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ISSN 0254-0770 / e-ISSN 2477-9377/ Depósito legal pp 197802ZU38
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
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DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA
VOLUMEN 45 SEPTIEMBRE - DICIEMBRE 2022 NÚMERO 3
REVISTREVISTA
A TÉCNICA
• ACTUALIDAD IBEROAMERICANA
• PERIODICA
• BIBLAT
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 45, Nº 3, Septiembre - Diciembre, 2022, 185-200
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 45, No. 3, Septiembre - Diciembre, 2022.
Influencia Estructural de Disipadores SLB para Muros
Desacoplados en Estructuras de Concreto Armado y
Arriostramientos en Estructuras Metálicas
Jorge Alexander Brito-Tapia , Ramiro Alejandro Terán-Coloma ,
David Patricio Guerrero-Cuasapaz*
Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Politécnica Salesiana. Quito, Ecuador.
*Autor de correspondencia: dguerrero@ups.edu.ec
https://doi.org/10.22209/rt.v45n3a05
Recepción: 29 de junio 2022 | Aceptación: 27 de julio de 2022 | Publicación: 01 de septiembre de 2022
Resumen
Los disipadores Shear Link Bozzo (SLB) actúan en el rango no lineal con el fin de generar una deformación
en el dispositivo, previniendo daños estructurales en las edificaciones, por tal motivo, es importante realizar un
análisis no lineal tiempo-historia mínimo con tres eventos sísmicos representativos del Ecuador, y así obtener las
características fundamentales de cada estructura, conociendo el comportamiento sismorresistente de los dispositivos
en el país. Es por ello que, en el presente estudio se realizó un análisis comparativo no lineal tiempo-historia usando
disipadores de energía SLB frente a métodos constructivos tradicionales, tanto en concreto armado como en
estructura metálica, con el fin de determinar qué sistema presenta un mejor comportamiento con dichos dispositivos.
De esta manera, se modelaron dos edificios con diferentes características arquitectónicas, que generaron un total de
ocho estructuras; cuatro de ellas en concreto armado y cuatro en estructura metálica, de las cuales dos
correspondieron a estructura con método tradicional y dos con la implementación de disipadores SLB. Los resultados
que se generaron en ambos sistemas constructivos, demuestran que los disipadores de energía SLB disminuyen
dichas características fundamentales, principalmente el cortante máximo de piso, donde la reducción fue mayor al 75
% en ambos casos.
Palabras clave: análisis no lineal; análisis tiempo-historia; curvas histeréticas; muros desacoplados; Shear Link
Bozzo.
Structural Influence of SLB Dissipators for Decoupled Walls
in Reinforced Concrete Structures and Bracing in Metal
Structures
Abstract
Shear Link Bozzo (SLB) dissipators act in the nonlinear range in order to generate a deformation in the
device, preventing structural damage in buildings, for this reason, it is important to perform a nonlinear time-history
analysis with at least three events seismic representative of Ecuador, and thus obtain the fundamental characteristics
of each structure, knowing the seismic behavior of the devices in the country. That is why, in the present study, a
non-linear time-history comparative analysis was carried out using SLB energy dissipators compared to traditional
construction methods, both in reinforced concrete and in metallic structures, in order to determine which system
presents a better behavior. with these devices. In this way, two buildings with different architectural characteristics
were modeled, which generated a total of eight structures; four of them in reinforced concrete and four in metallic
structure, of which two corresponded to structure with traditional method and two with the implementation of SLB
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dissipators. The results that were generated in both construction systems show that SLB energy dissipators reduce
these fundamental characteristics, mainly the maximum floor shear, where the reduction was greater than 75% in
both cases.
Keywords: decoupled walls; hysteretic curves; nonlinear analysis; Shear Link Bozzo; time-history analysis.
influência Estrutural de Dissipadores SLB para Paredes
Desacopladas em Estruturas de Concreto Armado e
Contraventamento em Estruturas Metálicas
Resumo
Os dissipadores Shear Link Bozzo (SLB) atuam na faixa não linear de forma a gerar uma deformação no
dispositivo, evitando danos estruturais nas edificações, por esta razão, é importante realizar uma análise temporal não
linear com pelo menos três eventos sísmicos representativos do Equador, e assim obter as características
fundamentais de cada estrutura, conhecendo o comportamento sísmico dos dispositivos no país. Por isso, no presente
estudo, foi realizada uma análise comparativa não linear tempo-histórica utilizando dissipadores de energia SLB em
comparação com métodos construtivos tradicionais, tanto em concreto armado quanto em estruturas metálicas, a fim
de determinar qual sistema apresenta melhor comportamento . com esses dispositivos. Dessa forma, foram
modelados dois edifícios com características arquitetônicas diferentes, o que gerou um total de oito estruturas; quatro
deles em betão armado e quatro em estrutura metálica, dos quais dois corresponderam a estrutura com método
tradicional e dois com implementação de dissipadores SLB. Os resultados gerados em ambos os sistemas
construtivos mostram que os dissipadores de energia SLB reduzem essas características fundamentais,
principalmente o cisalhamento máximo do piso, onde a redução foi superior a 75% em ambos os casos.
