discipadores sismicos
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Tesis de sismo de aisladores
http://www.youtube.com/watch?
v=rkYcPwA3iJU
Qué son y cómo funcionan los
disipadores sísmicos
Disminuir los daños que producen los terremotos
en las estructuras de edificios, es el objetivo de los
disipadores sísmicos.
Qué un edificio cuente con disipadores sísmicos, no significa que un temblor o
terremoto no se sentirá,lo que hacen estos dispositivos es aumentar la
capacidad de perder energía de una estructura durante un terremoto, lo que
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implica que el dispositivo captará la fuerza telúrica deformándose y así evitará que
el edificio reciba todo el impacto, generando una reducción de las deformaciones
de la estructura.
Los disipadores sísmicos pueden ser de diversas formas y tener distintos
principios de operación, actualmente los más utilizados son en base a un
elemento viscoso que se deforma y también están los a base de elementos
metálicos que captan la energía.
Por ejemplo, losdisipadores metálicos de energía son capaces de reducir
cerca del 40% de las deformacionesmáximas esperadas durante un sismo
severo. Otro tipo son los amortiguadores de masa sintonizada (AMS) que
permite reducir la intensidad de un sismo de alta magnitud en un 30%, en
promedio.
Edificios con disipadores sísmicos en Chile
Los disipadores sísmicos permitenmejorar el desempeño del edificio en
relación con otro edificio de similares características, un buen ejemplo es el
edificio Titanium, que fue el primero en Chile en tener instalados disipadores
metálicos y que para el terremoto de febrero de 2010 no sufrió daños
estructurales.
Inmobiliaria Aconcagua inauguró Geocentro Agustinas, edificio que implicó
una inversión de US$ 17 millones, y que en la cubierta del piso 36 tiene dos
amortiguadores de masa sintonizada (AMS).
Ricardo Ramírez, Subgerente inmobiliario RM Centro de Inmobiliaria
Aconcagua, señala que “Después del terremoto 27F en nuestro país existía una
sensación de inseguridad en las personas por vivir en edificios de mayor altura.
Esto nos motivó a innovar e implementar una tecnología de primer nivel capaz de
brindar una mayor seguridad a nuestros clientes. Así, logramos inaugurarGeocentro Agustinas, el primer edificio habitacional en Chile con disipadores
sísmicos”.
Las personas valoran este tipo de dispositivos de seguridad, tanto así que el70%
de los departamentos ya se encuentra vendido en Geocentro Agustinas.
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Según el ejecutivo de Aconcagua “desde que se dio a conocer que el edificio
contaría con esta nueva e innovadora tecnología, la afluencia a nuestra sala de
ventas aumentó en un 100%, así como también la velocidad de nuestras ventas”.
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Los Disipadores Sismicos
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Solo hace algunos años atrás los ingenieros de las Universidades en Chile, desarrollan sistemas quepermitan en los Edificios tengan menos oscilación sísmicas , por nuestro gran movimiento telrico el !"de #e$rero del !%&%, ho' en día e(isten numerosos e)emplos de estructuras construidas o refor*adas enalgunos de los países del mundo más propensos a la amena*a sísmica++enta)as-La seguridad estructural es entre un .% ' un &%%/ ma'or que un edificio+- Se evita la parali*aci0n post-sismo+
Imagen emblematica despues de 27F.
1ue son 22 ++ ' para que sirven++22
Son Sistemas que permitan en los Edificios tengan menos oscilación sísmicas+
Son Elementos Estructurales, de diferentes tipos de materiales , estructural +
Su funci0n es aumentar la capacidad de perder energ3a de una estructura +
E(isten de diversas formas actualmente los m4s utili*ados son en $ase a un elemento viscoso que se
deforman tam$ien estan en las $ases de elementos metalicos que captan energia+
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Disipadores en Edificio en 5ltura
Disipadores Sismicos en Edificio en Altura
6ipo de Disipadores 7 Sismicos iscosos
El principio $ásico de funcionamiento consiste en movili*ar un elemento a trav8s de unfluido viscoso+ Esto genera fuer*as que se oponen al movimiento del elemento, de
magnitud proporcional a la velocidad+ Los fluidos viscosos 9#:, tales como siliconas,
aceites, etc+ han sido utili*ados con eficiencia en la generación de dispositivos
disipadores de energía hace 'a varias d8cadas en la industria militar ' aeroespacial+
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;<
6ipos Sistemas de disipadores Sísmicos
Aislador Sìsmicos en Nivel de Fundacion.
