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Dispositivos antisísmicos: qué son, tipos y beneficios

Los dispositivos antisísmicos sirven para mejorar la respuesta sísmica de estructuras nuevas o existentes. Tipos, aplicaciones y ventajas


El objetivo principal del diseño estructural es sin duda la seguridad sísmica de las obras, especialmente si estas se encuentran en zonas de alto riesgo.

Los dispositivos antisísmicos juegan un papel crucial en la mitigación del riesgo sísmico, ya que ofrecen una protección adicional a las estructuras durante un terremoto absorbiendo, disipando o desviando la energía sísmica para reducir la amplitud de las solicitaciones transmitidas a la estructura.

Veamos juntos cuántos y qué tipos de dispositivos de protección sísmica existen.

¿Qué son los dispositivos antisísmicos y qué ventajas ofrecen?

Los dispositivos antisísmicos son componentes o sistemas diseñados para reducir los efectos de un terremoto en edificios, puentes y otras estructuras. Estos dispositivos aprovechan principios de ingeniería para absorber, disipar o desviar la energía sísmica, reduciendo así las tensiones transmitidas a la estructura y mejorando su resistencia a eventos sísmicos (ductilidad estructural).

Existen 3 principales tipos de dispositivos antisísmicos (aisladores sísmicos, disipadores sísmicos, dispositivos de vínculo temporal), cada uno con características y mecanismos de funcionamiento específicos.

Los dispositivos antisísmicos ofrecen una serie de ventajas significativas que contribuyen a mejorar la seguridad y la resiliencia de las estructuras durante un terremoto. Examinemos más de cerca estos beneficios:

  • Mejora de la seguridad estructural: el beneficio más evidente de los dispositivos antisísmicos es la mejora de la seguridad estructural. Estos dispositivos están diseñados para absorber y disipar la energía sísmica, reduciendo así la amplitud de las tensiones transmitidas a la estructura. Esto reduce el riesgo de daños estructurales y el colapso del edificio, garantizando la seguridad de los ocupantes;
  • Reducción de los daños: mediante el uso de dispositivos antisísmicos, es posible reducir significativamente los daños a las estructuras durante un terremoto. Esto significa que los edificios pueden resistir mejor las fuerzas sísmicas sin sufrir daños estructurales irreparables. Esto se traduce en menores costes de reparación y tiempos de inactividad post-sísmica;
  • Continuidad operativa: las estructuras equipadas con dispositivos antisísmicos tienen mayores probabilidades de mantener su funcionalidad durante y después de un terremoto. Esto es especialmente importante para infraestructuras críticas como hospitales, centros de transporte e instalaciones industriales, que deben permanecer operativas incluso en situaciones de emergencia;
  • Prolongación de la vida útil de las estructuras: el uso de dispositivos antisísmicos contribuye a prolongar la vida útil de las estructuras, reduciendo el desgaste y el deterioro causados por los terremotos. Esto significa que las estructuras pueden mantener sus actuaciones a lo largo del tiempo, reduciendo la necesidad de costosas reparaciones y remodelaciones.

¿Cuáles son los principales dispositivos de protección sísmica?

Los dispositivos de protección antisísmica son sistemas tecnológicos cuyo objetivo es potenciar la respuesta sísmica de un edificio de nueva construcción o mejorarla o adaptarla en caso de que se trate de una obra existente.

Las diferentes técnicas de aislamiento sísmico comparten el principio fundamental en el que se basan, que es introducir una discontinuidad a lo largo del desarrollo vertical de la estructura. Introducir una discontinuidad en la estructura permite separarla en diferentes «secciones» y disminuir así la transmisión de las acciones sísmicas a lo largo de su desarrollo vertical.

Las técnicas de protección sísmica se distinguen en:

  • Técnicas de control pasivo: los dispositivos basados en esta técnica se instalan en la base de la estructura, entre los cimientos y la superestructura, lo que permite desacoplar la superestructura del edificio del movimiento del suelo y reducir la transmisión de la energía sísmica;
  • Técnicas de control activo: en este caso, el control activo es garantizado por dispositivos controlados eléctricamente que se activan en caso de un terremoto de intensidad superior a cierto umbral. Al activarse, aplican a la estructura fuerzas sísmicas «dinámicas» de signo opuesto a las del terremoto, contrarrestando y minimizando así las oscilaciones;
  • Técnicas de control híbrido (o mixto): combina el control activo con el pasivo según las necesidades del diseño.

