Control de Vibraciones Torsionales en Estructuras Sismoresistentes
Tesis presentada para acceder al grado académico de “MAGÍSTER
EN INGENIERÍA ESTRUCTURAL” de la Universidad Nacional de Tucumán
- Instituto de Estructuras - Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología.
San Miguel de Tucumán
RESUMEN
Una de las soluciones alternativas para los problemas
de inseguridad estructural e incomodidad ante las vibraciones en edificios
altos, es la utilización del concepto de control pasivo de vibraciones,
sin uso de energía externa, mediante el cual se puede reducir significativamente
la magnitud de las vibraciones en estructuras. Esta alternativa se
presenta como una de las formas más eficaces y de bajo costo para
el mejoramiento de la seguridad de estructuras existentes. Dentro de los
amortiguadores pasivos de masa, existen dos sistemas principales: los amortiguadores
de masa sintonizados (AMS) y los amortiguadores de líquido sintonizados
(ALS).
El objetivo fundamental de este trabajo es la determinación
de la eficiencia de amortiguadores de masa sintonizados en la disminución
de los efectos torsionales en edificios asimétricos sometidos a
acciones sísmicas.
En primer lugar se analiza el comportamiento dinámico
de los sistemas de control pasivo de vibraciones y se realiza un análisis
crítico y comparación de los principales modelos de sistemas
de control de vibraciones pasivos existentes. Luego se desarrolla un modelo
acoplado Estructura-AMS a través de la reformulación de las
condiciones de contorno y del sistema algebraico asociado. Como modelo
de estructura se utiliza un modelo general de vigas y se desarrollan las
ecuaciones de movimiento del AMS y las ecuaciones de acoplamiento con la
estructura.
Posteriormente se realiza la implementación computacional
de los modelos desarrollados usando como base un programa computacional
de análisis dinámico de estructuras de viga. Se realiza la
calibración del programa, contrastando los resultados con soluciones
conocidas y ejemplos de otros modelos y herramientas numéricas.
Finalmente, se realiza un estudio numérico para
evaluar la eficiencia de este tipo de sistemas en la reducción de
vibraciones flexionales y torsionales acopladas. El mismo se lleva a cabo
con un conjunto de estructuras asimétricas y acelerogramas seleccionados.
Además se estudia preliminarmente la ubicación óptima
de los AMS dentro de la planta del edificio.
Los resultados que se obtienen permiten comprobar que
los AMS resultan eficientes en la reducción tanto de los esfuerzos
flexionales como torsionales. Además, la ubicación en planta
del AMS resulta de fundamental importancia para controlar la respuesta
torsional debiendo realizarse estudios de optimización en cada caso. |