LA EFECTIVIDAD DE LA PROTECCIÓN SÍSIMICA DE LOS EDIFICIOS CON DISIPADORES FLUIDO VISCOSOS DEPENDE DE SU DISPOSICIÓN

En los últimos años en el Perú se han utilizado los disipadores fluido viscosos como sistemas de protección sísmica tanto para edificaciones nuevas como para edificaciones antiguas que requieran ser reforzadas.

Sin embargo; a través de este artículo se quiere hacer notar que se debe elegir una disposición adecuada de los disipadores para lograr una mayor efectividad de la protección sísmica de las edificaciones. La efectividad de la protección sísmica es medida por la distorsión de entrepiso, mayor amortiguamiento viscoso suplementario y menor fuerza en los disipadores.

Tomando en cuenta los estudios realizados por los diferentes investigadores acerca del amortiguamiento suplementario alcanzado por cada disposición, se han realizado algunos estudios de reforzamiento de edificios antiguos considerando diferentes disposiciones, y se ha podido verificar que la efectividad de la protección sísmica con FVD depende directamente de su disposición o arreglo; así mismo en la tesis de pregrado de Carlos Robles (UNI) donde se realizó una comparación de la efectividad según la disposición de los FVD se llegó a la misma conclusión.

La disposición de los disipadores fluido viscosos (FVD) son: diagonal, chevron, upper toggle brace y lower toggle brace (ver Fig. N° 1).

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Fig. 1. Disposiciones de disipadores fluido viscoso

Las disposiciones Diagonal y Chevron son las disposicones más comúnmente utilizadas y brindan mayor comodidad en su instalación; sin embargo, estas disposiciones requieren amortiguadores más grandes para garantizar que la deriva sea menor que la permitida, lo que implica que el costo de los disipadores sea mayor. En la disposción Diagonal, el factor de amplificación del desplazamiento relativo entre los dos extremos del amortiguador depende del ángulo de la diagonal que sostendrá el amortiguador, siendo el desplazamiento axial menor que el desplazamiento relative del entrepiso, lo que reduce su eficiencia de disipación de energía. En la disposción Chevron, el disipador en dirección horizontal tiene el factor de amplificación del desplazamiento de uno, puesto que el desplazamiento relative entre los disipadores es igual al desplazamiento relative del entrepiso.  

Las disposiciones Upper Toggle Brace and Lower Toggle Brace fueron propuestas por Taylor Device, las cuales amplifican el desplazamiento y la velocidad en el disipador [1], lo que aumenta el amortiguamiento efectivo y disminuye la deriva, llevando a utilizar un tamaño de amortiguador mucho más rentable. Debido a estas características, los sistemas Toggle Brace están diseñadon para estructuras relativamente rígidas, incluidas las estructuras con muros cortantes o arriostradas.

De acuerdo al estudio de Jenn-Shin Hwang and Yin Nan Huang, el amortiguamiento proporcionado por los disipadores fluido viscoso no lineales toma en cuenta el desplazamiento relative horizontal y vertical entre los dos extremos de los disipadores instalados en el portico, y es igual a:

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donde:

 (fh)j y (fv)j         = factor de magnificación en la dirección horizontal y vertical respectivamente de los disipadores fluido viscosos no lineales.

Los factores de magnificación de acuerdo a la disposición son:

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En las siguientes figuras se muestra los resultados de uno de los estudios de reforzamiento realizados, donde se compara la efectividad de protección sísmica para cada disposición descrita anteriormente:

Los resultados muestran que los daños estructurales se reducen significativamente, pero se logra mayor efectividad con las disposiciones Toggle Brace, tanto en la reducción de la deriva como en el aumento del amortiguamiento viscoso y la disminución de la fuerza del disipador.

Por otro lado, en otros estudios se ha podido observar que con la disposición Chevron Cada Dos Pisos se logra mejores resultados que la disposción Chevron Cada Piso, se logra mayor reducción de la distorsión de entrepiso, mayor aumento del amortiguamiento viscoso, pero con mayor fuerza de los disipadores. Probablemente la efectividad con Chevron Cada Dos Pisos no llegue a superar la efectividad que se consigue con los sistemas Toggle Brace, pero puede ser una alternativa de mayor acceso que estos sistemas, y en muchos casos puede acomodarse mejor a los requerimientos arquitectónicos. Conociendo la efectividad de la disposición de los DFV, la elección de su disposición dependerá además del sistema estructural de la edificación (sobre todo para reforzamiento de edificaciones donde los Toggle Brace son idóneos para edificios con muros de concreto armado), de los requerimientos arquitectónicos y del fácil acceso para su instalación o montaje.