Ingeniería sísmica y vulnerabilidad de riesgo ¿Qué es el amortiguamiento de edifcaciones? Los Los amor amorti tigu guam amie ient ntos os son son gene genera ralm lmen ente te valo valorres numé numéri rico cos s para para las las relaciones relaciones desamortiguamiento modal y sufciente para análisis lineal. Por lo tanto tanto,, deter determin minar ar los coefc coefcien ientes tes de la matri matriz z de amor amortig tiguam uamien iento to;; es necesario para armar la ecuación de euilibrio dinámico y realizar el análisis lineal !l amortiguamiento es el proceso por el cual la vibración libre disminuye en amplitud; en este proceso la energía del sistema en vibración es disipada por varios mecanismos los cuales pueden estar presentes simultáneamente. !n las estructuras actuales el amortiguamiento es representado de "orma idealizada; para e"ectos prácticos el amortiguamiento actual en estructuras #$% puede ser idealizado satis"actoriamente por un amortiguamiento lineal viscoso. !n la siguiente fgura se muestra un sistema amortiguado su&eto a una "uerza "$ aplicada en la dirección del desplazamiento, la cual es euilibrada por la "uerza interna en el amortiguamiento ue es igual y opuesta a la "uerza e'terna "$. La "uerza de amortiguamiento "$ está relacionada con la velocidad ( a través del coefciente de amortiguamiento c mediante)
* di"erencia di"erencia de la rigidez, rigidez, el coefcien coefciente te de amortigu amortiguamie amiento nto no puede ser calculado a partir de las dimensiones de la estructura y del tama+o de los elementos estructurales, debido a ue no es "actible el identifcar todos los mecanismos disipadores de energía vibracional en las estructuras actuales. ¿Cómo se calcula el amortiguamiento libre? na estructura está en vibración libre cuando es perturbada de su posición estática de euilibrio y comienza a vibrar sin la e'citación de "uerza e'terna alguna -p-t / 0.
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1ibración libre no amortiguada
La ecuación ue representa el movimiento de un sistema lineal #$% sin amortiguamiento y ue no está sometido a la acción de una "uerza e'terna es)
$onde 2n es la "recuencia natural en vibración libre del sistema y es igual a)
!l desarrollo de la ecuación di"erencial
Las constantes * y 3 se 4allan a partir de las condiciones iniciales)
´
u(0 ) y u(0 )
y , el desplazamiento y la velocidad iniciales respectivamente.
5bteniéndose por lo tanto)
Ingeniería sísmica y vulnerabilidad de riesgo Las fguras anteriormente mostradas, ilustran el movimiento de la masa durante un ciclo de vibración libre del sistema para la ecuación anterior. * partir de estas fguras se observa ue el tiempo reuerido de un sistema no amortiguado para completar un ciclo de vibración libre es denominado periodo natural de vibración, 6n, y es)
La "recuencia cíclica natural de vibración, "n, es defnida como el n(mero de ciclos ue se repiten en 7 8s9 de tiempo y su valor es)
Las propiedades de vibración natural, 2n, 6n y "n, dependen de la masa y rigidez de la estructura, y el término :natural es utilizado para en"atizar el 4ec4o de ue éstas son propiedades naturales del sistema cuando éste está en estado de vibración libre. !l movimiento representado por la ecuación u-t puede también ser e'presado en la "orma)
$onde u0 es la magnitud del desplazamiento má'imo y es llamada amplitud de movimiento, la cual está dada por)
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< el ángulo de "ase = está dado por)
Tipos de amortiguamiento – Hable el que sirve para las estructuras. 5tro en"oue para el control de da+os sísmicos en los edifcios y me&orar su comportamiento sísmico es mediante la instalación de amortiguadores sísmicos en el lugar de los elementos estructurales, tales como diagonales. !stos act(an como amortiguadores de los amortiguadores 4idráulicos en los ve4ículos > la mayor parte de las sacudidas repentinas son absorbidos en los ?uidos 4idráulicos y sólo un poco por encima se transmite al c4asis del coc4e. @uando la energía sísmica se transmite a través de ellos, amortiguadores absorben parte de ella, y así amortiguar el movimiento del edifcio. $e uso general amortiguadores sísmicos 7. *mortiguadores viscosos -la energía es absorbida por el basado en el líuido de silicona ue pasa entre el cilindro disposición de pistón, A. *mortiguadores de "ricción -la energía es absorbida por las superfcies de "ricción entre ellos "rotar uno contra el otro, B. @ediendo amortiguadores -la energía es absorbida por los componentes metálicos ue producen. C. 1iscoelástico amortiguadores -la energía es absorbida por la utilización de la esuila controlada de sólidos. *sí, mediante el euipamiento de un edifcio con dispositivos adicionales ue tienen una capacidad de amortiguación de alta, ue puede disminuir la energía sísmica de entrar al edifcio. Los ue actualmente se utilizan son los aisladores y disipadores de energía) Aisladores disipadores de energ!a Aisladores s!smicos !stos dispositivos aíslan al edifcio de toda la energía ue el suelo introduce por causa de un evento tel(rico. #u aplicación en di"erentes edifcaciones en Latinoamérica y especialmente antes y después del terremoto ocurrido en @4ile, 4a tenido resultados alentadores.
Ingeniería sísmica y vulnerabilidad de riesgo :!l aislador sísmico desacopla la estructura del suelo y 4ace ue la aceleración sísmica no pase y si lo 4ace, ue esto ocurra en una proporción mínima. !ntonces la estructura se comporta como un bloue rígido ue se mueve sobre los aisladores en desplazamientos relativamente peue+os. Por lo tanto, ya no 4ay desplazamiento entre piso a piso ue es lo ue destruye la edifcación !n los edifcios de construcción convencional, ue están f&os a tierra, se amplifca la aceleración sísmica en las partes altas, en cambio una edifcación ue está sobre aisladores se mueve como un bloue, se estabiliza y la amplifcación sísmica es menor, afrmó el ingeniero estructuralista @arlos @asabonne, gerente general de Dallegos @asabonne *rango, Euesada Ingenieros @iviles.
"isipadores de energ!a n disipador tiene como "unción principal absorber la energía sísmica ue 4a ingresado al edifcio. !l ingeniero Fulio Givera %ei&óo, gerente general de #eintec, aclaró ue cuando se tiene un sismo muy severo, la "uerza con la ue la naturaleza empu&a de manera 4orizontal a cualuier elemento es apro'imadamente igual al propio peso. Dran cantidad de la energía se disipa en parte por la fsuración de los elementos o también cuando se tienen alguno ue se 4a colocado para absorber o eliminar esas "uerzas; es así ue las edifcaciones de concreto armado aten(an una gran cantidad de energía por la fsuración, sin embargo 4ay una "orma de disipar sin provocar da+os.
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