Sistemas De Mntrol Pasivos y Activos De Aislamiento De Base Para Edificios

Sistemas de mntrol pasivos y activos de aislamiento de
base para edificios sometidos a acciones sísmicas
Nelson Molinares Amaya'

Resumen
En este arUculo se examina la eficacia de los sistemas de control de aislamiento de base,
tanto pasivos como activos, y se propone uno híbrido que aplica una fuerza sobre la
base. La componente pasiva del sistema propuesto está constituida por un aparatode
apoyo que puede ser de tipo histerético, friccional o una combinación de ambos. La
fuerza de control activo tiene como objetivo la reducción del desplazamiento de la base
y se calcula mediante una ley de control que garantiza un comportamiento estable del
sistema estructura - aislamiento de base frente a una amplia clase de incertidumbres
tanto del modelo dinámico como de la excitacións{smica. Mediante un amplio estudio
numérico se muestra que el sistema propuesto mejora el comportamiento global del
edificio, especialmente para excitaciones con frecuencias predominantes, para las
cuales la respuesta de la estructura con control pasivo es máxima.
Palabras clave: Diseño sísmico, aislamiento de base, control activo, sistemas
de control pasivo, sistemas de control híbridos,fuerza de control, control
adaptativo.

Abstract
The effectiveness of passive and active base isolation systems is examined, and a class
ofhybrid control system which applies a single forceon the structural base is proposed.
The passive component of the system is a support device which can be hysteretic,
frictional or a combination of both.
The control force is applied with the objective ofreducing the base displacements. It is
calculated by means of an adaptive feedback controllaw which assures an adequate
response of structure-base
isolation system in presence of uncertainties in the
characteristics of the dynamic model and o[ the seismic excitation. The effectiveness
o[ the system proposed has been evaluated by means o[ an extensive numerical study
whose main results areshown in this paper.
Key words: Seismic design, Base isolation, active control, passive control
systems, hybrid control systems, control force, adaptive control.

~Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos; Master en Ingeniería Sísmica y Dinámica Estructural.
Profesor del Departamento de Ingeniería Civil, Universidad del Norte. nmolinar®uninorte.edu.co

INTRODUCCIÓN

El objetivofundamental del diseño antisísmico tradicional de edificios es disipar
una parte de la energía inducida por ellos, con el fin de mantener las aceleraciones
y desplazamientos de la estructura dentro de unos límites marcados por
condiciones de se¡~ridad, servicio y confort humano. En todas las normativas de
diseño sísmico se indican ciertos detalles de diseño cuya aplicación permite que
se consiga ladisipación mediante la plastificación de algunos elementos
estructurales que, en el caso de edificios son la entrega de las vigas a las columnas.
Estas medidas incrementan la capacidad de resistencia de las estructuras, lo que
evita que sufran daños importantes. Los principios del diseño sismorresistente
convencional se aplican en la práctica a través de medidas tradicionales, que
puedenresumirse en [1];
•

Peso y rigidez: de la estructura distribuidos uniforme y simétricamente.

•

Uso de estructuras ligeras y con el centro de gravedad lo más bajo posible.

•

Elementos esb:ucturales vinculados entre sí de manera que formen contornos
cerrados y diseñados, de tal forma que se aseguren los criterios de resistencia
y disipación de energía.

•

Cimentaciones profundas,apoyadas sobre capas de suelo uniformes y
firmes.
Mediante la aplicación de estas medidas se consigue un incremento de la
capacidad de resistencia que no permite daños importantes en las estructuras
sometidas al efecto del movimiento sísmico. Sin embargo, también se pueden
destacar algunos inconvenientes de un diseño convencional:

•

Conduce a estructuras más rígídas, más pesadas y de...