Análisis comparativo sísmico entre un sistema con aisladores de núcleo de plomo y con disipadores de energía de fluido viscoso en una institución educativa en Tacna, 2024

Abstract

Este trabajo presenta un análisis comparativo del comportamiento estructural de un edificio de concreto armado bajo tres enfoques de mitigación sísmica: sin dispositivos de disipación, con disipadores de energía y con aislamiento sísmico. Se utilizó un modelo estructural que incluyó un aislador de núcleo de plomo con un diámetro exterior de 455 mm, una altura de 39,8 cm, y 50 capas de goma, así como sistemas de disipadores de energía de fluido viscoso. Los resultados de desplazamientos sísmicos indicaron que, en la dirección X, el edificio sin medidas de mitigación experimentó un desplazamiento máximo de 25 cm, mientras que el edificio con disipadores de energía mostró un desplazamiento de 10 cm, y el edificio con aislamiento sísmico alcanzó solo 6 cm. Esto evidencia una reducción significativa del 76% en los desplazamientos del edificio con aislamiento en comparación con el edificio sin medidas, y una disminución del 60% en el edificio con disipadores. En cuanto a las fuerzas sísmicas, el edificio empotrado experimentó fuerzas de hasta 3000 tonf, en comparación con 1800 tonf para el edificio con disipadores y solo 1200 tonf para el edificio con aislamiento. El análisis de propiedades modales reveló que el período de vibración del edificio sin mitigación fue de 0,423 segundos, mientras que el edificio con disipadores mostró un período de 0,232 segundos, y el edificio con aislamiento tuvo un período de 1,037 segundos, lo que indica una mejora en la flexibilidad estructural en el último caso. Los resultados demuestran que la incorporación de aisladores sísmicos es la opción más efectiva para reducir desplazamientos y fuerzas sísmicas en edificios de concreto armado. Mientras que los disipadores de energía ofrecen una mejora significativa respecto a las estructuras sin mitigación, los aisladores presentan un rendimiento superior en términos de desacoplamiento del movimiento sísmico, evidenciado por sus reducidos desplazamientos y fuerzas internas. Estos hallazgos sugieren que, para instituciones educativas y otros edificios críticos, la implementación de sistemas de aislamiento podría ser la mejor estrategia para asegurar la integridad estructural y la seguridad de los ocupantes durante eventos sísmicos.