Entre las ventajas que tiene este tipo de tecnología es la seguridad estructural es entre 6 a 8
veces maor que un edificio convencional! protecci"n de los contenidos! se evita la
parali#aci"n post$sismo se puede utili#ar tanto en edificaciones como en equipos
industriales para el control de vi%raciones.
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Elemento Estructural en Fundacion .
Tipo de Disipador en Fundacion
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5isladores ' disipadores de energía
=u$licado por 5*ucena Carran*a Sandoval en agosto &>, !%&! ? " Comentarios
Sistemas de &rotecci"n Sísmica
5 pesar que su inclusión en el diseño de la estructura representa un gasto adicional, destacados ingenieros
consideran que se trata de una inversión altamente renta$le que garanti*a no sólo una reducción sustancial
de posi$les daños a la estructura ' al contenido del edificio sino tam$i8n a las personas que lo ha$itan+
Diversos geólogos han advertido que Lima ' el norte del país vienen mostrando desde hace varias d8cadas
un silencio sísmico el cual ha encendido las alarmas de prevención en la po$lación+
La forma como ha sido conce$ido el diseño de las estructuras de las edificaciones resulta primordial paramantener a salvo a millones de personas+ Las construcciones con más de @% años de antigAedad, por
e)emplo, no contemplaron ningn tipo de norma de prevención sísmica, lo que las hace más vulnera$les ante
un movimiento telrico+
Bo podemos evitar la ocurrencia de un sismo de gran magnitud pero contamos con las herramientas t8cnicas
suficientes para reducir considera$lemente los daños que pueda causar un terremoto+ Los dispositivos de
protección sísmica más usados en el e(tran)ero ' que se encuentran en etapa de introducción en nuestro país
son los aisladores sísmicos ' los disipadores de energía+ 5plicar este tipo de tecnologías resulta relevante
para for)ar una cultura de prevención sísmica que no sólo de$e incluir a los ingenieros, sino a los
inversionistas ' empresarios del sector construcción+
Aisladores sísmicos
Estos dispositivos aíslan al edificio de toda la energía que el suelo introduce por causa de un evento telrico+
Su aplicación en diferentes edificaciones en Latinoam8rica ' especialmente antes ' despu8s del terremoto
ocurrido en Chile, ha tenido resultados alentadores+
El aislador sísmico desacopla la estructura del suelo ' hace que la aceleración sísmica no pase ' si lo hace,
que esto ocurra en una proporción mínima+
Entonces la estructura se comporta como un $loque rígido que se mueve so$re los aisladores en
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despla*amientos relativamente pequeños+ =or lo tanto, 'a no ha' despla*amiento entre piso a piso que es lo
que destru'e la edificación
En los edificios de construcción convencional, que están fi)os a tierra, se amplifica la aceleración sísmica en
las partes altas, en cam$io una edificación que está so$re aisladores se mueve como un $loque, se esta$ili*a
' la amplificación sísmica es menor, afirmó el ingeniero estructuralista Carlos Casa$onne, gerente general de
allegos Casa$onne 5rango, 1uesada Fngenieros Civiles+
'lases de aisladores
E(isten diferentes tipos de aisladores sísmicos dependiendo de las condiciones a las que estará sometido+
Estos son dispositivos que consisten en un con)unto de láminas de caucho natural de alto amortiguamiento '
láminas de acero, colocadas alternadamente ' adheridas entre sí, para formar un dispositivo con una gran
fle(i$ilidad hori*ontal ' una gran rigide* vertical+
La fle(i$ilidad hori*ontal del aislador permite acomodar la deformación del suelo de fundación durante un
sismo, a trav8s de una deformación de corte, evitando la transferencia del movimiento del suelo hacia la
estructura+ Los aisladores tienen en algunos casos ncleo de plomo, el cual permite aumentar el porcenta)e
de amortiguamiento+ Ca$e resaltar que no necesitan mantenimiento, además vienen con unas placas
