Una Nueva Filosofía de Diseño (I) – Convirtiendo el Defecto en Solución.

Invento del Ing. Mark Sarkisian de la empresa “Skidmore, Owings & Merrill (SOM)”,

Todos los que hemos estudiado estructuras, sobre todo los que nos hemos centrado en los efectos de los sismos en las estructuras y la patología como resultado de fenómenos externos; nos hemos topado con la expresión “rótula plástica”, que en principio parece más el nombre de una prótesis clínica que un fenómeno de complejo comportamiento estructural.

Ya que el fenómeno de la rótula plástica es intrínseco al comportamiento de los materiales utilizados en construcción como el acero y el concreto reforzado, y que ante esfuerzos de gran intensidad su aparición es inevitable, el diseño sismo-resistente establece como un criterio el determinar mediante la manipulación de las rigideces de los elementos, la ubicación de dichas rótulas en las zonas donde su efecto estructural negativo sea menor.

Esquema de las deformaciones y plastificación que se dan en un pórtico tradicional

Bien, pues el ingeniero estructural Mark Sarkisian de la empresa “Skidmore, Owings & Merrill (SOM)”, ha inventado una serie de dispositivos que pueden ser útiles en nuestro esfuerzo diario para combatir los efectos de los sismos en las estructuras.

Uno de esos inventos lo ha denominado Pin-Fuse Joint, en su patente, que no es otra cosa que una rótula física, que ubicada convenientemente en el elemento estructural, permite disipar la energía que durante un sismo lleva a la plastificación una zona del referido elemento.

PIN-FUSE JOINT de Mark Sarkisian

Básicamente se retoma la idea de que las estructuras, y especialmente en el caso de los edificios, no son estáticas, sino dinámicas, por lo que hay que considerar las uniones como partes o elementos móviles potencialmente, en especial durante extremos eventos sísmicos.

Con estos criterios, el invento de Sarkisian, permitirá que las estructuras conformadas por pórticos más o menos homogéneos (como es el caso de los edificios) puedan contar con un elemento que instalado en sus vigas, doten a estas de un doble comportamiento, como un elemento de sección continua capaz de soportar las cargas estáticas y sobrecargas de diseño específico, y simultáneamente como un elemento capaz de absorber y disipar mediante los giros y desplazamientos adecuados, las fuerzas extremas de un sismo, sin llegar a la plastificación y por tanto, sin presentar deformaciones permanentes que puedan mermar su capacidad original.

Esquema de deformaciones de un pórtico modificado con el sistema Pin-Fuse Joint.

Es evidente que este tipo de elementos tiene un elevado coste de fabricación, que puede ser muy oneroso dependiendo de la macroeconomía de cada País, pero creo que la importancia de este invento está en el camino técnico adecuado de percibir a las estructuras como mecanismos que son y no como rígidos y estáticos conjuntos de elementos, sobre todo cuando nos encontramos con zonas de media y elevada sismicidad, que en cada uno de sus eventos nos dejan muestras gráficas elocuentes de dichos mecanismos.

"No hay nada nuevo bajo el Sol", no inventamos nada nuevo, descubrimos lo que se esconde en el normal comportamiento de Materiales y Estructuras.

Ingeniero de Caminos Canales y Puertos por la Universidad Politécnica de Madrid - España, especializado en Patología de Estructuras.

Comments (6)

  • Reply Ing. José Cabrera - 31 octubre, 2011

    Muy interesante, eso es lo que hacen los huesos de los seres vivos.

    • Reply Ing. Xavier Ycaza - 31 octubre, 2011

      Efectivamente Ing. Cabrera, la naturaleza nos lo ha puesto frente a los ojos, sólo necesitamos abrirlos para tener la solución; pronto diseñaremos con huecos (materiales duros), cartílagos (materiales amortiguadores y aislantes) y líquido sinobial (lubricante). Gracias por su comentario, un cordial saludo.

  • Reply claudio pierdominici - 31 octubre, 2011

    Muy interesante, supongo que en casos extremso lo que fallarian son los bulones, facilmente reemplazables.
    Concuerdo en que las estructuras , en especial las antisismicas deben encararse como mecanimos, dese su concepcion.. es mas . desde el aprendizaje ..
    felicitaciones por los articulos que publican

    • Reply Ing. Xavier Ycaza - 31 octubre, 2011

      Gracias Claudio por tu comentario, efectivamente una de las placas semi-circulares va ranurada para permitir el movimiento hasta un cierto ángulo de la rótula, esto permite un amplio rango de comportamiento elástico de la estructura. Un cordial saludo.

  • Reply EDGAR MORALES - 1 noviembre, 2011

    UNA SOLUCIÓN MUY INTERESANTE SIN LUGAR A DUDAS, SOLO HAY QUE INVENSTIGAR SI ACASO LAS DEFORMACIONES QUE SE EVITAN EN LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES NO SE TRASLADAN A LA LOSA Y POR CONSECUENCIA ESTA DEBA QUE SER DE “X” O “Y” SISTEMA Y QUE ENCAREZCA AUN MÁS EL EMPLEO DE ESTE SISTEMA QUE, REPITO, ES UNA GRAN SOLUCIÓN SIN LUGAR A DUDAS. SALUDOS DESDE MEXICO

    • Reply Ing. Xavier Ycaza - 2 noviembre, 2011

      Saludos Edgar, en principio la idea es permitirle una mayor deformación a la estructura básica (vigas y pilares) ubicando las rótulas en una posición ideal sobre las vigas para evitar el colapso de la estructura; las soluciones a nivel de losas no son un problema, ya que está pensado para resolver grandes sismos, y con los métodos convencionales probablemente estaríamos hablando de un colapso total de la estructura y su efecto devastador en bienes y personas, pero este sistema garantiza la estructura principal, y por tanto vidas, contenido y buena parte de la inversión estructural. De todas formas es el tiempo quien decidirá sobre el coste real de estos inventos, que de momento sólo plantean alternativas técnicas al diseño tradicional en zonas sísmicas. Un cordial saludo.

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