MI TESIS SOBRE AMORTIGUADOR DE MASA SINTONIZADA

PROBLEMÁTICA

• Las vibraciones excesivas en estructuras originadas por excitaciones externas como los sismos, vientos fuertes, paso de peatones en puentes, vibraciones de máquinas mineras, etc. Han ocasionado que se interrumpa el confort de sus habitantes y más específicamente, el tiempo de vida útil de la estructura.
• El Perú al estar ubicado en una zona altamente sísmica, requiere de edificaciones que estén a la altura de la misma.

POSIBLE SOLUCIÓN

• Elementos que ayuden a las edificaciones a mejorar su desempeño como los amortiguadores de masa sintonizada.

OBJETIVOS

• Se tiene como objetivo principal el estudio de amortiguadores de masa sintonizada (AMS) para mejorar la respuesta dinámica de edificaciones.
• Más específicamente, se estudia la eficiencia de un AMS para reducir los desplazamientos y fuerzas cortantes ante acciones sísmicas.
• Procedimientos adecuados para encontrar los parámetros óptimos de un AMS (masa, rigidez y amortiguamiento) y su ubicación en planta.

PARTES DE UN AMORTIGUADOR DE MASA SINTONIZADA (AMS)

a) Masa: Dota de inercia al AMS, tiene un peso aproximado de entre 0.5% y 2% del peso de la estructura a la que se acopla (estructura principal). Sin embargo, más adelante se mencionará que a mayor masa mejor comportamiento del AMS.

b) Rigidez: Brinda la flexibilidad al AMS, su pequeña rigidez comparado con la estructura principal hace que el AMS puede tener un movimiento reciprocante.

c) Amortiguamiento: Encargado de disipar la energía del AMS, esta característica es una de las más importantes. La variación de esta, origina cambios significativos en el comportamiento del AMS.

CLASIFICACIÓN DE LOS AMS

a) AMS pasivo: Depende solo de su inercia y de la frecuencia a la que se encuentra sintonizado.

b) AMS activo y semiactivo: Depende de una fuente de alimentación parcial o total para su funcionamiento. Se sintoniza de forma automática a la frecuencia de excitación externa.

c) ALS (Amortiguador de Líquido Sintonizado): Puede ser pasivo o activo, el líquido representa la masa.

ANÁLISIS PARA UN SISTEMA DE 10 GRADOS DE LIBERTAD (MODELO CORTANTE)

APLICACIÓN DE AMS AL EDIFICIO PRINCIPAL DEL AEROPUERTO JORGE CHÁVEZ

Diseñado y construido en la década de 1960, este edificio tiene 10 pisos, y una planta de aproximadamente 16.50m por 56.40m, con un cuerpo principal de 45.00m de altura. Siendo su principal deficiencia su irregularidad torsional.

El AMS fue modelado en SAP2000 como un elemento área con una carga distribuida y sobre elementos LINK.

COMPARATIVA DE DESPLAZAMIENTOS

CONCLUSIONES

• Los AMS son muy eficientes para acciones externas con un rango estrecho de frecuencias, llegando a obtenerse reducciones del 80%.
• Para acciones externas con un rango amplio de frecuencias como son los sismos, los AMS resultaron ser menos eficientes. En los modelos de acoplamiento cercano de 5GDL y 10GDL los AMS tuvieron un buen comportamiento, reduciendo los desplazamientos del último nivel entre 40% y 60%.
• Para sistemas de múltiples grados de libertad con mayor masa participativa en el primer modo, el AMS tuvo un buen desempeño. Sin embargo, para sistemas tales que su masa participativa esté dividida en los demás modos, no se obtuvo una mejora al colocar un AMS.
• Se encontró que el ubicación en planta óptima del AMS se encuentra sobre la línea que une el centro de masa y el centro de rigidez.
• Para el Edificio Jorge Chávez se tuvo que ubicar el AMS no tan alejado del centro de rigidez ya que los desplazamientos máximos aumentaban. Las reducciones en desplazamientos obtenidas fueron de 12% a 40% y en cortantes basales de 5% a 60%.

RECOMENDACIONES

• Los AMS son dispositivos que pueden ser ubicados casi en cualquier área dentro de una edificación. Se puede investigar a futuro un AMS tipo losa; esto es, elementos delgados de acero amplios que puedan ser ubicados en paños completos de losa.
• Dentro de la investigación no se trató con mayor profundidad el peso del AMS ya que se restringió a valores pequeños (0.5% – 2%) por motivos de seguridad y deformaciones riesgosas que se puedan originar en el nivel donde se vaya a ubicar. Sin embargo a mayor peso del AMS mejor desempaño de la estructura. Debido a esto se ha propuesto usar la caja de los ascensores como elementos AMS, aislándolos de la estructura principal por medio de amortiguadores viscosos y aisladores. El uso de la caja de ascensores proporcionaría al AMS una masa mayor al 10% del peso de la estructura principal.

FUTURAS INVESTIGACIONES

Pueden ver el video explicativo aquí:

Así mismo, les comparto una carpeta con toda la información que he podido descargar durante el proceso de mi tesis.

https://drive.google.com/drive/folders/1NB8ZzQHTyTaB8Tu1GuJ_wqadfrD6gAnC?usp=sharing