metálicas intermedias que aportan una gran rigide* vertical que les permite soportar el peso de la estructura
sin sufrir deformaciones a(iales, e(plicó íctor Gan*ur, )efe de ventas de la Hona Fndustrial de ulco =er+
=ara el ingeniero Fván on*áles, gerente de Fngeniería de CD, las diferencias entre los aisladores
elastom8ricos que ofrecemos ' otros, son a parte de los >% años de e(periencia en terremotos en Iapón,
6urquía, San #rancisco, Bueva Helandia, su capacidad de deformación al corte 9cuánto lo puedes deformar
respecto de su altura:+
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Bosotros fa$ricamos aisladores con capacidad de deformarse hasta @%%/, es decir cuatro veces su altura+
5demás destacan por su capacidad de soportar cargas a(iales elevadas 9hasta @,%%% 6n: ' altas velocidades
9J% pulgKseg:, afirmó+
a' diversos aisladores7 además de los fa$ricados de neopreno, tam$i8n ha' los de p8ndulo invertido
9invento de un español:+ Se trata de un elemento en forma de plato cóncavo que está en la $ase ' el edificio
presenta un p8ndulo que tiene una $arra so$re la que apo'a el plato cóncavo, superficie que tiene una parte
conve(a de titanio que es sumamente pulida+ Cuando se mueve el suelo, esta $arra tiende a remontar la
superficie cóncava ' siempre regresa a su sitio por la geometría sin aumentar la rigide*, aclaró el ingeniero
estructuralista Carlos Casa$onne+
El riesgo más grande del aislador por ser de neopreno es el incendio, pero al estar entre el edificio ' el suelo
es mu' difícil que ocurra eso+ =roteger a los aisladores del fuego representa el nico cuidado a tener para
mantener estos dispositivos funcionando en óptimas condiciones+ Su vida til promedio es de .% años,
agregó+
F(cil instalaci"n
Los aisladores se suelen colocar de$a)o de la *apata+ En el caso de los edificios, los aisladores sísmicosde$en poseer una do$le cimentación7 la tradicional con las columnas ' muros de concreto que van hacia
arri$a, de$a)o de las cuales se colocan estos aisladores que son los dispositivos hechos de caucho o algunos
de fricción ' de$a)o otra *apata+
El aislador, u$icado entre *apatas tiene la capacidad de deformarse sin transmitir la energía sísmica+
Entonces el suelo no logra introducir ese movimiento de manera fuerte a la construcción+
Las nicas o$ras aisladas en el =er son tanques de LB de Camisea en Chincha+ El gas que ha' en estas
estructuras está a &J%M $a)o cero ' ante un sismo severo se podrían generar chispas que podrían originar una
gran e(plosiónN por eso eso es que estos tipos de pro'ectos vienen conce$idos con aislamiento sísmico,
e(plicó íctor Gan*ur, de ulco+
&roteger el contenido
Bo sólo importa resguardar la edificación sino el contenido del edificio una ve* ocurrido el evento sísmico+
Guchas veces la estructura no sufre daños pero sí el contenido+ Se ra)an los ta$iques, se mueven los
equipos, se caen las tu$erías o el falso cieloN es tanto el daño que luego la instalación de$e parar entre &. a
!% días para reparar todo ello+
Con aisladores sísmicos eso no ocurre+ La e(periencia o$tenida en Los Ongeles 9Estados Unidos: es
aleccionadora+ u$o un terremoto en el que muchos hospitales no sufrieron ningpun daño estructural, pero
tuvieron que cerrar ' gastar millones de dólares en reparación del contenido del edificio, mientras que los dos
nosocomios que sí esta$an aislados permanecieron operativos, señaló el ingeniero Casa$onne+
Continuar operando es el tema estrat8gico post terremoto+ Guchas estructuas no se pueden caer pero de)an
de operar porque Defesa Civil ve una ra)adura un tema de riesgo e indica que no pueden funcionar hasta que
no se repararen+ El aislamiento sísmico permite reducir entre seis ' ocho veces las aceleraciones en
comparación a una estructura convencional+ Las aceleraciones de &+. se reducen a %+> ó %+@ en el
edificio+
El periodo del edificio está normalmente alrededor de %+P ' & segundo+ Lo que hacen los aisladores sísmicos
