Autor: Ing. Enrique Martínez Romero Fecha: 1992-06-04

1. LF-Jffl«4Z, M**
ACADEMIA MEXICANA DE INGENIERIA
Comisión de Especialidad de Ingeniería Civil
LA DISIPACION PASIVA DE ENERGIA Y SU
APLICACION A LAS ESTRUCTURAS
Trabajo de Ingreso presentado por:
Ing. Enrique Martinez Romero, M. Sc.
Ciudad de México, Junio 11, 1992

2. de los muros de rigidización, como por los incre-
mentos en los momentos de volteo sísmico.
RESUMEN:
La mayor parte de los Códigos de Diseño
Sísmico señalan que las estructuras deben ser
capaces de absorber las demandas extraordinarias
que provocan los temblores incursionando dentro
del rango inelástico de sus materiales, es decir,
haciendo uso de las reservas últimas de la
estructura. Dicha filosofía de diseño implica que
en el caso de sismos fuertes las estructuras
admitan ciertos daños sin llegar al colapso, toda
vez que la forma más común para que se disipe
la energía liberada por los sismos es mediante el
trabajo inelástico de sus nudos, o ductilidad del
sistema.
Los daños estructurales producidos por los
sismos suelen por lo general corregirse mediante
el reforzamiento y rigidización de las superes-
tructuras dañadas, muchas veces improvisando
soluciones y alternativas que en ocasiones no
podrán garantizar la seguridad de la estructura,
principalmente por el hecho de ignorarse a fondo
la magnitud del daño recibido, y por carecer de
los elementos que permitan conocer de igual
manera las condiciones de la estructura original.
Las nuevas tecnologías han encontrado con-
veniente que la disipación de energía durante un
sismo, la desarrollen elementos independientes
de la estructura en los cuales se concentre el
daño y el mismo sea totalmente controlable.
Existen básicamente dos formas de disipación
pasiva de energía aplicables a los edificios: a) la
externa, mediante el uso de aisladores de base
colocados entre la cimentación y la superestruc-
tura, o bien mediante amortiguadores exteriores
a la misma y b) la interna, mediante la incor-
poración de amortiguadores de la estructura, que
proporcionan además una rigidez adicional a los
sistemas estructurales.
Es por ello que la incorporación de los ele-
mentos disipadores de energía en las estructuras
dañadas ha estado siendo estudiada con enorme
interés por investigadores y profesionistas como
una alternativa promisoria para proveer a las es-
tructuras dañadas de una serie de elementos en
donde se localice una gran disipación de energía,
sin comprometer a la que por comportamiento
inelástico (ductilidad), tenga que disipar la es-
tructura original.
Estos sistemas de reforzamientos imponen a
las cimentaciones condiciones más severas que
las originales, que les demandan un reacondi-
cionamiento tanto por el enorme peso adicional
INTRODUCCION
El presente trabajo describe el concepto de
disipación pasiva de energía y su aplicación a los

3. 2
sistemas estructurales en distintas zonas de alta
sismisidad, ejemplificando su uso en obras en el
Distrito Federal y en el Litoral del Pacífico de la
República Mexicana.
Los dos tipos de disipadores de energía que
se tratan adelante, presentan ventajas importantes
para la construcción sismoresistente, principal-
mente cuando se trate de construcciones clasi-
ficadas como esenciales (tipo A), o bien cuando
las mismas han sufrido algún grado de daño es-
tructural y necesitan repararse para cumplir con
los requisitos de códigos de diseño más estrictos
que los que sirvieron para su diseño.
En ambos casos tanto "los aisladores de base"
como los "amortiguadores", concentran en forma
mayoritaria, el trabajo inelástico del conjunto es-
tructural, conservando en gran medida al resto de
la estructura, trabajando dentro del rango lineal-
mente inelástico y consecuentemente, evitando la
degradación de su resistencia por este concepto.
Sin embargo, basta que algunos elementos
estructurales trabajen inelásticamente, como es el
caso de los elementos disipadores de energía
antes mencionados, para que el análisis estructu-
ral que se realice deba hacerse con herramientas
muy sofisticadas que toman en cuenta las dife-
rentes relaciones esfuerzo-deformación de los
distintos materiales que componen la estructura,
en los distintos rangos de su comportamiento, de
manera que cuando unos cedan inelásticamente a
un determinado nivel de esfuerzo, otros más
tomen la carga adicional en lo que se conoce
como una redistribución plástica de los esfuer-
zos. Así, aquellos elementos que incursionan en
su rango inelástico estarán sobrellevando mayo-
res deformaciones bajo carga casi constante y
desarrollando un trabajo interno que se conoce
como energía disipada.
Por ello, la realización de este tipo de análisis
estructural no-lineal, conlleva no solo complica-
ciones significativas en su ejecución, sino en la
interpretación de sus resultados, los cuales re-
quieren de serias reflexiones y enjuiciamientos
críticos para lograr entender cabalmente el fenó-
meno físico de la forma en que se disipa la ener -
gía en el sistema estructural, cuidando de manera
especial que aquellas zonas que incursionen en el
rango inelástico de los materiales, rio propicien
la formación de mecanismos que conduzcan a
pérdidas de estabilidad local o global que incidan
en una resistencia estructural menor que la espe-
rada.
Actualmente la ingeniería estructural cuenta
con poderosas herramientas de cómputo y sofis-
ticados programas de análisis y diseño capaces de
resolver complejas formulaciones matemáticas y
manejar los abultados archivos de datos que los
análisis no lineales en el dominio del tiempo
plantean. Gracias a ello, el desarrollo de esta
nóvel práctica de la ingeniería sismoresistente ha
ido encontrando aceptación, pero al mismo tiem-
po planteando nuevos e interesantes problemas,
al tratar de implementar en casos reales, con
buen juicio e imaginación, los resultados
numéricos y la información obtenida de las
investigaciones y los ensayes en el laboratorio.

