CONTROL DE LA RESPUESTA DINÁMICA DE ESTRUCTURAS MEDIANTE EL USO DE DISIPADORES DE ENERGÍA DE FLUIDO VISCOSO DEL TIPO LINEAL

ÍNDICE

RESUMEN

SUMMARY

CAPÍTULOI: NTRODUCCIÓN 1

1.1 Generalidades…………...…………………………………………………………….……1

1.2 Planteamiento del Problema y justificación……………..……………….………….......…2

1.3 Objetivos…………………………………..…………………………………………....….3

1.3.1 Objetivos Generales

1.3.2 Objetivos Específicos

1.4 Metodología……………………………………………..…………………..…….….........3

1.5 Estructura del Trabajo…………………………………………..…………...………..........4

1.6 Alcances y Limitaciones…………………………………..………………...…………......6

CAPÍTULO II: VIBRACIONES DE UN SISTEMA DE UN GRADO DE LIBERTAD 7

2.1 Generalidades….…………………………………...……………………………................7

2.2 Oscilador de un Grado de Libertad con Vibración libre No Amortiguada……...…......…..8

2.3 Oscilador de un Grado de Libertad con Vibración libre Amortiguada…..…………..…...12

2.3.1 Amortiguamiento Viscoso

2.3.2 Tipos de Movimiento

2.3.3 Sistema Subamortiguado

2.4 Oscilador de un Grado de Libertad sometido a una Excitación Armónica…….…..……..19

2.4.1 Amplificación y Atraso de la Respuesta Dinámica

2.5 Oscilador de un Grado de Libertad con Excitación Basal…..……………………………23

2.5.1 Espectro de Respuesta

CAPITULO III: BALANCE ENERGÉTICO EN ESTRUCTURAS Y SISTEMAS 27

DE PROTECCIÓN SÍSMICA

3.1 Generalidades….…………………………………………………………………….....27

3.2 Balance Energético de Estructuras…………..…………………………………..…..…28

3.3 Sistemas de Protección Sísmica………………………………………………………..31

3.3.1 Introducción

3.3.2 Sistemas de Control Pasivo

3.3.2.1 Control Pasivo con Aislamiento de Base

3.3.2.2 Control Pasivo con Disipadores de Energía

3.3.2.2.1 Disipadores Histeréticos

3.3.2.2.2 Disipadores Viscoelásticos

3.3.2.2.3 Disipadores de Fluido Viscoso

3.3.2.3 Control Pasivo con Sistemas Inerciales Acoplados

3.3.3 Sistemas de Control Activo

3.3.4 Sistemas de Control Híbrido

3.3.5 Sistemas de Control Semiactivo

CAPITULOIV: DISIPADORES DE ENERGÍA DE FLUIDO

VISCOSO 49

4.1 Generalidades.……………………………………………………………...………...…..49

4.2 Descripción del Disipador de Energía de Fluido Viscoso…………..……...………..…..50

4.3 Respuesta del Disipador de Energía de Fluido Viscoso………………………………....54

4.4 Efecto del Disipador de Energía de Fluido Viscoso sobre el Espectro de Respuesta……61

4.5 Disipadores de Energía de Fluido Viscoso Taylor…………………………………...…..63

4.5.1 Algunas Aplicaciones de los Disipadores de Energía de Fluido Viscoso Taylor

4.5.1.1 Puente Amolanas

4.5.1.2 Torre Mayor

4.6 Sistema de un Grado de Libertad con Disipadores de Energía de Fluido Viscoso……....67

4.6.1 Disipador de Energía de Fluido Viscoso Lineal

4.6.2 Disipador de Energía de Fluido Viscoso No Lineal

4.7 Sistema de “N” Grados de Libertad con Disipadores de Energía de Fluido Viscoso……70

4.8 Proceso de Diseño de los Disipadores de Fluido Viscoso…………………………..…...72

4.8.1 Generalidades

4.8.2 Determinación del Sistema Estructural

4.8.3 Determinación del Control de la Respuesta

4.8.4 Determinación de la Demanda Sísmica

4.8.5 Determinación del Nivel de Amortiguamiento Suplementario

4.8.6 Determinación de los Parámetros de los Disipadores de Fluido Viscoso

4.8.6.1 Método de Hart y Wong

4.8.6.2 Método propuesto por la FEMA 273

4.8.6.2.1 Disipadores de Fluido Viscoso con comportamiento Lineal

4.8.6.2.2 Disipadores de Fluido Viscoso con comportamiento No

Lineal

4.8.7 Verificación de la Respuesta

CAPITULO V: MODELACIÓN DEL DISIPADOR DE ENERGÍA DE FLUIDO 83

VISCOSO EN SAP2000

5.1 Generalidades.………...………………………………………………….…..…………..83

5.2 Elementos Link……………………………………………………..………..…………..84

5.2.1 Descripción del modelo del Disipador, el Elemento Damper

5.2.2 Modelo alternativo para el Dispositivo con comportamiento Lineal

5.3 Verificación del Modelo del Disipador utilizado por SAP2000........……………...……87

5.3.1 Generalidades

5.3.2 Descripción del Sistema

5.3.3 Registro Sísmico de El Centro, 1940

5.3.4 Respuesta del Sistema utilizando el Método de Newmark

5.3.5 Respuesta del Sistema utilizando SAP2000

CAPITULO VI: CONTROL DE LA RESPUESTA DINÁMICA DE UNA 95

ESTRUCTURA DE CINCO PISOS CON DISIPADORES DE

ENERGÍA DE FLUIDO VISCOSO LINEALES

6.1 Generalidades……………………………...……………………………..……................95

6.2 Descripción de la Estructura……………………………………….…..…..…………….95

6.3 Componente N10E del Registro Sísmico de Llolleo, 1985………………….…………101

6.4 Análisis de la Estructura sin Disipadores de Energía…………………………..……….101

6.4.1 Respuesta de la Estructura para un Amortiguamiento Efectivo de 5% del

crítico

6.5 Análisis de la Estructura con Disipadores de Energía de Fluido Viscoso

Lineales……...…………..…………………………………………………...................105

6.5.1 Determinación del Periodo y Modo Fundamental de Vibración

6.5.2 Determinación del Amortiguamiento Suplementario y de los Parámetros de los

Disipadores

6.5.3 Desplazamiento de la Estructura para un Amortiguamiento Efectivo de 25%

del crítico

6.5.3.1 Caso 1

6.5.3.2 Caso 2

6.5.4 Desplazamiento de la Estructura para un Amortiguamiento Efectivo de 20%

del crítico

6.5.4.1 Caso 1

6.5.4.2 Caso 2

6.5.5 Respuesta Final de la Estructura para un Amortiguamiento Efectivo del 20%

del crítico

6.6 Comparación de la Respuesta de la Estructura con y sin Disipadores de Fluido Viscoso

Lineal………………………………………………………………………..………….116

6.7 Comportamiento de los Disipadores……………………………………...…………….120

CAPITULO VII: CONCLUSIONES 124

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA 128

ANEXO A: OBTENCIÓN DE LA RESPUESTA MEDIANTE EL MÉTODO 131

DE NEWMARK PARA UN SISTEMA DE UN GRADO DE LIBERTAD

CON DISIPADOR DE ENERGÍA DE FLUIDO VISCOSO LINEAL

SOMETIDO A UNA EXCITACIÓN BASAL

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