es amplificar alrededor de > ó >+. segundos+
Gediante estos dispositivos no sólo se protege a la estructura sino tam$i8n a sus cntenidos como ocurre en
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un hospital o clínica donde tenemos equipos m8dicos mu' sofisticados, mientras que en un edificio
corporativo el área de sistemas informáticos+ Esas *onas no de$en de)ar de operar, sostuvo íctor Gan*ur+
Disipadores de energía
Un disipador tiene como función principal a$sor$er la energía sísmica que ha ingresado al edificio+ El
ingeniero Iulio Qivera #ei)óo, gerente general de Seintec, aclaró que cuando se tiene un sismo mu' severo, lafuer*a con la que la naturale*a empu)a de manera hori*ontal a cualquier elementos es apro(imadamente igual
al propio peso+ ran cantidad de la energía se disipa en parte por la fisuración de los elementos o tam$i8n
cuando se tienen alguno que se ha colocado para a$sor$er o eliminar esas fuer*asN es así que las
edificaciones de concreto armado atenan una gran cantidad de energía por la fisuración, sin em$argo ha'
una forma de disipar sin provocar daños+
El disipador es para edificios fle(i$les que se van a mover $astante, comnmente por encima de los &%
pisos, controlando su despla*amiento entre un nivel inferior ' otro superior mediante unas diagonales ' dentro
de unos amortiguadores que van a a$sor$er la energía sísmica+ Se usan diagonales metálicas por lo general ,
' en los e(tremos de 8stas se suele insertar ' colocar un disipador que va a funcionar igual que un
amortiguador de un carro7 a$sor$erá la energía ' provocará que el edificio se mueva menos, causando pocosdaños en la parte interior, detalló+
Los disipadores son unos dispositivos que se colocan en la estructura ' que tienen por misión oponerse al
movimiento del simo ' generar fuer*as contrarias a la fuer*a del mismo+ Con esto se logra el aumento del
amortiguamiento pues se reducen las fuer*as sísmicas ' los despla*amientos+ Es como si una estructura
diseñada para una aceleración de %+@ fuera realmente diseñada para %+> , con lo que estamos
aumentando el amortiguamiento del ./ -que es lo normal en edificios- a uno de &./ o !%/, sostuvo
Casa$onne+
Los disipadores tienen la particularidad de que no hacen resistencia hacia el movimiento de la construcción
sino que tratan de a$sor$er la energía a trav8s del movimiento que el edificio tiende a tener, pero los
esfuer*os má(imos que se producen son cuando el edificio está quieto+ Sin em$argo, en la má(imadeformación de la torre, estos elementos tra$a)an en su mínimo esfuer*o+ =or eso durante sismos severos
esto es mu' conveninete porque un edificio siente la reacción de un disipador más fuerte cuando no está
deformado, ' cuando esto ocurre, tienden a lograr un equili$rio $astante compensando u atenuado, agregó el
Fngeniero Qivera+
)ipos de disipadores
a' una amplia gama de disipadores de energía que pueden ser aplicados en la prevención de sismos+ a'
dos vertientes7 uno de líquidos viscosos ' otra de elementos a fricción o fluencia 9metálicos:+ Estos ltimos
rigidi*an más al edificio ' llaman más fuer*a sísmicaN el efecto no es tan $eneficioso como ocurre con los de
líquido ciscoso que no aumentan la rigide* del edificio+ El disipador metálico tiene sus aplicaciones pero es un
elemento que requiere ser cam$iado despu8s de un evento sísmico+ Son productos de acero que tienen
menos capacidad o resistencia ' son los primeros que una ve* que pasa el rango elástico entran en fluenciaN
por ello ha' que reempla*arlos luego de ocurrido el evento, refirió Casa$onne+
Los comnmente llamados disipadores viscosos representan una enorme venta)a comparativa respecto a los
metálicos+ Buestra disipación sísmica viscosa tiene una tecnología patentada por la B5S5 ' se diferencia de
la metálica en que no so$reesfuer*a la estructura por lo que no ha' que rediseñar o refor*ar algunas partes+
5demás, no necesitan ser cam$iados despu8s de un terremoto severo, incluso pueden soportar otro de ma'or