4. 3
Al discutir aquí todo lo anterior, los concep-
tos, las bases de cálculo, los anájisis matemáti-
cos, la interpretación de los resultados, la imple-
mentación física de estas técnicas a casos reales,
los problemas encontrados y las soluciones ma-
nejadas, el autor espera aclarar sOmeramente
algunas de las principales interrogantes que a
priori se plantean en esta poderosa tecnología,
que está llamada a ser quizás, la mayor apor-
tación de la ciencia al desarrollo de la construc-
ción sismoresistente moderna.
DISIPACION PASIVA DE ENERGIA
EXTERNA E INTERNA
El concepto de la disipación pasiva de ener-
gía es simple. Los sismos son una expresión de
la forma en que la tierra disipa sus cambios de
energía interna. Siendo en esencia energía libe-
rada por los acomodamientos de las capas o
placas terrestres, los sismos se transmiten desde
su lugar de origen mediante ondas de distintas
características a través del terreno, afectando a
todos los elementos constructivos que por nece-
sidad se apoyan en el mismo.
Así, estos objetos, que para fines ingenieriles
llamaremos edificaciones, reciben esta energía y
tienden a liberarla de la mejor manera posible,
por lo general la mayor parte de ella la liberan en
la forma más simple para ellos, que es por medio
del trabajo inelástico de su sistema sismoresis-
tente, o ductilidad, y por el resquebrajamiento y
deterioro de sus componentes no diseñados para
resistir los sismos, llamados también elementos
no estructurales. Este tipo de liberación de ener-
gía es difícil de valorar y controlar y desafor-
tunadamente no siempre resulta el más conve-
niente para fines económicos, ya que involucra
un determinado grado de daño reparable o no,
que bien puede poner a la estructura en cuestión
fuera, temporal o permanentemente, del servicio
para el cual fue creada.
Existen otras formas en que las estructuras
disipan la energía de los sismos, tales como por
amortiguamiento, por el movimiento en sí del
conjunto estructural (energía cinética) y por el
comportamiento elástico de sus materiales. La-
mentablemente estos tipos de energía no repre-
sentan valores significativos [1].
Se trata pues de proveer a las estructuras de
una serie de elementos o dispositivos suplemen-
tarios tales que su función sea precisamente la de
liberar en forma prioritaria la energía que las
estructuras reciben cuando se exitan sísmica-
mente. Esta función la deben realizar de manera
independiente del sistema estructural, y en lo
posible, antes de que éste desarrolle trabajo
inelástico por las sobrecargas sísmicas.
Cuando estos elementos son activados
únicamente por las fuerzas sísmicas, se dice que
la energía que disipa es pasiva; cuando se activan
mediante activadores especiales operados por
servomecanismos inerciales que se disparan auto-
máticamente con los sismos y producen efectos
contrarios a éstos, se dice que la disipación de
energía se activa. Para fines de este trabajo se