Palavras-chave: análise não linear; análise de histórico de tempo; curvas histeréticas; paredes dissociadas; Shear
Link Bozzo.
Introducción
Los dispositivos Shear Link Bozzo (SLB) son artefactos que permiten disipar energía mediante un
mecanismo metálico de plastificación. Están conformados por un pórtico que no permite la transferencia de cargas
axiales, convirtiéndolos en un mecanismo óptimo de disipación para ser utilizados en diversos sistemas
constructivos, como son: sistemas duales, pórticos flexibles con muros desacoplados y sistemas arriostrados con
acero. También resultan ser eficaces debido a su alta capacidad de disipación, reemplazo y fiabilidad (Figura 1)
(Quispe y García, 2019; Cervantes y Albrizzio, 2020).
Figura 1. Fotografía de un disipador SLB (Shear Link Bozzo).
Brito-Tapia et al. 187
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Un método constructivo para la implementación de estos dispositivos en estructuras de concreto armado es a
través de muros desacoplados (Figura 2A), los cuales están formados por un sistema aporticado constituido en su
interior por un muro con juntas en sus capas laterales y superior, lo que ayuda a controlar la respuesta sísmica,
evitando así daños estructurales, además; mantiene su integridad luego de un evento sísmico, mientras que en
estructura metálica, se presenta el uso de arriostres concéntricos (V invertida) de acero conectados al dispositivo
(Figura 2B), que no permite la transferencia de cargas axiales debido a que la unión superior se considera como una
zona panel, por lo que se concentra la no linealidad de las conexiones (Bozzo et al., 2015; Enciso, 2019).
Figura 2. Esquema de sistemas constructivos con disipadores SLB: Shear Link Bozzo. (A) Muro desacoplado, (B)
Arriostres concéntricos (V invertida).
Estos dispositivos al ser una innovación en el diseño clásico de las estructuras, se basan en la ductilidad e
híperestatismo, aportando a la estructura rigidez y ductilidad, ya que al momento que suceda un evento sísmico de
gran magnitud, actuarán en el rango no lineal, ocasionando cierta deformación en el dispositivo y así reduciendo el
riesgo de que la estructura sufra daños significativos, por lo tanto, la conexión SLB trabaja como una rótula plástica
que puede ser ubicada según el criterio del diseñador (FEMA 356, 2000; FEMA 440, 2005; ASCE/SEI, 2022). El
análisis dinámico no lineal tiempo-historia es el método más aproximado al comportamiento real que va a tener la
estructura frente una acción sísmica, a través de registros reales o sintéticos obtenidos a partir de modelos sintéticos,
para conocer la respuesta sísmica de una estructura (Núñez, 2017).
En este estudio se buscó definir en qué tipo de estructura los disipadores de energía SLB presentan un mejor
comportamiento dinámico no lineal, mediante la simulación de dos edificaciones con sus respectivas características
geométricas, en concreto armado y en estructura metálica, utilizando el método convencional frente al uso de
dispositivos SLB en cada sistema antes mencionados, definiendo que sistema constructivo se comporta mejor el
dispositivo.
Materiales y Métodos
Se modeló dos tipos de edificaciones con diferentes características, que permitió determinar el impacto de
los dispositivos SLB, tanto en los sistemas constructivos de concreto armado como de estructura metálica. En el
sistema de concreto armado el análisis comparativo se realizó utilizando muros de corte en el sistema tradicional
frente el uso de muros desacoplados con dispositivos SLB, mientras que en el sistema de estructura metálica, se
dispusieron arriostres concéntricos en el sistema tradicional con respecto al uso de arriostres con disipadores SLB.
En la Tabla 1 se muestran las características geométricas generales de las dos estructuras analizadas, mientras que en
la Figura 3 se presentan los modelos estructurales en cada sistema constructivo, realizados con un programa de
análisis estructural comercial (Etabs, 2018).
Tabla 1. Parámetros geométricos de las edificaciones para su respectivo modelado.