La diferencia entre los dispositivos sísmicos pasivos y activos

En el párrafo anterior hemos introducido los tres macrogrupos en los que se dividen las técnicas de protección sísmica. Ahora veamos más detalladamente en qué se diferencian los dispositivos sísmicos pasivos de los activos y algunos ejemplos concretos de ambas categorías.

Los dispositivos sísmicos activos son tecnologías inteligentes que reaccionan al sismo activándose solo en caso de sacudidas por encima de un umbral determinado. Estos dispositivos desarrollan una fuerza modulada según las aceleraciones, contrarrestando y minimizando las oscilaciones. La característica principal de estos dispositivos, que los diferencia de los dispositivos de control pasivo, es que tienen costes de instalación y mantenimiento reducidos principalmente porque no requieren intervenciones invasivas para ser instalados en el edificio. Algunos de ellos se instalan, por ejemplo, en la cubierta del edificio y realizan un control automático y periódico de su rendimiento.

Los dispositivos sísmicos pasivos, por otro lado, desacoplan la superestructura del edificio del movimiento del terreno, reduciendo la transmisión de la energía sísmica. Dentro de los dispositivos sísmicos de control pasivo se identifican otras dos macro categorías:

    1. Aisladores sísmicos: se aplican en la base de la estructura, se caracterizan por una alta rigidez vertical y una rigidez horizontal limitada. Una estructura aislada sísmicamente es más flexible. Por lo tanto, el período propio de la estructura se desplaza hacia valores más elevados. Las principales tipologías de aisladores sísmicos son:
        • Aisladores elastoméricos;
        • Aisladores deslizantes, incluidos los de péndulo deslizante.

    1. Disipadores sísmicos: tienen la función de disipar la energía sísmica absorbida. Dentro de esta categoría encontramos varias tipologías (viscosos, histéricos y de masa sintonizada);
    2. Dispositivos de vínculo temporal (con fusible o de tipo dinámico): estos dispositivos se utilizan para obligar los movimientos en una o más direcciones según modalidades diferenciadas según el tipo y la magnitud de la acción. Entran en funcionamiento y dejan de actuar al presentarse e interrumpirse los terremotos.

Los dispositivos sísmicos pasivos y la modelización de estructuras aisladas sísmicamente

Durante el diseño de estructuras nuevas con dispositivos sísmicos pasivos, es esencial tener en cuenta varios factores críticos para garantizar la eficacia y seguridad de todo el sistema. A continuación se enumeran algunas consideraciones fundamentales a tener en cuenta:

  • Tipología y característica de los dispositivos sísmicos: la elección de la tipología depende de las características específicas de la estructura, incluida su forma, masa, altura y ubicación geográfica;
  • Integración con otros elementos estructurales: los dispositivos sísmicos deben integrarse de manera armoniosa con los demás elementos estructurales del edificio, como vigas, columnas y cimientos. Es importante considerar los efectos de la presencia de los dispositivos sísmicos en la respuesta global de la estructura a eventos sísmicos y asegurarse de que no haya interferencias con otros componentes estructurales;
  • Análisis y verificación estructural: es fundamental realizar un análisis estructural cuidadoso para evaluar el impacto del sistema de disipación sísmica en toda la estructura. Se requieren verificaciones exhaustivas para garantizar que la presencia de los dispositivos sísmicos no comprometa la integridad estructural o la capacidad de carga del edificio.

El diseño de estructuras requiere una comprensión profunda de las dinámicas sísmicas, las tecnologías de disipación de energía y las normativas del sector. Es fundamental adoptar un enfoque integrado que tenga en cuenta todos los factores mencionados anteriormente para garantizar la máxima eficacia y seguridad del sistema de disipación sísmica.

El diseño estructural es obviamente muy delicado y requiere grandes responsabilidades y conocimientos, especialmente cuando se realiza en zonas de alto riesgo sísmico. El diseño sísmico requiere, de hecho, en primer lugar, la salvaguardia de la vida humana y luego, para algunas construcciones estratégicas como hospitales o edificios destinados a la protección civil, es necesario no solo garantizar la evacuación de las personas, sino también que permanezcan operativos inmediatamente después del sismo.

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