5. tratará solamente del primero de estos tipos, es
decir, de la disipación pasiva de energía.
Los elementos disipadores de energía se
agregan a la estructura en dos formas; externa-
mente e internamente. En este trabajo se ana-
lizan solamente aquellos el autor ha tenido expe-
riencias; los aisladores de base y los disipadores
a base de placas de acero flexionadas. Otros
tipos de disipadores se discuten con amplitud en
otros trabajos [2].
AISLADORES DE BASE
Estos dispositivos permiten absorber la ma-
yor parte de los movimientos de terreno en un
sismo, haciendo que los mismos transmitan sola-
mente una fracción de los impulsos sísmicos a la
superestructura y consecuentemente de las fuer-
zas sísmicas generadas por el movimiento iner-
cial de las masas del edificio.
El concepto de "aislar" las estructuras de los
efectos sísmicos, ha inquietado a los investiga-
dores, ingenieros en estructuras y constructores
desde hace varias décadas, habiéndose desarro-
llado diferentes tipos y sistemas de "aislamiento"
sísmico, los cuales han sido tratados en detalle
por otras fuentes [3,4].
En lo que respecta a este trabajo, se tratará
solamente de los aisladores de base formados por
una serie de capas con láminas de acero colo-
cadas horizontalmente, y separadas entre sí por
un componente ahulado a base de neopreno que
le da al aislador su resistencia ante cargas verti-
cales y su flexibilidad a las cargas horizontales.
Las placas antes mencionadas son atravesadas en
su centro por un núcleo vertical de plomo, como
material resilente, el cual al ser deformado por
cortante proporciona una disipación de energía
substancial como se aclara más adelante.
Los aisladores antes mencionados tienen la
virtud de "filtrar" las ondas sísmicas que se pro-
ducen en el terreno, dejando pasar solamente una
parte de las mismas a la superestructura. Así, el
grueso de la energía sísmica se disipa a través de
la deformación lateral de estos aisladores, defor-
mación que desde luego les produce un trabajo
inelástico muy significativo, según lo demuestran
los ciclos histeréticos estables que los caracte-
rizan . [Figura 11.
Una consecuencia directa del trabajo del ais-
lador de base, consiste en alargar considera-
blemente el periodo natural del edificio no
aislado, llevandolo a zonas en donde las acele-
raciones espectrales son reducidas, y consecuen-
temente las fuerzas inerciales que producen
resultan de menor cuantía. Adicionalmente a este
defasamiento importante del periodo y su con-
secuente reducción en las aceleraciones, se
presenta una reducción adicional de las mismas
por virtud del trabajo inelástico de los aisladores.
La figura 2 expresa con claridad esta situación en
forma genérica.
El autor ha estudiado el efecto de la
colocación de aisladores de base en unos edifi-

6. 5
cios ubicados en la Costa del Pacífico, regiones
de reconocida alta sismisidad, en las que los
efectos sísmicos se caracterizan por sacudidas
violentas de corta duración, y de altas frecuen-
cias, y el efecto de los aisladores de base ha sido
notablemente benéfico.
Se debe puntualizar sin embargo, que el
beneficio es tanto mayor mientras el periodo de
las estructuras es del orden de 1.0 segundos, o
menor, en virtud de que el efecto del defasaje
que se logra con el aislamiento de base resulta
más dramático en estos edificios que en los de
mayor periodo.
No obstante la afirmación anterior, se pre-
sentan también beneficios de importancia en
edificios con periodo mayor a 1.0 segundos,
sobre todo cuando las características de estos edi-
ficios son tales que acentúan los efectos de la
torsión. Sin embargo, se debe garantizar que no
se presenten tracciones en los aisladores bajo
ninguna de las condiciones de carga, situación
que limita su aplicación a edificios donde el mo-
mento de volteo no provoque tales fuerzas de
tracción, ya que los aisladores de base no los
pueden manejar por sí solos.
Por ejemplo, el caso de un edificio de varios
niveles escalonados, presenta por naturaleza, tor-
siones sísmicas de importancia, en virtud de la
migración nivel a nivel de los centros de masa y
los centros de rigidez. En estos casos, se pueden
dosificar aisladores de base más rígidos y resis-
tentes debajo de las columnas de las zonas altas y
variar la rigidez de los aisladores en forma re-
ductiva gradual hacia las columnas de las partes
bajas, de manera de ir disminuyendo la torsión
del edificio. [5]
Las figuras 3a y 3b nos muestran en pers-
pectiva los modelos matemáticos de un edificio
escalonado fijo (3a) y aislado (3b). Las figuras
4a y 4b nos muestran las configuraciones defor-
madas en perspectiva y en planta correspon-
dientes al tercer modo de vibración cuando las
columnas están fijas a la cimentación en tanto
que las figuras 5a y 5b muestran la configuración
correspondiente del mismo edificio, cuando el
mismo se encuen-tra apoyado sobre aisladores de
base.
Resulta punto de comparación de las figuras
4 y 5 que la distorsión o deformaciones relativas
entre los pisos y las deformaciones totales del
edificio son significativamente mayores en el
caso del edificio fijo a la cimentación. Igualmen-
te puede observarse que la mayor cantidad de la
deformación del edificio aislado durante un sis-
mo se produce precisamente en los aisladores de
base y consecuentemente en ellos también se
presenta la mayor disipación de energía.
La figura 6 nos muestra para el caso particu-
lar del edificio antes mencionado, las acelera-
ciones espectrales y los periodos del edificio sin
aislar y aislado. De su observación parece evi-
dente el beneficio del aislamiento sísmico, ya
que permite diseñar a la estructura con bajos
niveles de las aceleraciones sísmicas, y con
coeficientes de comportamiento sísmico reduci-
dos, para evitar los complejos detalles de arma-