Características geométricas
Edificio 1
Edificio 2
Altura entrepiso (m)
3,42
3,42
Altura total (m)
13,68
23,94
Número de niveles
4
7
Área planta tipo (m2)
455,05
575,80
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Concreto armado
Estructura metálica
Edificio 1
Edificio 2
Edificio 1
Edificio 2
Figura 3. Modelos tipo estructurales en Etabs de cada sistema constructivo (Etabs, 2018). Muros de concreto
armado: color rojo, arriostres concéntricos: diagonales.
Los edificios modelados fueron diseñados para el uso residencial, con ubicación en la ciudad de Esmeraldas
(Ecuador), en un suelo tipo “D” con un factor de reducción de R= 8: La concepción de la planta tipo del edificio 1
fue irregular, mientras que la del edificio 2 fue regular, con la finalidad de analizar la incidencia de la irregularidad
en cuanto al uso de dispositivos SLB (NEC, 2015). Los componentes de los edificios en concreto armado
correspondieron a: columnas, vigas principales, losas nervadas, mientras que en la estructura metálica se compuso
de: columnas, vigas principales, vigas secundarias, viguetas y losa con placa colaborante de acero A-653 SS40. En la
Tabla 2 se resumen las propiedades de los materiales para ambos sistemas.
Tabla 2. Propiedades asumidas de los materiales para la modelación de las estructuras.
Concreto armado
Estructura metálica
Material
Valor
Material
Valor
f’c (MPa)
23,54
f’c (MPa)
23,54
fy (MPa)
412
fy (MPa)
250
γ concreto (KN/m3)
23,54
γ concreto (KN/m3)
23,54
γ acero (KN/m3)
76,98
γ acero (KN/m3)
76,98
E (GPa)
4,7 √f’c
E acero (MPa)
200000
f’c: resistencia a la compresión del concreto, fy: límite de fluencia del acero, γ: peso específico, E:
módulo de elasticidad.
Modelos estructurales utilizando concreto armado
Este sistema estructural trabajó como un pórtico especial resistente a momentos para los dos métodos
constructivos, en el caso del sistema tradicional se utilizó muros de corte de 20 cm de espesor mientras que en el
segundo sistema de muros desacoplados con dispositivos SLB el espesor es de 15 cm (ACI 318, 2008). En la Tabla 3
se presenta el respectivo análisis de carga empleado en las estructuras de concreto armado para los dos edificios,
cuyo uso responde a una vivienda con losa inaccesible en la terraza.
Muros desacoplados
Los muros desacoplados no permiten que se trasmitan fuerzas axiales hacia las columnas, debido a la
separación que tienen de la misma; también brindan anclaje para los dispositivos SLB, aportan rigidez lateral y
resistencia a fuerzas cortantes producidas por eventos sísmicos (Enciso, 2019). En la Tabla 4 se muestra el
procedimiento y el cumplimento del método directo en el edificio 1, que consiste en encontrar un dispositivo SLB
que satisfaga las condiciones de corte (V2), ya que cada disipador posee una fuerza de plastificación (Fy) que
contrarresta estos efectos de corte, de donde se obtuvo la índice demanda/capacidad (D/C), que debe ser menor o
igual a 1,5 para que no se sobredimensione el dispositivo (Bozzo et al., 2019). Este procedimiento se realizó también
para el edificio 2.
Brito-Tapia et al. 189
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Tabla 3. Análisis de carga vertical para el modelado de los edificios 1 y 2 (concreto armado).
Planta tipo
Losa inaccesible
Descripción de pesos
Unidad (kN/m2)
Descripción de pesos
Unidad (kN/m2)
Losa nervada (25 cm)
3,81
Mampostería
0,06
Mampostería
1,96
Masillado
0,17
Masillado (2 cm)
0,43
Enlucido (2 cm)
0,17
Enlucido (2 cm)
0,43
Recubrimiento (2 cm)
0,54
Recubrimiento (2 cm)
0,43
Instalaciones
0,15
Instalaciones
0,15
Carga muerta permanente
1,08
Carga muerta permanente
3,40
Carga viva losa inaccesible
0,98
Carga viva vivienda
1,96
Carga total
2,06
Carga total
9,18
Peso propio
2,94
Peso propio
2,94
Tabla 4. Proceso de diseño de los dispositivos SLB por el método directo del edificio 1-nivel 4.
