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La UPV desarrolla un ladrillo antisísmico

Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) de la Universitat Politècnica de València (UPV) han desarrollado un nuevo dispositivo cuyo diseño y componentes permiten aislar sísmicamente la tabiquería del resto de la estructura del edificio.

Ladrillo Antisísmico

Estructurando ha podido hablar con Francisco J. Pallarés Rubio, Dr. Ing. Caminos, Canales y  Puertos, miembro del equipo que ha ideado el sistema, y nos ha contado en qué consiste este “ladrillo antisísmico”, cómo funciona y cómo puede ser aplicado a las obras actuales. Además nos ha facilitado vídeos y fotos de este sistema en acción en una simulación recreada en el laboratorio.

El problema.

Suele ser habitual que la tabiquería interior que compartimenta las viviendas no sea considerada como un elemento estructural por muchas normativas sismorresistentes, por lo que no suele tenerse en cuenta en los cálculos de diseño de los edificios. Sin embargo, los daños producidos por terremotos en edificios ponen de manifiesto que la tabiquería no estructural tiene una gran influencia en el comportamiento sísmico de un edificio, pudiendo llevar a fallos estructurales no previstos.

Por tanto, parece razonable buscar el aislamiento sísmico de la tabiquería interior respecto la estructura del edificio para evitar su interacción.

Cuando se produce un terremoto sobre un edificio construido a base de pórticos de hormigón armado o metálico, se produce un desplazamiento horizontal relativo entre una planta y la siguiente, denominado comúnmente ‘deriva’ o ‘drift’. La deformación y los esfuerzos que se producen como consecuencia de las fuerzas horizontales introducidas sobre la estructura resistente suelen tenerse en cuenta en los cálculos sísmicos.

Ladrillo antisismico porticos

Deformación de pórtico frente a fuerzas horizontales.

Sin embargo, cuando los pórticos se encuentran rellenos con tabiques de ladrillo o bloque, la estructura global se rigidiza en conjunto y la respuesta sísmica es distinta a la prevista en los cálculos sin considerar la tabiquería interior. La deriva de cada planta produce en los tabiques unas bielas de compresión cuyos extremos terminan en la cabeza y base de los pilares que conforman cada marco cerrado.

Ladrillo antisismico porticos 2

Deformación del pórtico coaccionado por la tabiquería interior. Izqierda: Bielas diagonales de compresión actuando sobre cabeza y base de columnas. Derecha: Daños habituales en pilares y tabiquería.

Estas bielas diagonales van alternando entre las cuatro esquinas de los marcos según se desarrolla el sismo, y son capaces de producir unas peligrosas y no previstas roturas por cortante en las cabezas de los pilares, como se ha constatado en muchos terremotos, además de dañar considerablemente los tabiques.

daños en pilares por sismo

Izqda: Rotura por cortante en cabeza pilar debida a biela de compresión por sismo. Dcha: Rotura en cabeza de pilar por efecto de corte de la tabiquería (bielas diagonales) y tabique dañado.

El invento.

Con la utilización del sistema desarrollado por la UPV y bautizado como “SISBRICK,” dispositivo aislador sísmico, se permite la deformación del pórtico estructural sin la coacción total de la tabiquería, por lo que se dificulta la aparición de las peligrosas bielas diagonales de compresión y el pórtico se comporta de manera similar a como se ha calculado sin la interacción de la tabiquería.

Ladrillo antisismico 2

Se facilitan así los giros de los nudos y que se puedan desarrollar los modos de fallo en estado límite último previstos en la fase de diseño con los modernos métodos de cálculo basados en la formación de rótulas plásticas.

Ladrillo antisismico porticos 3

Deformación del pórtico ante fuerzas horizontales utilizando ladrillo aislador sísmico SISBRICK. Protección de pilares y tabiques.

Adicionalmente, las tensiones en el tabique se reducen al dificultarse la formación de bielas de compresión, por lo que se protege el tabique y se reducen pérdidas económicas y humanas asociadas a roturas de tabiquería.

¿Cómo funciona?