7. 6
dos que las construcciones con mayor valor de
estos coeficientes demandan según los reglamen-
tos actuales.
Resulta claro también que un edificio con
aisladores de base debe tener detalles cuidado-
samente estudiados que desliguen la superestruc-
tura de la cimentación. Estos detalles afectarán a
líneas electromecánicas, hidráulicas y sanitarias
del edificio, que demandarán conexiones flexi-
bles. De igual manera, se deben tomar provi-
dencias en los fosos de elevadores que se pro-
yectan por debajo del nivel de los aisladores;
dichos elementos suelen colgarse de los entre-
pisos del primer nivel (por lo general la planta
baja) y guardar las holguras necesarias con los
elementos de la cimentación adyacente.
Se ha encontrado que el ahorro que se logra
en la superestructura es del mismo orden que el
gasto que representa el suministro de los aisla-
dores y el "piso adicional" que es necesario cons-
truir a partir de la cimentación.
No debe perderse de vista que los aisladores
de base no deberán tomar tensiones originadas
por el volteo sísmico, situación que limita la
altura y esbeltez de los edificios que los lleven.
En resumen la gran ventaja de estos inno-
vadores elementos constructivos utilizados ya en
otras partes del mundo tales como en los Estados
Unidos de América, Nueva Zelanda, Japón y
Francia por mencionar algunos paises, se basa en
la premisa que la estructura puede ser sustan-
cialmente desligada de los potencialmente dañi-
nos movimientos sísmicos. El desacoplamiento
de la estructura de las vibraciones del terreno que
se logra con los aisladores sísmicos, reduce el
nivel de respuesta de la estructura, comparati-
vamente a la que tendría si sus bases estuvieran
fijas a la cimentación.
Consecuentemente se logra la enorme ventaja
de poder entonces diseñar la superestructura para
un reducido nivel de cargas sísmicas sin que este
hecho afecte el grado de protección y confia-
bilidad sísmica del edificio. Una consecuencia
directa del desacoplamiento logrado con el aisla-
miento sísmico es el defasamiento fundamental
de la estructura a dos o más veces el periodo
fundamental de una estructura convencional de
base fija y el beneficio que esto conlleva.
Vale la pena mencionar que la rigidez de los
aisladores sísmicos debe ser tal que no se active
su deformación bajo cargas de viento, sino sola-
mente al recibir las exitaciones sísmicas violen-
tas.
Para los análisis preliminares se puede lograr
un análisis lineal que rinda resultados lo suficien-
temente aproximados a los que conllevaría un
análisis no lineal, utilizando un modelo mate-
mático de la estructura en la cual se representan
los aisladores de base como una columna ficticia
fija a la cimentación y articulada al primer piso
de la estructura, cuyas propieda-des elásticas
corresponden a las características de deformabi-
lidad de los aisladores.