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magnitud+ 5 diferencia de los disipadores metálicos, no sufren deformaciones permanentes por lo que si 'a
tra$a)aron intensamente durante un sismo no requieren ser reempla*ados ', por tanto, no ha' lapsos en que
la estructura est8 desprotegida+ Buestros disipadores viscosos se ensa'an uno a uno, lo que significa que los
clientes estarán seguros que funcionan antes de que ocurra un sismo, señaló el ingeniero Fván on*ales,
gerente de Fngeniería de CD+
Las diagonales se colocan )usto en la intersección entre la columna ' la viga del piso inferior ' salen hacia el
nudo opuesto -un pórtico más-, despla*ado hacia la unión de otra viga ' columna+ Cuando los edificios
comien*an a moverse, el amortiguador se estira o encoge+ Esta diagonal no hace frente al movimiento como
un puntal, sino que tiene la capacidad de deformarse a$sor$iendo mucha energía, manifestó el ingeniero
Qivera #ei)óo+
5plicación del aislador elastom8rico
Aplicaciones en auge
Los disipadores de energía de l íquido viscoso fueron aplicados hace varios años en la torre del 5eropuerto
Fnternacional Iorge Cháve*+ Un centro de control a8reo tan importante como 8ste merecía contar con tales
dispositivos ', con el paso del tiempo la aplicación de estos ha concitado la atención de muchos inversionistas
e ingenieros+
El edificio de &. pisos que estamos terminando con EQ=5L en la avenida Renavides, tendrá disipadores
mostrados no sólo hacia adentro sino hacia fuera, para que las personas vean que el edificio está protegido+
5hora veremos unas diagonales que tienen la magia de defender la estructura en la que han sido colocadas '
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es la primera ve* que se instalan en una nueva torre desde su diseño inicial+ El concepto no ha sido evitar el
costo que significa colocar estos ' ahorrar en algunos puntos de la estructura como vigas ' columnas que, al
estar menos esfor*adas, van a requerir menos refuer*o+ La idea ha sido diferente7 qu8 grado de seguridad
adicional puede lograr una edificación comn cuando se le colocan estos elementos2 Este edificio ha sido
conce$ido para superar dos escalas de seguridad a la que le corresponde normalmente+ El pro'ecto, que
tenía las características iniciales de un edificio comn, ahora tiene una distinción de edificación esencialN es
decir, que si un día se suscita un sismo mu' severo, es pro$a$le que sea una de las pocas torres en pie,
sostuvo el Fngeniero Qivera+
)endencia *acia la retrocapacitaci"n en aisladores
Conviene preguntarse dónde se sitan las tendencias so$re el uso de elementos de protección sísmica en
nuestro país+ =or el tipo de construcción que ha' en Lima, la ma'or representación ha sido hacia los
disipadores porque los edificios son más altos ' tam$i8n porque e(isten muchos que estos casos los
disipadores viscosos son los ideales+ Sin em$argo, e(iste mucho potencial en el uso de aisladores para
edificios de $a)a altura ' de gran área, como museos, centros de datos, hospitales, ' cualquier otra estructura
que de$e seguir operando despu8s de un terremoto de gran magnitud, e(plicó el ingeniero de CD+Las instancias p$licas que congregan ma'or cantidad de personas a diario de$en ser refor*adas con este
tipo de elementos de protección sísmica+ De$ería ser una o$ligación el uso de estos dispositivos en
edificaciones como estaciones de $om$ero, comisarías, postas, hospitales, instituciones financieras ' centros
de data, que de$erías estar protegidos contra daños sísmicos mu' resistente, pero el daño del contenido
siempre va a e(istir ' eso puede causar deterioros mucho más costosos ' per)udiciales a la sociedad que el
costo inicial que representa este dispositivo+ Es una responsa$ilidad del ingeniero estructural promover el uso
de aisladores ' presentar a su cliente las diferentes opciones que ha' para luchar contra el sismo+ E(hi$ir una