Este dispositivo aislador sísmico, con forma de ladrillo cerámico o bloque convencional, posee unas características mecánicas que le permiten absorber movimientos relativos entre el tabique de ladrillo convencional y la estructura del edificio, al tiempo que posee propiedades ortótropas siendo capaz de resistir cargas en la dirección deseada. Con esta absorción de movimientos y presentando menor rigidez que el tabique de ladrillo y la estructura del edificio, dificulta la formación de las bielas diagonales de compresión que causan los daños en las cabezas y bases de los pilares, y daños en el tabique.

Ladrillo antisismico porticos 2

Reducción de daños en columnas y tabiques utilizando dispositivo aislador sísmico

Este “ladrillo antisísmico”  se pone en obra de la manera tradicional, como si de un ladrillo cerámico o bloque se tratara. El tabique se realiza con los materiales habituales usando la técnica convencional, y se dispone un número reducido de elementos en localizaciones clave del tabique para conseguir el aislamiento sísmico deseado.

De este modo el sistema se encarga de absorber los movimientos relativos entre el tabique y la estructura del edificio, protegiendo los pilares del cortante introducido por las bielas diagonales de compresión, y reduciendo las tensiones en los tabiques.

Ladrillo antisismico 1

El sistema de aislamiento sísmico está formado por dos tipos de elementos. Elementos que van en contacto con los pilares (en azul en las figuras), que permiten la absorción de movimientos horizontales, y elementos que van en contacto con las vigas (en rojo en las figuras), que permiten la absorción de movimientos verticales.

Ladrillo antisismico porticos 5

Posibles configuraciones en función del tamaño de tabique y grado de aislamiento.

Igualmente se puede usar  este ladrillo antisímico en el caso de tabiquería no completa para evitar la formación de pilares cortos (podéis ver lo que les pasa a los pilares cortos durante los sismos en nuestro post: “Verdades y mitos de los pilares cortos“).

Ladrillo antisismico porticos 6

Izqda) Creación de pilar corto y daño en el mismo por tabiquería incompleta. Dcha) Protección de pilares cortos utilizando SISBRICK.

Pedimos a Francisco J. Palladés que nos enseñara cómo funcionaba su invento y no solo nos dio toda esta información, si no que nos enseñó como funciona en el laboratorio.

En el laboratorio de la UPV se ha ensayado varios tabiques con y sin este “ladrillo antisísmico”. Se ha aplicado a un pórtico la misma serie de cargas cíclicas que van incrementando su amplitud hasta que el tabique falla.

ensayo ladrillo antisismico

El resultado lo podemos ver en el siguiente vídeo:

En el vídeo podemos apreciar de forma comparativa dos pórticos que ante carga cíclica creciente se deforma y cómo el de pórtico sin el sistema antisísmico (el de la izquierda) rompe mucho antes que el lo tiene (a la derecha).

Estado del tabique ensayado sin el sistema antisísmico

Por último, queremos dar las gracias a Francisco J. Palladés pos toda la información que nos ha brindado para la realización del artículo. Más información del sistema en la página  http://sisbrick.com/

SISBRICK

 


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José Antonio Agudelo Zapata

Ing. Caminos, Canales y Puertos y Máster de Estructuras por la Universidad de Granada. Cofundador y responsable de Estructurando.net

5 Responses to La UPV desarrolla un ladrillo antisísmico

  1. Agustín Valencia dice:

    La cualificación sísmica se consigue con cualquier mezcla de cementos y áridos? Se requerirá algún procedimiento validado para su aplicación? Suena raro para el mundo de la obra, pero no para lo que conozco de cualificación sísmica…

  2. Anónimo dice:

    No hay estructura antisismica, el concepto correcto es sismoresistente.

    • Aunque el concepto “antisísmico” estoy de acuerdo que no es el apropiado, ya hace mucho tiempo que se admitió ese termino para designar a las estructuras sismorresistentes. Se suele usar mas para ocasiones de marketing como es el caso.
      Un saludo.

  3. Eduardo Guedes Duarte dice:

    Enhorabuena Estruturando

  4. Juan Eduardo Gonzalez Mejia. dice:

    Es un buen elemento para estructuras aporticadas, como alternativa a otros detallados de los elementos no estructurales. Sin embargo para el sistema estructural de muros confinados, donde la rigidez lateral como dice su nombre la da el muro confinado podría generar deformaciones excesivas teniendo en cuenta las pequeñas secciones de los elementos de confinamiento.

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