8. 7
00
Las diferencias entre este tipo de análisis
simplificado y el análisis no lineal son tales que
justifican con creces su utilización. Sin embar-
go, no debe soslayarse la importancia de realizar
un análisis no lineal del conjunto para verificar
su correcto comportamiento.
Los aisladores sísmicos del tipo que se ha
descrito anteriormente han sido utilizados con
excelentes resultados no solo en edificio nuevos,
sino en edificios existentes importantes que de-
ban garantizar su seguridad estructural ante
sismos de mayor intensidad que la que sirvió
para su diseño original. Tal es el caso del
edificio Sede de los Laboratorios Rockwell en
San Fernando, CA, el cual recientemente fue
reforzado mediante la adición de aisladores de
base en cada una de sus columnas y el refor-
zamiento integral de su fachada exterior, a inane-
ra de "tubo". Lo peculiar de este reforzamiento
que mereció un premio internacional como obra
sobresaliente de ingeniería civil, consistió en que
los aisladores se colocaron a mitad de la altura
del primer piso, mientras el edificio estaba en
ocupación; esta difícil tarea se logró apuntalando
debidamente los contornos de cada columna
durante la operación de recorte con una sierra de
mano en su longitud de aproximadamente 1.0 m,
lo suficiente como para introducir en esa espacio
al aislador sísmico y relegar la carga de
apuntalamiento dejarlo descansando sobre el
mismo. [6]
sismo cuya intensidad sea equiparable al de un
sismo de 300 años de periodo de recurrencia.
COSTOS DE CONSTRUCCION
Los aspectos a considerar en un estudio de
factibilidad del costo de una estructura con disi-
padores pasivos de energía respecto a una con-
vencional son tanto de carácter técnico como
desde luego, económico. Los primeros han sido
tratados someramente en este trabajo, por lo que
nos enfocaremos a los segundos.
a) Estructuras aisladas sísmicamente
El potencial de ahorro en costo en el sistema
estructural de un edificio o de un puente aislado,
es función de dos aspectos principales: el nivel
de sismos para el cual se diseña la estructura
aisla-da, respecto al que sirve para diseñar la
conven-cional, y la ubicación del plano donde se
instalen los aisladores (sótano, planta baja, a
media altura entre la planta baja y el primer piso,
etc ... ).
En cuanto al primero de estos aspectos, se
comprende que la filosofía de los Códigos y
Reglamentos de diseño sísmico se puede enfocar
a lo siguiente:
Mediante este tipo de reparación se logró que
el edificio en cuestión pueda resistir sin daño un
1.- La estructura se diseña para resistir un
temblor "de diseño" de periodo de recurrencia

9. 8
determinado, con un daño moderado, que impli-
que costos de reparación aceptables.
II. - La estructura se diseña para resistir tem-
blores más intensos que el "de diseñó", sin que
ocurran pérdidas humanas. La estructura pudiera
entonces recibir daños que se consideran no repa-
rables económicamente.
III.- La estructura se diseña para resistir tem-
blores con un periodo de recurrencia de aproxi-
madamente una tercera parte del periodo de recu-
rrencia del temblor "de diseño", sin daños.
La intensidad del temblor "de diseño" se
selecciona de manera de limitar la posibilidad de
excedencia durante el periodo de vida útil de la
estructura en un valor que depende de la impor-
tancia de la estructura en sí; por ejemplo en el
caso de los puentes muy importantes, la proba-
bilidad de excedencia es de 30 porciento. Para
una vida útil de 100 años, que es el valor que
usualmente adoptan la mayoría de las autoridades
oficiales de caminos, el periodo de recurrencia
equivalente sería de 300 años.
En nuestros reglamentos se utiliza para estas
estructuras, llamadas esenciales, o tipo "A", un
factor de 1.5 para incrementar las ordenadas es-
pectrales del temblor "de diseño".
Los reglamentos que demandan altos niveles
del sismo de diseño para estructuras esenciales,
por lo general conllevan requisitos de diseño que
penalizan muy significativamente la resistencia
del sistema estructural y que conducen a sobre-
costos de importancia en la superestructura y en
la cimentación. Estos sobrecostos, en la mayoría
de los casos son lo suficientemente elevados
como para permitir justificar por si solos el costo
de los aisladores de base y del entrepiso adicional
que se requiere inmediatamente por encima de
las líneas de los aisladores. Cuando los Códigos
de diseño, son menos estrictos y demandan
menores niveles de diseño, como es el caso del
Uniform Building Code (UBC) que se emplea en
gran parte de los Estados Unidos de Norteamé-
rica, no se logra totalmente este objetivo; sin
embargo, en tales casos deben ponderarse el
costo que pudiera representar otros beneficios
tales como no interrumpir la operación y funcio-
nalidad del edificio aislado después de un gran
sismo, el cancelar prácticamente el daño no
estructural y desde luego, el estructural, el evitar
el daño a su contenido y el reducir las primas de
los seguros contra terremoto, entre otros facto-
res.
La figura 7 nos muestra dos opciones para
ubicar el nivel donde se colocarán los aisladores
de base; en el primer caso, cuando se colocan
inmediatamente sobre la cimentación, se requiere
un entrepiso adicional, mientras que en el
segundo caso, los aisladores van sobre las colum-
nas que nacen del sótano, e inmediatamente por
debajo del entrepiso de la planta baja. En este
último caso, no se requiere del entrepiso adicio-
nal, pero las columnas hay que diseñarlas para
transmitir la carga latera!, empotradas en la
cimentación.

