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Vibraciones de esctructuras
Concepto
En edificios instrumentados se ha observado que el periodo de una estructura durante un temblor varía hasta en un 50 por ciento respecto al periodo inicial, y que, además, el periodo real de una estructura difiere del que se obtiene de su modelo analítico debido a las diferencias entre este último y la estructura real. Ante esto las propiedades dinámicas de edificios se pueden obtener por medio de registros de vibración en puntos estratégicos de los mismos.
Por otro lado, muchas estructuras deben estar limitadas en sus niveles de vibración para proteger contenidos u optimizar el funcionamiento de equipos. Con mediciones de vibración se pueden obtener los niveles desarrollados en diferentes puntos de un edificio y establecer soluciones a dicho problema.
De manera similar, áreas completas de un edificio, o ciertas losas en particular, pueden presentar vibraciones excesivas por su uso normal o por vibración de maquinarias, que son molestas para sus ocupantes o usuarios. Cuando se conocen los niveles de dichas vibraciones y se establecen sus causas pueden tomarse medidas que mitiguen tal aspecto o se solucionen por completo.
Objetivo Determinar las características de exposición de estructuras sometidas a la acción del viento. Esto incluye la estimación probabilista del peligro eólico de su ubicación y la estimación de la intensidad en el sitio incluyendo efectos locales, todo esto expresado en términos de velocidades máximas del viento para diferentes periodos de retorno. Resultados Con un estudio de propiedades dinámicas se pueden calibrar los modelos de estructuras existentes que se analizan y diseñan para su reforzamiento o para el cumplimiento de especificaciones reglamentarias. Los estudios de niveles de vibración permiten al dueño o inversionista tomar decisiones sobre dónde colocar un equipo sensible a vibraciones para su funcionamiento, cómo mitigar un problema de vibración excesiva en losas o en áreas completas de un edificio, o para corregir problemas de flexibilidad de elementos o de vibraciones impuestas sobre las estructuras o partes de ella.
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Cálculo de propiedades dinámicas de estructuras La estimación de los periodos y modos de vibrar de una estructura se realiza a partir del análisis de registros de señales obtenidas en puntos específicos de dicha estructura. Estos registros se obtienen con acelerómetros digitales que contienen sensores de alta precisión. Las señales registradas en los diferentes puntos seleccionados de la estructura se obtienen simultáneamente a un punto al centro de la parte más baja de la misma, ya sea el nivel de desplante de su losa de cimentación, la planta baja o el nivel de piso del sótano más bajo, o el nivel de terreno natural. Las señales se analizan empleando espectros de Fourier y realizando cocientes de dichos espectros entre los puntos distintos medidos en la estructura y el punto simultáneo registrado en la parte más baja de la misma. Se realizan también cocientes entre puntos distintos de un mismo nivel de la estructura. Los cocientes espectrales arrojan curvas que pueden interpretarse como las funciones de transferencia de la estructura desde su base o parte más baja hasta el nivel del punto medido. Dichas funciones de transferencia contienen las frecuencias (o sus inversos los periodos) correspondientes a los modos fundamentales de traslación y torsión del edificio y en muchos casos es posible identificar frecuencias asociadas a modos superiores de vibrar, así como los modos mismos. El resultado es una mayor certeza de que el modelo estructural es compatible con la estructura real y que dicho modelo predecirá adecuadamente la respuesta de la estructura ante un temblor .
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Contacto: M en I Leonardo Veras Felipe, lvf@ern.com.mx |
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