Iteración inicial
Iteración final
Control
Link
V (kN)
SLB
Fy (kN)
V (kN)
SLB
Fy (kN)
D/C
Nivel 4
K13
133,88
SLB3 6_2/3,25
10,95
145,73
SLB3 15_3
126,10
1,16
OK
K14
135,50
SLB3 6_2/3,25
10,95
148,14
SLB3 15_3
126,10
1,17
OK
K19
127,36
SLB3 6_2/3,25
10,95
110,77
SLB3 10_5
112,20
0,99
OK
K20
133,09
SLB3 6_2/3,25
10,95
172,02
SLB3 15_3
126,10
1,36
OK
K27
110,63
SLB3 6_2/3,5
10,17
116,37
SLB3 10_5
112,20
1,04
OK
K28
110,82
SLB3 6_2/3,5
10,17
116,83
SLB3 10_5
112,20
1,04
OK
K5
184,61
SLB3 6_2/2,5
14,24
181,29
SLB3 15_3
126,10
1,44
OK
K6
214,43
SLB3 6_2/1,5
23,73
210,66
SLB3 15_4
149,70
1,41
OK
V: cortante dispositivo, Fy: fuerza de plastificación, SLB: dispositivo Shear Link Bozzo, D/C: índice
demanda/capacidad.
En la Tabla 5 se especifica el procedimiento de diseño del método iterativo inverso del edificio 1, que tiene
como fin reducir el tamaño del dispositivo SLB mediante el control de las deformaciones que se generen en el
disipador, y el control por corte. Para cumplir estos controles mencionados, se hizo uso del índice
demanda/capacidad (D/C) para el control por corte (debe encontrarse entre 1,4 y 1,1 para no sobredimensionar el
disipador); mientras en el control de deformaciones se parte de la rigidez inicial del dispositivo (K) y se compara con
una deformación ficticia calculada (Kf). Este procedimiento se aplicó para el edificio 2 (Aguiar, 2016).
Tabla 5. Proceso de diseño de los dispositivos SLB por el método indirecto del edificio 1-nivel 4.
Link
SLBf
V2
(kN)
D/C
Dy
(cm)
SLBF
V2
(kN)
D/C
SLBr
K1
(kN/cm)
Kf
(kN/cm)
Nivel 4
K13
SLB3 15_3
148,98
1,18
0,08
SLB3 15_2
149,03
1,18
ok
SLB3 15_3
1961,47
1661,11
K14
SLB3 15_3
151,39
1,20
0,08
SLB3 15_2
151,45
1,20
ok
SLB3 15_3
1961,47
1704,05
K19
SLB3 10_5
149,70
1,33
0,07
SLB3 15_2
148,70
1,33
ok
SLB3 15_3
1961,47
1702,24
K20
SLB3 15_3
158,70
1,26
0,08
SLB3 15_2
157,70
1,25
ok
SLB3 15_3
1961,47
1803,67
K27
SLB3 10_5
128,01
1,14
0,10
SLB3 10_4
134,32
1,20
ok
SLB3 15_2
1571,47
1183,76
K28
SLB3 10_5
128,83
1,15
0,10
SLB3 10_4
135,40
1,21
ok
SLB3 15_2
1571,47
1184,85
K5
SLB3 15_3
160,46
1,27
0,13
SLB3 10_3
160,13
1,27
ok
SLB3 10_5
1237,80
1120,67
K6
SLB3 15_4
201,10
1,34
0,12
SLB3 10_5
200,69
1,34
ok
SLB3 15_2
1571,47
1348,12
V2: cortante dispositivo, Dy: deformación dispositiva, K1: rigidez inicial, Kf: rigidez ficticia, SLBf: disipador Shear
Link Bozzo ficticio, SLBr: disipador Shear Link Bozzo real, D/C: índice demanda/capacidad.
Influencia Estructural de Disipadores SLB 190
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Curva histerética
El comportamiento que presentan los dispositivos SLB corresponde a la curva histerética idealizada del
disipador de energía metálico o histerético estable, propuesto por Wen en 1976. El modelo de Wen se compone de
una fuerza restauradora que recurre a las variables de desplazamiento en el eje de las abscisas y de una variable
adimensional en z; la curva se genera a partir de la disipación de energía que presentan los dispositivos SLB, a causa
de la plastificación que sufre frente a la acción de un evento sísmico cuando ingresa al rango no lineal (Quispe y
García, 2019). En la Figura 4 se muestra la curva histerética idealizada de Wen, que representa el comportamiento
del dispositivo SLB.
Figura 4. Modelo de plasticidad para la deformación uniaxial de un elemento NLINK (conocido en el programa
estructural) propuesto por Wen (Bozzo et al., 2019). J: eje de la fuerza restauradora, d: eje de los desplazamientos, f:
fuerza aplicada.
La curva histerética generada a partir de un análisis no lineal tiempo-historia del evento sísmico de
Pedernales de magnitud 7,8 del disipador SLB (LINK) K6, donde se asignó un dispositivo SLB3 30_2, se presenta
en la Figura 5, el cual genera un corte máximo de 339,82 kN con un desplazamiento de 2,07 cm.