10. Los sobrecostos que inducen las holguras
entre el terreno y la estructura, tales como las
conexiones flexibles especiales para tuberías,
drenajes y acometidos eléctricos, los detalles par-
ticulares de los acabados arquitectónicos para
permitir el movimiento relativo de la estructura
aislada respecto al terreno, los fosos de eleva-
dores y escaleras "colgados" del primer nivel
aislado, deben sin duda considerarse en los
análisis económicos, como costos adicionales al
propio de los aisladores.
Un análisis detallado de estos costos se ofrece
en la referencia 18, la cual trata varios casos de
edificios donde estos aisladores de base fueron
colocados con beneficios económicos globales
que justificaron con creces su instalación.
No debemos soslayar el hecho de que una de
las dificultades mayores que presentan al com-
parar las relaciones costo-beneficio de las estruc-
turas aisladas sísmicamente con respecto a las
convencionales, es la enorme diferencia de su
comportamiento sísmico y la seguridad que ofre-
cen al reducir positivamente el daño por sismos
de 4 a 7 veces el estimado para las estructuras
convencionales.
Otro factor sin duda definitivo para decidir
sobre la opción de instalar la protección sísmica
que ofrece el aislamiento de base, es la impor-
tancia de mantener operativas las instalaciones de
un determinado edificio, donde la logística
institucional del usuario así lo demande de
manera indiscutible. Sin embargo, aún en estos
casos de tan alta prioridad resulta siempre una
tarea ardua y difícil, el convencer a las auto-
ridades y propietarios del inmueble del beneficio
que reporta una tecnología novel y todavía no
probada lo suficientemente como para creer en
ella a pié juntillas. Este impedimento puede ser
lo suficientemente infranqueable, como para que
se rechace la idea de utilizar el aislamiento sísmi-
co. Lo mismo sucede por cierto, en el caso de la
instalación de los llamados amortiguadores sísmi-
cos o disipadores de energía. La siempre gran
interrogante de que puedan funcionar tan bien
como han funcionado en los laboratorios y mesas
vibratorias en donde han sido probadas exhaus-
tivamente, engendra la no despreciable posibi-
lidad de cierto grado de fracaso, casi imposible
de desvanecer. Esta situación conduce a desgas-
tantes reuniones de trabajo donde se hace acopio
de un sinnúmero de evidencias técnicas y cientí-
ficas que apoyan el beneficio de los sistemas
disipadores de energía, pero que por lo general
son presentados a personal administrativo y téc-
nico poco experto dudoso de tomar decisiones,
por lo que sería deseable que las presentaciones
se hicieran a otro tipo de personal capaz de
apreciar y "sentir" los beneficios que aporta esta
tecnología. Esta situación bien difícil de ponde-
rar, pero que incuestionablemente existe, puede
ser lo suficientemente poderosa como para can-
celar de un plumazo toda una labor técnica cui-
dadosa y detallada del equipo de trabajo que pro-
ponga esta alternativa.
AMORTIGUADORES/DISIPADORES DE
ENERGIA
Este tipo de elementos sirve para disipar in-
ternamente la energía que absorbe una estructura

