Disipadores por fricción: la tecnología que busca reducir daños en edificios durante un terremoto
Redacción Teleprónter 
Una investigación de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) encontró que los disipadores por fricción pueden aumentar la capacidad de edificios para resistir fuerzas sísmicas y reducir sus desplazamientos durante un terremoto. El estudio fue realizado mediante simulaciones computacionales sobre tres edificios de concreto reforzado de 4, 8 y 12 pisos.
La investigación fue desarrollada por Ángela Bernal Torres, candidata a magíster en Ingeniería – Estructuras, quien evaluó seis modelos de edificaciones equipadas con este tipo de dispositivos y los sometió virtualmente a 11 sismos sintéticos.
Los resultados mostraron que ninguno de los seis modelos llegó al estado de prevención de colapso. En el edificio de ocho pisos, las estructuras con disipadores llegaron a resistir hasta 35 % más fuerza sísmica que el modelo sin estos elementos y registraron hasta 28 % menos desplazamiento en el punto de desempeño.
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En el edificio de 12 pisos, la diferencia fue mayor: la capacidad de resistencia aumentó hasta 43 %, mientras que el desplazamiento se redujo hasta 26 %.
La investigación parte de una diferencia importante entre evitar el colapso de una estructura y conseguir que pueda seguir utilizándose después de un terremoto.
La norma colombiana NSR-10 establece criterios para que las edificaciones puedan soportar movimientos sísmicos fuertes sin colapsar. Para conseguirlo, permite que algunos elementos estructurales se agrieten y se deformen para disipar energía.
El problema aparece después del movimiento. Un edificio puede mantenerse en pie y, aun así, presentar daños que obliguen a evacuarlo o impidan que vuelva a utilizarse normalmente.
“La normativa no nos exige hacer un análisis de desempeño”, explicó Bernal, quien señaló que este tipo de evaluación permite observar de manera detallada cómo comienzan a deteriorarse vigas y columnas durante un sismo.
¿Cómo funcionan los disipadores por fricción?
Los dispositivos estudiados son piezas metálicas que se colocan diagonalmente entre columnas. En su interior tienen placas sometidas a presión que pueden deslizarse cuando las fuerzas producidas por un terremoto alcanzan determinados niveles.
Ese movimiento genera fricción y transforma parte de la energía sísmica en calor. La estructura sigue moviéndose, pero una parte de la energía que podría producir daños es absorbida por el dispositivo.
El sistema no funciona igual que un aislador sísmico. Los aisladores suelen instalarse en la base de una edificación para reducir la transmisión del movimiento del suelo, mientras que los disipadores se incorporan dentro de la estructura.
La tecnología no es completamente nueva en Colombia. La investigación señala que el Hospital El Tunal, en Bogotá, utiliza disipadores desde 1999. Sin embargo, su aplicación todavía no está extendida en el país y la NSR-10 no cuenta con un capítulo específico dedicado a estos dispositivos.
Para realizar las pruebas, Bernal utilizó el programa SAP2000 y tomó como referencia las condiciones de amenaza sísmica de Cúcuta. Los edificios virtuales fueron evaluados mediante dos métodos para determinar la capacidad necesaria de los disipadores.
Uno de ellos utiliza un procedimiento simplificado basado en la fuerza sísmica que recibe cada piso. El segundo emplea un análisis que lleva virtualmente la estructura más allá del momento en que comienza a ceder.
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Este último procedimiento fue adaptado para estudiar disipadores por fricción a partir de una metodología utilizada originalmente con riostras restringidas al pandeo, conocidas como BRB.
Las pruebas utilizaron 11 movimientos sísmicos generados por computador. Estos sismos sintéticos permiten evaluar estructuras bajo determinadas condiciones cuando no existen suficientes registros reales que coincidan con las características requeridas para el estudio.
Los resultados no significan que cualquier edificio pueda incorporar estos dispositivos y quedar protegido frente a un terremoto. La propia investigación plantea que todavía deben realizarse pruebas sobre estructuras de diferentes alturas, configuraciones irregulares, edificios de acero y construcciones existentes.
Uno de los campos que más interés despierta para la investigadora es precisamente el reforzamiento de edificaciones antiguas, especialmente aquellas construidas antes de 1998. En estos casos, los disipadores por fricción podrían estudiarse como una alternativa para mejorar el comportamiento sísmico de estructuras que ya están construidas.
El siguiente reto será comprobar mediante nuevas investigaciones cómo responde esta tecnología en diferentes tipos de edificios y condiciones sísmicas antes de pensar en una aplicación más amplia dentro de las prácticas de diseño y reforzamiento en Colombia.
Acerca del autor
Juan Carlos Vallejo 