Figura 5. Curva histerética generada del sismo de Pedernales link K6 (SLB3 30_2), edificio 1.
Modelos estructurales utilizando estructura metálica
El sistema estructural empleado fue un pórtico especial resistente a momento con arriostramientos
concéntricos (AISC 341, 2010). Para la ubicación de los dispositivos SLB en estructura metálica se optó por la
solución de diagonales V invertida, que trata de emplear tubos metálicos rectangulares o cuadrados, conectándose al
pórtico mediante el disipador de energía. En la parte superior se deja una junta entre las diagonales y el disipador, de
tal forma que solo trabaje por fuerzas horizontales y no por cargas verticales, de esta manera, la conexión no sufre
degradación significativa después de varios ciclos de carga, demostrando ser una conexión estable (Mena, 2019). En
la Tabla 6 se muestra el respectivo análisis de carga empleado en estructura metálica.
Brito-Tapia et al. 191
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 45, No. 3, Septiembre - Diciembre, 2022.
Tabla 6. Análisis de carga vertical para el modelado de los edificios 1 y 2 (estructura metálica).
Planta tipo
Losa inaccesible
Descripción de pesos
Unidad (kN/m2)
Descripción de pesos
Unidad (kN/m2)
Losa Deck (7 cm)
2,18
Mampostería
0,06
Mampostería
1,96
Gypsum
0,20
Gypsum
0,20
Recubrimiento (2 cm)
0,54
Recubrimiento (2 cm)
0,43
Instalaciones
0,15
Instalaciones
0,15
Carga muerta permanente
0,94
Carga muerta permanente
2,74
Carga viva losa inaccesible
0,98
Carga viva vivienda
1,96
Carga total
1,92
Carga total
7,55
Peso propio
0,51
Peso propio
0,51
Análisis no lineal tiempo historia
La norma ecuatoriana de la construcción propone este método como complemento del diseño estático o
lineal espectral. El análisis tiempo-historia se realiza con registros de eventos sísmicos, los cuales deben ser
escalados a partir del espectro de diseño de cada edificio, mediante el uso mínimo de datos de 3 eventos sísmicos
(NEC, 2015). Así, en la presente investigación se utilizó el sismo de Pedernales magnitud 7,8: primera réplica del
sismo de Pedernales magnitud 6,7 y segunda réplica del sismo de Pedernales magnitud 6,9 (RENAC, 2021).
En las Figuras 6A y 6B se presentan los acelerogramas de la componente horizontal este y horizontal norte,
respectivamente, después de aplicar una depuración de los datos del registro (Seismo Signal, 2016). Para la
aplicación de estos registros sísmicos fue necesario realizar una depuración de datos del registro, realizando un
filtrado de valores y una corrección por línea base, que se aplica cuando los datos reportados por el equipo se
desplazan de la línea cero de la componente de la aceleración (Guerrero y López, 2019). De esta manera, el filtrado
de datos permite eliminar los errores que afectan a los acelerogramas de estudio, que son causados principalmente
por el ruido (Erazo y Vargas, 2020). Posteriormente, se procedió a realizar un escalado de los mismos en función del
espectro de diseño de los edificios, con el fin de que las señales sísmicas y la forma espectral fueran compatibles. En
la Figura 7 se presenta el resultado de escalar los acelerogramas aplicados para el presente estudio en el edificio 1,
con el sistema constructivo de concreto armado.
Figura 6. Acelerogramas del sismo de Pedernales sentido este (A) y norte (B) (RENAC, 2021).
Influencia Estructural de Disipadores SLB 192
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 45, No. 3, Septiembre - Diciembre, 2022.
Figura 7. Escalado de acelerogramas en función del espectro de diseño edificio 1 (Seismo Signal, 2016).
Resultados y Discusión
Para realizar la comparación entre los dos sistemas constructivos descritos en la sección anterior, con la
implementación de los dispositivos SLB, se generaron los resultados de los parámetros principales para el diseño
estructural, como son: periodos de vibración, derivas inelásticas, desplazamientos, fuerzas cortantes de piso y energía
actuante en la estructura. A continuación, se explica cada uno de ellos.
Periodos de vibración
A partir del análisis modal espectral, se obtuvieron los resultados de los periodos de vibración, tanto en
concreto armado como estructura metálica. En la Tabla 7 se observa que el edificio 1 presentó un aumento en los
periodos de vibración, pasando de ser de 0,353 seg en el sistema tradicional de concreto armado con muros de corte,
a 0,510 seg con muros desacoplados; de igual manera para el método constructivo de estructura metálica se vio un
aumento de 0,449 a 0,573 seg del método tradicional a la implementación de dispositivos SLB.