11. 'o
durante la ocurrencia de un sismo, suplantando
en gran un porcentaje a la energía que la estruc-
tura disipa por trabajos inelásticos del sistema
estructural, o ductilidad, la cual como antes se
menciona está asociada en un buen número de
casos al daño estructural.
un comportamiento histerético estable a distintas
frecuencias y en diferentes números y ciclos de
carga. Las figuras 8, 9 y 10 presentan un proto-
tipo de amortiguador ADAS, la forma en que
por lo general se instalan en un edificio, y sus
ciclos histeréticos obtenidos en el laboratorio.
Existen varias formas de disipadores de ener-
gía, entre los cuales se encuentran los de fricción
[7] los de material elastomérico [8] y los de
placa de acero flexionado, [9]. Entre estos último
grupo se han estado probando en México con
buenos resultados de laboratorio unos elementos
con la forma de una doble J, que al formar aros
alargados en una dirección son deformados preci-
samente en esa dirección para desarrollar un
trabajo histerético que disipa la energía. [10]
Otro tipo de disipadores a base de placa
flexionada son los que utilizan placas en forma
de X, que se deforman fuera de su plano para
producirles esfuerzos de fluencia que al alternar-
se en direcciones opuestas describen asimismo
ciclos histeréticos estables [11]. Estos elementos
llamados ADAS (Added Damping and Stiffness
Elements) [12] suelen llevar el nombre genérico
de "amortiguadores" y han sido ensayados por el
autor en algunos edificios de la Ciudad de
México con el objeto de mejorar sus respuestas
sísmicas y seguridad estructural. [13], [14], [15].
Las características de dichos elementos disi-
padores de energía han sido ya descritos en abun-
dante literatura existente [16] y [17], por lo que
no se redundará en este aspecto. Estos elementos
han sido probados en el laboratorio demostrando
El beneficio principal que proporcionan estos
elementos, consiste en formar una primera línea
de defensa sísmica que al activarse disipe en
forma histerética una gran parte de la energía
sísmica, y conserve a la estructura original tra-
bajando dentro de sus rangos elásticos en la ma-
yor parte de sus puntos. Así se conserva el tra-
bajo inelástico de la estructura como una reserva
última, generalmente para casos de sismos autén-
ticamente extremos.
Adicionalmente se beneficia la estructura que
recibe estos disipadores de energía por el hecho
de que los sismos incrementan sustancialmente el
amortiguamiento interno de un 2 ó 5 % hasta un
20 y 25 %, según resultados de los análisis efec-
tuados sobre edificios implementados con estos
elementos. Lo anterior resulta de principal im-
portancia para aquellos que han sufrido daños
por sismos anteriores y que fueron asimismo di-
señados con reglamentos menos estrictos que los
actuales.
No debe soslayarse el problema que repre-
senta el análisis no lineal de la estructura y la
implementación física de estos disipadores en las
estructuras
El primero, tal y como se dijo para el caso de
los aisladores de base, representa análisis muy

12. 11
laboriosos que demandan de cómputo poderoso y
de computadoras rápidas y de gran capacidad.
Asimismo, los análisis se hacen una y otra vez ya
que es indispensable lograr ciclo tras ciclo la ma-
yor uniformidad posible en las ductilidades de
cada nivel del edificio.
En cuanto al segundo de estos aspectos, las
dificultades de instalar los disipadores de energía
en un edificio determinado se incrementan cuan-
do no existen planos y cuando el edificio no se
puede desocupar durante su reparación.
En cuanto al costo de estos elementos se
refiere, podemos mencionar que de los casos es-
tudiados por el autor, se puede obtener un pro-
medio de $130,000.00 a $150,000.00 por metro
cuadrado, más del orden de $200,000.00 a
$250,000.00 por metro cuadrado por concepto
de los contravientos metálicos que los contienen,
y su fijación a la estructura. Este costo incluye
algunos reforzamientos que se requiere hacer en
ciertas columnas donde confluyen los contravien-
tos. Por lo general este reforzamieto conduce a
evitar refuerzos importantes en la cimentación de
los edificios.
La figura 11 nos muestra el caso de un
espectro de respuesta registrado en suelo blando
con 5% y 30% de amortiguamiento, notándose
substanciales reducciones en las orde-nadas
espectrales para el caso de gran amortigua-
miento.
La figura 12 nos muestra palpablemente el
beneficio de los amortiguadores ADAS insta-
lados en un edificio de 14 niveles, al reducir
notablemente los desplazamientos laterales.
EL FUTURO DE LOS SISTEMAS QUE
EMPLEAN LA DISIPACION PASIVA DE
ENERGIA
Resulta interesante pensar cual será el devenir
del desarrollo de los sistemas que emplean la
disipación pasiva de energía, como argumento
contundente para mejorar la respuesta sísmica de
los sistemas estructurales.
Por una parte necesitamos enfocar nuestra
atención al tratar de entender una teoría que no
nos resulta del todo evidente, pero que sí hace
sentido... "Si lo que se libera en los movimientos
es energía; energía pura, . . .entonces, todos los
elementos que de alguna manera se ligan al
suelo; al terreno, están manifestándose como
sujetos que absorben esta energía y que por lo
tanto tratan de liberarla de la mejor manera posi-
ble, independientemente de que ésta represente o
no daño estructural y/o daño a un contenido ma-
terial o también en ocasiones, . . . humano, sin que
ésto implique necesariamente el daño físico a las
personas..."
Este entendimiento tiende a nacer; sin duda,
en las aulas de las instituciones de educación
superior...