perspectiva tal que el cliente vea con claridad las venta)as ' desventa)as, para que pueda evaluar con
conocimiento de causa ' tomar una decisión acertada+
a' varias edificaciones que se están retrocapacitando con disipadores sísmicos, tanto privadas como delEstado, generalmente construidas en las d8cadas de los .% ó J%, que por ser una tipología estructural previa
a cualquier norma, no renen las condiciones de seguridad $ásicas pues los ancla)es de las vigas son
pequeños+
=ocas personas hacen el análisis de qu8 es caro o $arato porque eso depende en qu8 tiempo se mida esto,
aunque si uno lo mide en &%% ó &.% años de vida, ha' una renta$ilidad asegurada, e(presó+
Cuando uno ve el costo de un edificio, que sería el costo real de construirlo, ' despu8s el gasto de repararlo
consecutivamente en el futuro con tantos sismos como se ha'an presentado, resulta más $arato ' me)or
conce$ida una edificación que tenga estos elementos, agregó Qivera #ei)óo+
Ttro aspecto importante, es el precio de este sistema, que sólo puede representar entre el !/ ' >/ del costo
de un pro'ecto convencional 9aunque se puede reducir a cero:+ Esto pasa porque en un edificio con
aislamiento físico se puede disminuir en forma importante la cantidad de concreto, de fierro ' secciones+ El
calculista del pro'ecto ' la empresa especiali*ada en el diseño del aislamiento de$en tra$a)ar de forma
coordinada para lograr soluciones más efectivas, agregó ctor Gan*ur, de ulco+
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Un disipador tiene como función principal a$sor$er la energía sísmica que ha ingresado al edificio
Alternativas tecnol"gicas
Si $ien es cierto que en promedio los aisladores sísmicos ' los disipadores de energía han sido aplicados en
edificios por de$a)o ' por encima de los &% pisos, e(iste otra solución que es usada para edificios
e(tremadamente altos+ Se trata del sistema de masa sintoni*ada indicado para estructuras afectadas por la
fuer*a del viento+
En las torres que tienen entre .% ' &%% pisos se utili*an otros tipos de elementos colocando una gran masa
en su tercio superior+ Esa gran masa, que en algunos casos pesa cientos de toneladas, reci$e una señal
electrónica de un dispositivo a nivel del suelo de tal modo que cuando se inicia el movimiento telrico envía un
impulso a la masa ' 8sta comien*a a moverse de forma contraria al despla*amiento del terreno, compensado
así al edificio ' logrando mantenerlo más quieto ' menos esfor*ado+ Esos sistemas son $astante caros,
detalló Qivera+
Ttra alternativa para reducir la carga sísmica de las estructuras, son los amortiguadores de sintonía de masa,
que son dispositivos que se colocan generalmente en el ltimo piso de los edificios altos, ' que tienen un peso
equivalente entre ./ ' &%/ del edificio ' amortiguadores viscos elásticos en la $ase de dicho piso, los cuales
incrementan el amortiguamiento de la estructura reduciendo las aceleraciones, despla*amientos ' esfuer*os
en las estructuras hasta en @%/, disminu'endo los daños en la estructura+ Es ideal para pro'ectos de
refor*amiento ' de actuali*ación de los edificios que fueron construidos con normas más antiguas a las
actuales, 'a que no es intrusivo ' es más económico que los amortiguadores viscosos agregó íctor Gan*ur+
5demás de los disipadores viscosos ' metálicos, tam$i8n e(isten otros dispositivos que sirven para atenuar el
ro*amiento entre dos edificios contiguos, cu'a distancia de separación es $astante reducida+ Bosotros
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tam$i8n hemos desarrollado productos que pueden servir para acoplar dos edificios que están separados por
una )unta de un ancho tan pequeño que podría medir incluso menos de .cm+
a' cientos de edificios contiguos que se chocarían en caso de un terremoto, causándoles grandes daños+
Este tipo de disipadores sísmicos evitaría que se choquen, disipando energía, incluso para despla*amientos
tan pequeños como de milímetros afirmó Fván on*ales, de CD+