Tabla 7. Resultados de los periodos de vibración en concreto armado edificios 1 y 2.
Concreto armado
Estructura metálica
Tipo
Modo
Periodo (seg)
UX
UY
Tipo
Modo
Periodo (seg)
UX
UY
Edificio 1
Muro de corte
1
0,353
0,603
0,000
Arriostres
1
0,449
0,000
0,811
2
0,296
0,000
0,746
2
0,421
0,743
0,000
3
0,204
0,147
0,000
3
0,297
0,102
0,000
Disipadores
SLB
1
0,510
0,673
0,000
Arriostres
con SLB
1
0,573
0,778
0,000
2
0,413
0,000
0,751
2
0,569
0,000
0,802
3
0,315
0,102
0,001
3
0,408
0,068
0,000
Edificio 2
Muro de corte
1
0,591
0,000
0,715
Arriostres
1
0,881
0,000
0,778
2
0,538
0,713
0,000
2
0,790
0,771
0,000
3
0,383
0,000
0,000
3
0,518
0,000
0,000
Disipadores
SLB
1
0,767
0,000
0,763
Arriostres
con SLB
1
1,100
0,000
0,780
2
0,731
0,759
0,000
2
0,955
0,781
0,000
3
0,527
0,001
0,001
3
0,648
0,000
0,001
UX: porcentaje de la masa desplazada en el eje x-x, UY: porcentaje de la masa desplazada en el eje y-y, SLB:
disipador Shear Link Bozzo.
Brito-Tapia et al. 193
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 45, No. 3, Septiembre - Diciembre, 2022.
El uso del dispositivo SLB en los sistemas constructivos de concreto armado y estructura metálica presenta
inconvenientes en los periodos fundamentales de vibración, debido a que la conexión tipo peine desacopla el
dispositivo con la estructura, y aumenta los periodos en cada edificio, pero su implementación ayuda a controlar la
torsión en planta con relación a los métodos tradicionales planteados (Enciso, 2019).
Derivas inelásticas
La norma delimita la deriva inelástica máxima a 0,02 (2 %) (NEC, 2015). En la Figura 8 se detallan los
resultados de derivas inelásticas por piso con el análisis no lineal, para estructuras de concreto armado de tipo
convencional con muros de corte y con la implementación de conexiones SLB en muros desacoplados, a su vez; en
la Figura 9 se muestran las derivas inelásticas en estructura metálica del tipo convencional con un valor máximo de
derivas de 0,0181 en el edificio 2, y con el uso dispositivos SLB con diagonales tipo Chevron con valor máximo
0,0101 para el mismo edificio. Por su parte, en la Figura 10 se presenta la comparación en derivas inelásticas
máximas de piso para los edificios 1 y 2, en los dos sistemas constructivos antes mencionados.
Figura 8. Derivas inelásticas en concreto armado. (A) edificio 1, (B) edificio 2.
Figura 9. Derivas inelásticas en estructura metálica. (A) edificio 1, (B) edificio 2. SLB: disipador Shear Link Bozzo.
Influencia Estructural de Disipadores SLB 194
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 45, No. 3, Septiembre - Diciembre, 2022.
Figura 10. Análisis comparativo de derivas de máximas de piso de los edificios 1 y 2.
Tal como se visualiza en la Figura 10, el sistema constructivo de concreto armado presentó una reducción
de derivas con el uso de muros desacoplados del 37,94 % en el sentido X-X y 24,38 % en el sentido Y-Y, con
respecto a los muros de corte para el edificio 1. En el sistema constructivo de estructura metálica se presentó una
reducción de derivas con la implementación de conexiones SLB en diagonales Chevron del 30,76 % en el sentido X-
X y 23,81 % en el sentido Y-Y, frente al uso de diagonales convencionales. En tanto que en el edificio 2 el sistema
constructivo de concreto armado presentó una reducción de derivas con el uso de muros desacoplados del 48,04 % en
el sentido X-X y 18,10 % en el sentido Y-Y, con respecto a los muros de corte. A su vez en el sistema constructivo
de estructura metálica se presentó una reducción de derivas con la implementación de conexiones SLB en diagonales
Chevron del 61,65 % en el sentido X-X y 44,05 % en el sentido Y-Y, en comparación con las diagonales Chevron.
