable con varias décadas de trayectoria en diversas aplicaciones a nivel mundial. Apoyos Elastoméricos de Alto Amortiguamiento El apoyo elastomérico de alto amortiguamiento se basa al igual que el de núcleo de plomo, en el principio de aislamiento sísmico. Este apoyo, que consiste en un elastómero reforzado con acero, está diseñado para soportar el peso de la estructura y proporcionar la elasticidad requerida para un aislador sísmico. El elastómero consigue aislar y recentrar la estructura tras un sismo, logrando un amortiguamiento de hasta un 16%, frente al 5% de apoyos elastoméricos convencionales. El aislador elastomérico de alto amortiguamiento consiste en capas alternas de material elastómero y láminas de acero vulcanizado. Este apoyo proporciona un alto grado de amortiguación, de hasta el 16%, debido al uso de un compuesto elastomérico mejorado que proporciona mayor capacidad de amortiguación y desplazamiento, así como una alta resistencia al desgaste mecánico. Aislador Sísmico de Péndulo Este aislador deslizante se basa en el principio de funcionamiento de un péndulo (Figura 5). Este dispositivo permite los desplazamientos horizontales de la estructura, proporcionando el cambio necesario en el periodo natural de la misma. Al activarse debido a un terremoto, el aislador permite la disociación de la estructura soportada de los movimientos del terreno. Tras el evento sísmico,la fuerza gravitatoria restaura la posición inicial del dispositivo. El comportamiento del apoyo depende principalmente su radio de curvatura y coeficiente de fricción. Los aisladores deslizantes de péndulo desarrollan eficazmente las siguientes funciones: • En condiciones de servicio, los dispositivos están diseñados para transmitir cargas verticales y permitir desplazamientos horizontales. • En caso de sismo, se obtiene flexibilidad lateral debido al deslizamiento de un elemento sobre la superficie curva principal. • Se produce disipación de energía debido a la fricción dinámica entre la superficie deslizante de acero inoxidable y el material deslizante de alto rendimiento. • Finalmente, la función de recentrado se consigue mediante la combinación de la gravedad y las características geométricas del dispositivo. Figura 5.- Principio del funcionamiento de los aisladores de péndulo Aislador Deslizante de un Solo Péndulo (Mono) Los aislador deslizante de un solo péndulo (Figura 6) consisten en tres elementos básicos: una superficie curva principal, cuyo radio de curvatura determina el periodo de oscilación del dispositivo, un elemento de acero equipado con material deslizante de alto rendimiento que se desliza sobre la superficie primaria, y una superficie curva secundaria de acero diseñada especialmente para permitir las rotaciones. El tamaño de la superficie curva principal depende de los requerimientos sobre el desplazamiento máximo de diseño. Aislador Deslizante de Doble Péndulo (Duplo) Los aisladores deslizantes de doble péndulo (Figura 7) incluyen dos superficies curvas principales. Esto permite mayores desplazamientos horizontales con menores dimensiones del apoyo. Los dispositivos Duplo disponen de un elemento deslizante equipado con una articulación que permite al apoyo acomodar giros. Esta característica resulta esencial, especialmente en el caso de puentes, donde se requieren grandes desplazamientos y capacidad rotacional importante. Beneficios de los Aisladores Deslizante de Péndulo Dentro de los beneficios de estos dispositivos, se pueden indicar los siguientes: • Reducción del impacto dinámico en los elementos estructurales, posibilitando estructuras más ligeras y económicas. • Aumento significativo de la seguridad sísmica de la estructura y de sus usuarios. • Alta capacidad portante y geometría compacta. • Capacidad de re-centrado permitiendo a la estructura retornar a su posición inicial tras desplazamientos excesivos. • Simplicidad en el diseño y capacidad de adaptación a cualquier tipo de estructura. • Aplicable tanto a estructuras nuevas como a existentes. • Larga vida útil de los dispositivos debido a los altos estándares de calidad de todos los componentes. • Virtualmente libre de mantenimiento debido a la alta durabilidad de la protección anticorrosión y a las altas prestaciones del material deslizante. • Tecnología antisísmica probada durante años en estructuras de todo el mundo. Figura 6.- Aislador deslizante de un sólo péndulo Figura 7.