13. 12
Aquí hacemos un paréntesis para reflexionar
en algunos temas relacionados con la educa-
ción...
difícil y comprometida área del quehacer huma-
no.
Por lo general los programas de estudio del
nivel Licenciatura se enfocan a, la teoría y forma-
ción fundamental. La filosofía académica se ha
abocado por lo general a proveer de un buen
fundamento que prepare al ingeniero para ejercer
su profesión en un entorno muy amplio, de gran
flexibilidad de conceptos . . . esto es; en un entor-
no realmente universitario ... ! Así, la compren-
sión cabal de los fenómenos naturales y la
aplicación práctica de sus conocimientos se ha
considerado parte de la responsabilidad de quien
emplea a tales educandos profesionalmente.
Otro motivo de reflexión es que durante por
lo menos 30 años de educación institucional, se
han venido reduciendo las horas de crédito en los
cursos del nivel licenciatura que se enfocan a la
disciplina de la ingeniería estructural y a su prác-
tica profesional, resultando desde luego evidentes
su falta de conocimiento y comprensión de los
Códigos y Reglamentos inherentes a la seguridad
estructural.
Por ello se requiere implementar cursos
específicos que aborden el diseño sismoresisten-
te, especialmente en los lugares que se pueden
considerar sísmicamente activos. Con ello se lo-
grará no solo un mejor entendimiento del fenó-
meno sísmico, sino también de una concientiza-
ción a la necesidad de una preparación más pro-
funda y fundamental sobre la responsabilidad
profesional de quien pretende ejercer en esta
Los estudios especiales relacionados con el
diseño sismoresistente de las edificaciones y el
entendimiento cabal del fenómeno sísmico, son
absolutamente indispensables en los lugares don-
de los temblores se hacen sentir con una frecuen-
cia agobiante.
Los terremotos presentan retos permanentes a
todas las disciplinas ingenieriles que están rela-
cionados con las estructuras, su función social y
humana, su ciclo económicamente útil y su fun-
ción estratégica.
Los ingenieros civiles deben por ello com-
prender a fondo su función social en lo tocante a
la mitigación del daño sísmico en las edifica-
ciones y obras civiles; prepararse, instruirse y
estar alertas ... ; muy alertas de las nuevas tenden-
cias del diseño sisrnoresistente, que desafiarán las
teorías más tradicionales y ortodoxas que preten-
den lograr con su implementación, una mejor
protección del ser humano ante los sismos inten-
sos, y una mayor economía y aplicabilidad de los
sistemas estructurales confiables y seguros.
Una forma de aprendizaje que trasciende a la
academia, es sin duda la experimentación y la
implementación de instrumentos de medición en
los edificios que se refuercen con disipadores de
energía.

14. 13
El monitoreo de estos instrumentos y la ob-
servación cuidadosa del comportamiento medido
de estos edificios, nos traerá sin duda grandes
enseñanzas que nos permitan entender mejor su
funcionamiento y calibrar las teorías empleadas
en su dosificación.
El intercambio de experiencias entre quienes
estudien esta apasionante rama de nuestra pro-
fesión, quienes investigan estos sistemas disi-
padores de energía y quienes los implementan y
los construyen, vendrá a contribuir enormemente
en el desarrollo de estos sistemas y sus uso
eficiente, eficaz, económico y seguro en las
edificaciones del mañana.
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FIGURA 1.- DIAGRAMAS HISTERETICOS FUERZA-DESPLAZAMIENTO,
PARA AISLADORES DE BASE
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FIGURA 2.- FUERZAS SISMICAS

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PERIODO f (SEO)
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FIGURA it ESPECTRoS 1.)E RESPUESTAS 1ARA LA ESTACION SCT
DEL TEMI31,0R DE MEXJCO I)E 1085, COMPONENTE (E—W).

21. 7
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Fig. 4b.- Planta
FIGURA 4.- EDIFICIO FIJO, FIGURA DEFORMADA SEGUN EL MODELO NO. 3

22. L
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Fig. 5b.- Planta
FIGURA 5.- EDIFICiO AISLADO, FIGURA DEFORMADA SEGUN EL MODO NO. 3

23. FIGURA 7.- COLOCAC1ON DE AISLADORES
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Fig. 71)
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FIGURA 6. - ESPECTROS DE RESPUESTA CON LOS PERIODOS DE LOS
EDIFICIOS FIJO Y AISLADO
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FIGURA ¿lb. ELEMENTO ARAS - ELEVACION FRONTAL
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DESPLAZAMiENTO (PULGADAS)
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CARGA
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1.20 --
7
FIGURA W. CURVAS E.JI1MPLIFICATORIAS I)E l-IIS'I' ERESIS OBTENIDAS
EX 1' E Rl M E NTA EM E NT E.