Las derivas inelásticas son una de las características que presentan una mejora con el uso de dispositivos
SLB, ya que permiten una reducción de este parámetro en comparación a los métodos tradicionales. Así, se pudo
diferenciar en esta investigación que el sistema constructivo de concreto armado tiene un mejor comportamiento en
el edificio 1, en comparación al edificio 2, donde el desempeño es mejor en estructura metálica (Cervantes y
Albrizzio, 2020).
Desplazamientos
En la Figura 11 se presentan los desplazamientos laterales por piso para el caso de estructura de concreto
armado convencional con un valor máximo de derivas de 0,0364 m en el edificio 2, y con el uso de disipadores SLB
con un valor máximo de derivas de 0,0157 m para el mismo edificio, mientras que la Figura 12 se muestran los
valores para la estructura metálica convencional y con la conexión SLB. Por su parte, en la Figura 13 se detalla la
comparación entre los desplazamientos máximos de piso para los edificios 1 y 2, en los dos sistemas constructivos
antes mencionados.
Se puede observar en la Figura 13 que los modelos de concreto armado del edificio 1 aplicando muros
desacoplados con conexiones SLB, presentaron una reducción en desplazamientos máximos del 43,08 % en el
sentido X-X y 26,58 % en el sentido Y-Y, con respecto al método tradicional. A su vez, en el sistema de estructura
metálica con conexiones SLB con arriostres Chevron, se presentó una reducción del 31,61 % en el sentido X-X y
29,28 % en el sentido Y-Y, en comparación al uso exclusivo de arriostres Chevron. En el caso del edificio 2, en el
sistema constructivo de concreto armado con el uso del dispositivo SLB, se observó una reducción de
desplazamientos máximos del 56,96 % en el sentido de X-X y del 33,20 % en el sentido Y-Y, frente al uso de muros
de corte. En cuanto al sistema constructivo de estructura metálica, se presentaron reducciones del 29,28 y 54,72 % en
los sentidos X-X e Y-Y, respectivamente, frente al uso de arriostres convencionales.
Brito-Tapia et al. 195
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 45, No. 3, Septiembre - Diciembre, 2022.
Figura 11. Desplazamientos máximos de piso en estructura concreto armado. (A) edificio 1, (B) edificio 2.
Figura 12. Desplazamientos máximos de piso en estructura metálica. (A) edificio 1, (B) edificio 2. SLB: disipador
Shear Link Bozzo.
Figura 13. Análisis comparativo de desplazamientos máximos de piso de los edificios 1 y 2.
Como consecuencia de la mejoría en el parámetro de derivas inelásticas también se presenta una reducción
en los desplazamientos con el uso de los disipadores de energía SLB en ambos sistemas constructivos, ya que el
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sistema de concreto armado fue el que presentó una reducción mayor en este parámetro en comparación al sistema de
estructura metálica (Mena, 2019).
Cortantes máximos
En la Figura 14 se muestran los cortantes por piso generados por la acción del evento sísmico más crítico
para el sistema de concreto armado. A su vez, en la Figura 15 se incluyen los cortantes obtenidos a través de las
modelaciones en el programa de análisis estructural, para el sistema de estructura metálica con un valor máximo de
38486,83 kN en el edificio 2, y con los métodos constructivos convencionales encontramos un valor máximo de
4553,87 kN. De la misma manera, en la Figura 16 se presenta la comparación entre los cortantes máximos de piso
para los edificios 1 y 2, en los dos sistemas constructivos antes mencionados.
Figura 14. Cortantes máximos de piso en concreto armado. (A) edificio 1 (B) edificio 2.
Figura 15. Cortantes máximos de piso en estructura metálica. (A) edificio 1, (B) edificio 2. SLB: disipador Shear
Link Bozzo.
Brito-Tapia et al. 197
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 45, No. 3, Septiembre - Diciembre, 2022.
Figura 16. Análisis comparativo de cortantes máximos de piso de los edificios 1 y 2.
En la Figura 16 se muestra para el edificio 1 en el sistema constructivo de concreto armado con muros
desacoplados con conexiones SLB, se redujo el cortante por piso en 84,80 % en el sentido X-X y 80,37 % en el
sentido Y-Y, con relación a los muros de corte. De igual manera, en el sistema de estructura metálica con conexiones
SLB se presentaron reducciones del 86,53 y 87,27 % en los sentidos Y-Y y X-X, respectivamente, con respecto a
dichos arriostres sin conexión. En el caso del edificio 2, el sistema de concreto armado presentó una reducción del
cortante por piso con el uso de muros desacoplados con conexiones SLB del 88,15 % en el sentido de X-X y del
77,56 % en el sentido de Y-Y, frente a muros de corte. Del mismo modo, en el sistema constructivo de estructura
metálica se observaron reducciones con el uso de disipadores SLB del 86,73 y 91,74 % en los sentidos X-X e Y-Y,
respectivamente, frente a las diagonales convencionales.