- Aislador deslizante de doble péndulo DISPOSITIVOS DE DISIPACIÓN DE ENERGÍA Amortiguadores Viscosos Los amortiguadores viscosos son dispositivos hidrodinámicos sensibles a la velocidad, y consisten básicamente en un pistón, un vástago de pistón y un tubo cilíndrico (Figura 8 y 9). Estos elementos permiten un comportamiento normal de la estructura en condiciones de servicio pero limitan los desplazamientos y disipan energía durante movimientos bruscos causados por eventos excepcionales tales como terremotos, condiciones extremas de tráfico o rachas de viento. La resistencia de estos dispositivos depende del flujo de material viscoso que pasa a otra cámara del tubo cilíndrico. Este fluido es empujado a través de unos orificios en el pistón, cuyas dimensiones determinan el comportamiento del amortiguador. Los amortiguadores viscosos disipan la energía generada durante casos excepcionales de carga, reduciendo así su impacto sobre la estructura. Este comportamiento permite optimizar el diseño de la estructura, evitando refuerzos convencionales que nunca o raramente serían utilizados durante la vida útil de la misma. Los amortiguadores pueden proporcionar hasta un 30% adicional de amortiguación, reduciendo significativamente las cargas de diseño sobre los elementos estructurales adyacentes. Para reducir aún más las cargas y controlar los movimientos de la estructura de manera óptima, los amortiguadores viscosos pueden instalarse en combinación con otros dispositivos sísmicos tales como los apoyos elastoméricos con núcleo de plomo, los apoyos elastoméricos de alta amortiguación o los aisladores de péndulo. El comportamiento de los amortiguadores viscosos se rige por la siguiente ecuación constitutiva: F = C·vα [1] Donde: F: Fuerza [kN] C: Constante de amortiguación [kN/(m/s)α] v: Velocidad [m/s] α: Factor de amortiguación [-] Figura 8.- Modelo de amortiguador viscoso Figura 9.- Amortiguador viscoso instalado El fluido viscoso utilizado en los dispositivos está protegido contra el envejecimiento mediante aditivos especiales. El mismo fluido protege el dispositivo contra la corrosión interior. Con respecto a variaciones de temperatura, la viscosidad muestra unas propiedades casi constantes, facilitando un sistema mecánico térmicamente estable Normalmente, los dispositivos de protección sísmica están diseñados para operar en un rango de temperatura de -10 °C a +50°C. Si se requiere, se puede proporcionar dispositivos con un intervalo de temperatura de diseño de -35 °C a +80 °C. Todos los dispositivos pueden soportar durante periodos breves temperaturas superiores a 200 °C, que pueden alcanzarse por disipación de energía durante un evento sísmico. Dentro de los beneficios de estos dispositivos, se pueden indicar los siguientes: • Aumento significativo de la seguridad de la estructura y de sus usuarios. • Mayor vida útil de los dispositivos debido a los altos estándares de calidad utilizados en todos los componentes. • Dispositivos adaptados a las necesidades del cliente. • Aplicable tanto a estructuras nuevas como a existentes. Unidades de Transmisión de Choque Los transmisores de choque consisten en un pistón, un vástago de pistón y un tubo cilíndrico. Estos dispositivos son elementos de conexión temporales (dinámicos), que permiten libertad de movimientos en condiciones de servicio. En caso de terremoto u otras cargas de impacto, los transmisores de choque se bloquean, actuando como cuerpo rígido, transmitiendo las cargas a los elementos conectados. Los transmisores de choque, también conocidos como dispositivos de bloqueo, trabajan sobre el principio de que el paso rápido de un fluido viscoso por un orificio estrecho genera una alta resistencia, mientras que si lo hace lentamente se genera una resistencia baja. En consecuencia, estos dispositivos se bloquean durante altas cargas por impacto, mientras que la reacción ejercida por fricción debido a desplazamientos lentos es baja, como por ejemplo en casos de retracción o expansión térmica (Figura 10 y 11). Los transmisores de choque no disipan energía, por lo que no hay reducción de cargas de impacto. Sin embargo, al bloquearse durante determinados sucesos, los transmisores cambian el sistema estático de una estructura, p.ej., de elementos simplemente apoyados a continuos. Figura 10.- Unidades de transmisión de choque Figura 11.- Unidades instaladas El objetivo principal es controlar la distribución de cargas y transmitir las fuerzas actuantes a diversos elementos estructurales. Además, estos dispositivos evitan grandes desplazamientos de elementos estructurales tales como tableros de puentes en caso de cargas por impacto inesperadas. De igual manera que los amortiguadores viscosos, estos dispositivos se aplicangeneralmente en combinación con otros aisladores sísmicos. Amortiguadores de Resorte Pretensados El amortiguador precargado de resorte está diseñado para cumplir con las siguientes funciones: • En caso de cargas variables menores debidas a tráfico, fluencia del concreto, retracción y variaciones térmicas, estos dispositivos actúan como puntos fijos de la estructura y no permiten movimientos. • En caso de sismo o altas fuerzas de frenado, estos dispositivos permiten ligeros desplazamientos controlados de la estructura, disipando la energía del sismo. • Después del sismo, estos dispositivos regresan la estructura a su posición inicial. La capacidad de re-centrado viene dada por el fluido especial de estos dispositivos. Esta fuerza de retorno debe ser definida previamente y es un parámetro de diseño importante del dispositivo. En todo caso, la fuerza de retorno debe ser superior a la fuerza de fricción del apoyo deslizante, lo que asegura que el amortiguador precargado lleve la estructura a su posición inicial. VENTAJAS DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN SÍSMICA Un sistema de protección eficiente debe ser capaz de garantizar ante todo la seguridad de la población, proporcionando puentes y edificios seguros incluso bajo condiciones sísmicas severas. En caso de los sistemas de aislamiento y disipación de energía actualmente en el mercado, estas tecnologías de protección sísmica han sido probadas a lo largo de los años en estructuras de todo el mundo, asegurando primeramente la vida humana, y reduciendo al mismo tiempo el daño en elementos estructurales, lo que permite estructuras más esbeltas y más económicas. Otra importante ventaja de los diferentes sistemas de protección sísmica es su simplicidad en el diseño y adaptabilidad a cualquier tipo de estructura (puentes, edificios, tanques de agua, edificios especiales, etc.). Esto hace que cada dispositivo sea ajustable a cada proyecto y diseñado específicamente para las necesidades de cada estructura. En cuanto a las capacidades de los aisladores sísmicos, estos pueden alcanzar valores de carga vertical de hasta 6,000 ton por dispositivo, y desplazamientos de hasta 600 mm, o inclusive más en casos especiales. Además, mediante un detallado proceso de optimización de diseño es posible alcanzar áreas reducidas de instalación. Además, una de las principales funciones de cualquier sistema eficiente de aislamiento sísmico es la capacidad de re-centrado que permite a la estructura volver a la posición original incluso después de terremotos moderados o inclusive severos. Por otra parte, los sistemas de amortiguamiento actuales son capaces de alcanzar cargas hasta de 800 ton de carga axial, y desplazamientos de hasta 1000 mm. Uno de los factores más importantes en términos de disipación de energía es el porcentaje de amortiguamiento que estos dispositivos proveen a la estructura. Los aisladores sísmicos, además de cambiar el periodo natural de las estructuras, también brindan amortiguamiento adicional a las estructuras. Este amortiguamiento varía desde 10 % hasta un 30 % dependiendo del dispositivo utilizado. Por ejemplo, los apoyos equipados con núcleo de plomo pueden alcanzar amortiguamiento de hasta 30 %, los elastoméricos de alto amortiguamiento hasta 16 %, y los poyos de fricción tipo péndulo hasta un 30 % (Méndez, 2012). Figura 12.- Ensayo de aislador elastomérico Figura 13.- Ensayo de aislador de péndulo Por otro lado, los amortiguadores viscosos posen una capacidad mayor de disipación de energía, lo que permiten una respuesta dinámica eficaz frente a grades desplazamientos en cualquier dirección, dependiendo de lo manera en la que el dispositivo es instalado. En términos de amortiguamiento, estos dispositivos pueden alcanzar valores de hasta 40%. Otra de las ventajas que todos estos sistemas de protección sísmica ofrecen es que ninguno requiere mantenimiento a lo largo de su vida útil, simplemente inspecciones en periodos relativamente largos (más de 5 años). Esto se logra solo si se utilizan materiales de alta durabilidad y alto rendimiento, además de la aplicación de una adecuada protección anti- corrosión. CERTIFICACIÓN INDEPENDIENTE Y ENSAYOS Los dispositivos sísmicos deben estar diseñados y producidos de conformidad con las normas vigentes en cada país, por ejemplo normas europeas EN, AASHTO, normas japonesas, etc. Los apoyos generalmente deben ser certificados por las autoridades competentes y generalmente deben ser organismos independientes que certifiquen que dichos dispositivos cumplen con todos los requisitos de estas normas, sin excepción. Todo esto debe ser corroborado mediante la elaboración de ensayos de laboratorio con estrictos programas de ensayos y una seria evaluación independiente dependiendo de cada proyecto, y si las normatividad local lo permite, los dispositivos sísmicos también pueden ser diseñados, fabricados y ensayados de conformidad especificaciones internacionales, tales como la Guía de Especificaciones para Aislamiento Sísmico de AASHTO o especificaciones ISO (Figuras 12 y 13). CONCLUSIONES La protección sísmica de puentes y edificios representa un gran reto y sobre todo una gran responsabilidad. Dentro de los diferentes sistemas se pueden encontrar varios tipos de aisladores sísmicos, así como también dispositivos de disipación de energía. Un sistema de protección eficiente debe ser capaz de garantizar ante todo la seguridad de la población, proporcionando puentes y edificios seguros incluso bajo condiciones sísmicas severas. Referencias Bibliográficas Mendez Galindo, C, Spuler, T, Moor, G, & Stirnimann, F. (2012). Design, full-scale testing and CE- certification of anti-seismic devices according to the new European norm EN 15129: Elastomeric Isolators. Proc. 15th World Conference on Earthquake Engineering. Lisbon, Portugal. Mendez Galindo, C, Spuler, T, Moor, G, & Stirnimann, F. (2012). Design, full-scale testing and CE- certification of anti-seismic devices according to the new European norm EN 15129: Curved Surface Sliders. Proc. 15th World Conference on Earthquake Engineering. Lisbon, Portugal. View publication stats https://www.researchgate.net/publication/282413508