En el parámetro de cortantes máximos de piso se ve una reducción significativa con el uso de disipadores
SLB, ya que al analizar los dos edificios, tanto en concreto armado como en estructura metálica, la reducción supera
el 75 % del cortante máximo global, siendo el sistema de estructura metálica el que presenta una reducción mayor en
ambos edificios (Enciso, 2019).
Balance de energía
Conociendo que los dispositivos SLB tienen como propósito la disipación de energía, en la Tabla 8 se
observan los diferentes tipos de energía actuantes en la estructura de concreto armado y estructura metálica, siendo la
energía histerética el porcentaje de disipación de energía del dispositivo SLB. En tal sentido, en las Figuras 17A y
17B se visualiza el porcentaje de energía disipada por los dispositivos SLB para los edificios de concreto armado y
estructura metálica, respectivamente, donde se puede observar que son de gran ayuda ya que para los modelos
propuestos absorbieron entre 38 y 62 % de la energía total del sismo actuante en las estructuras.
Tabla 8. Resultados de energía que ingresa a los edificios 1 y 2 con los sismos propuestos.
Evento
Entrada
(KN-m)
Cinética
(KN-m)
Potencial
(KN-m)
Histerético Link
(KN-m)
CA
EM
CA
EM
CA
EM
CA
EM
Edificio 1
Pedernales Mag, 7,8
4685,6
3238,2
251,2
173,6
185,0
72,9
2812,4
1997,1
Réplica 1 Mag, 6,7
3899,8
2480,4
406,0
128,6
427,5
90,2
2201,8
1464,8
Réplica 2 Mag, 6,9
4277,3
2667,7
211,1
264,2
158,6
182,2
2594,9
1509,0
Edificio 2
Pedernales Mag, 7,8
16369,3
7972,3
1159,4
429,8
1159,9
142,4
7050,7
4213,0
Réplica 1 Mag, 6,7
13311,4
6757,1
1774,0
418,7
1556,8
199,4
5773,3
3566,8
Réplica 2 Mag, 6,9
15736,4
5256,4
1460,2
528,2
1353,4
233,1
6005,6
2700,9
CA: concreto armado, EM: estructura metálica, Mag: magnitud.
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Figura 17. Balance de energía en (A) concreto armado y (B) estructura metálica de los edificios 1 y 2. Mag:
magnitud.
Energía
En la Figura 18 se incluye el balance de energía para el edificio 1 en estructura metálica con dispositivos
SLB, donde se puede observar cómo actúa este tipo de conexión durante la duración del evento sísmico de
Pedernales, disipando parte de la energía total que ingresa al sistema.
Figura 18. Balance de energía del edificio 1 en estructura metálica con el sismo de Pedernales.
Las conexiones SLB actúan disipando parte de la energía producida por un evento sísmico, por lo cual este
parámetro se ve sujeto a las características arquitectónicas de cada edificio, tal como se muestra en el análisis, se
Brito-Tapia et al. 199
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observó que los rangos de disipación son similares tanto para muros desacoplados en concreto armado como en
arriostramientos concéntricos tipo Chevron en estructura metálica y su diferencia tuvo que ver con numero de niveles
y la fuerza cortante que intervino en cada piso
Conclusiones
Los disipadores SLB desarrollan un mejor desempeño ante la acción de sismos de gran magnitud,
encontrándose su comportamiento óptimo al ingresar al rango no lineal, por lo cual, se pudo observar una reducción
en los siguientes parámetros: cortantes máximos, desplazamientos y derivas inelásticas. También ayudan a absorber
la gran cantidad de energía que se genera por un evento sísmico, tal como se muestra en las estructuras analizadas.
Entonces, debido a esto, se concluye que ambos sistemas, muros desacoplados y arriostres concéntricos tipo
Chevron, con la implementación de dispositivos SLB, presentan ventajas tanto en derivas, desplazamientos y
cortantes de piso, con respecto a los métodos convencionales en las modelaciones presentadas, por lo cual, para
implementar este nuevo método constructivo, se deben tomar en cuenta las necesidades y el financiamiento del
proyecto.
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REVISTA TECNICA
DE LA FACULTAD DE INGENIERIA
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
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www.produccioncienticaluz.org
Esta revista fue editada en formato digital y publicada
en Agosto 2022, por el Fondo Editorial Serbiluz,
Universidad del Zulia. Maracaibo-Venezuela
Vol. 45. N°3, Septiembre - Diciembre, 2022_________________________
