8/16/2019 Daños Causados en el Acero Por Excesiva Vibración

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DAÑOS CAUSADOS POR EXCESIVA VIBRACIÓN

VIBRACIÓN:

El término 'vibraciones' cuando se aplica a plantas se refere al movimientooscilatorio experimentado por el edifcio y sus ocupantes durante el cursode las actividades normales del día a día. Este movimiento es normalmentevertical (arriba y abajo), pero las vibraciones horizontales también sonposibles. En cualuier caso, las consecuencias de las vibraciones van desdeser una molestia para los usuarios del edifcio a causar da!os a lasinstalaciones y accesorios, o incluso (en casos muy extremos) a laestructura del edifcio. "a #ravedad de las consecuencias depender$ de la%uente del movimiento, su duraci&n y el dise!o del edifcio.

onsecuencia de las vibraciones

rietas de %ati#a pueden iniciar y propa#ar cuando un componente

estructural, por lo #eneral una conexi&n, se somete a una car#a cíclica

repetida, tal como en puentes. *ara el acero, hay un estrés límite por debajo

del cual la %ati#a no se producir$ con independencia del n+mero de

ciclos. *or lo tanto, la %ati#a puede ser evitado mediante el dise!o de

conexiones de tal %orma ue no se supere este límite el estrés.

TEORIA DE UNA VIBRACION:

"as vibraciones se caracterizan por un movimiento cíclico re#ular de una%recuencia y amplitud dada. En la pr$ctica, los pisos vibrantes son sistemasdin$micos complejos con infnitos modos de vibraci&n, cada uno con supropia %recuencia. %ortunadamente, incluso el sistema de vibraci&n m$scomplejo puede ser representado como una serie de modelos de masa yresorte simples con un solo #rado de libertad . -ales modelos son %$ciles deentender en términos de su comportamiento te&rico y son un medio +tilpara la introducci&n de los principios %undamentales ue #obiernan elmovimiento de todos los sistemas vibratorios.

Ilustración

El sistema de vibraci&n m$s simple es uno con un solo #rado de libertad(/01), como el modelo de masa y resorte, ue a continuaci&n lo veremos

http://www.steelconstruction.info/Floor_vibrations#Single_degree_of_freedom_systemshttp://www.steelconstruction.info/Floor_vibrations#Single_degree_of_freedom_systems

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En este sistema, si la masa M sedesplaza de su posici&n de euilibrio (reposo) y lue#o se libera, sudesplazamiento y  en %unci&n del tiempo t  representaría una onda

sinusoidal. En ausencia de amorti#uamiento, este movimiento podríacontinuar indefnidamente, con el desplazamiento pico correspondiente a laposici&n de liberaci&n inicial. El tiempo necesario para completar cada ciclodependería s&lo de la masa M y el resorte de ri#idez k  del sistema. En lapr$ctica, todos los sistemas ue vibran encuentran con un #rado deamorti#uaci&n. Esto est$ representado en el modelo /01 por elamorti#uador. omo alternativa a desplazar y lue#o la liberaci&n de lamasa, las vibraciones podrían iniciar sometiendo la masa a una din$mica decar#a (variable en el tiempo). Esto est$ representado en el modelo por la%uerza externa p (t). El movimiento del sistema /01 puede ser defnido entérminos de tres par$metros

1recuencia

mplitud

2ojadura

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3. "a frecuencia  de un sistema, o de una %uerza aplicada, es una

medida de la velocidad a la ue vibra el sistema. "a %recuencia es

normalmente citado en 4ertz (ciclos por se#undo) o,

alternativamente, en radianes por se#undo y es proporcional a la raíz

cuadrada de la ri#idez k  dividida por la masa M. "a inversa de la

%recuencia f  es el período T , defnido como el tiempo necesario para

ue el sistema para completar un ciclo completo.

5. "a amplitu de un sistema es una medida de la respuesta del pico

respecto a la media. /ado ue el movimiento es sinusoidal en la

naturaleza, la amplitud término se aplica por i#ual a la de

desplazamiento, velocidad o aceleraci&n.

6. Dampin!  refere a la pérdida de la ener#ía mec$nica en un

sistema. 4ay muchas %uentes de amorti#uaci&n en un edifcio,

incluyendo la %ricci&n en las conexiones, mobiliario y euipamiento y

disipaciones de ener#ía a través de componentes no estructurales,

tales como particiones. omo la ener#ía se saca del sistema a través

de la amorti#uaci&n, la amplitud de la respuesta reduce hasta ue el

movimiento fnalmente cesa.

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*ara el sistema de /01 se muestra arriba, sometido a una car#a p (t) , el

movimiento del sistema se ri#e por el euilibrio din$mico, ue puede

expresarse como

El estudio de las vibraciones se refere a los movimientos de los cuerpos y a

las %uerzas asociadas a ellos. -odos los cuerpos ue poseen masa y

elasticidad, son capaces de vibrar. 7na vibraci&n mec$nica es el movimiento

de un cuerpo ue oscila alrededor de una posici&n de euilibrio. "a mayoría

de las estructuras experimentan vibraciones hasta cierto #rado por lo ue

su dise!o reuiere la consideraci&n de este e%ecto din$mico debido a ue

ocasiona un aument" en l"# e#fuer$"# % ten#i"ne#&

VIBRACIONES EN PUENTES:

"os puentes deben cumplir los reuisitos de los Estados "ímite de erviciobajo los e%ectos din$micos de las car#as de tr$fco, %errocarril, peatones,bicicletas y viento. "as vibraciones en puentes no deben causar inuietuden los pasajeros de vehículos, circulando o detenidos sobre el tablero, ni enlos peatones, si se proyectan aceras transitables.

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on independencia de la respuesta #eneral de la estructura, debe prestarseatenci&n a la posible presencia de barras, tirantes, elementos secundariosde arriostramiento, etc., cuyas %recuencias propias de vibraci&n, pr&ximas alas %recuencias de excitaci&n debidas al paso de vehículos o peatones sobreel tablero, sean susceptibles de desencadenar problemas de resonancia. En

estos casos debe actuarse incrementando la ri#idez propia de dichoselementos asilados o, disponiendo sistemas específcos de amorti#uaci&n.

Re#"nancia:

Es un %en&meno ue se produce cuando uncuerpo capaz de vibrar es sometido a laacci&n de una %uerza peri&dica, cuyo periodode vibraci&n coincide con el periodocaracterístico de dicho cuerpo, esto provocaue la amplitud de un sistema oscilante seha#a muy #rande.

En estas circunstancias el cuerpo vibraaumentando de %orma pro#resiva la amplituddel movimiento tras cada una de lasactuaciones sucesivas de la %uerza.

Esto si#nifca ue si una estructura comienza a vibrar de manera violenta,es susceptible de %allar mec$nicamente y esto puede conducir r$pidamentea su destrucci&n total.

on el fn de miti#ar totalmente el e%ecto de resonancia en un puente, losin#enieros incorporan amorti#uadores en el dise!o del puente para

interrumpir las ondas resonantes e impedir ue crezcan.

'lame"( 'lutter " Alete":

El 1lutter (8ameo o aleteo) es una vibraci&n ue sur#e sola, cuando las%uerzas aerodin$micas ejercidas sobre un objeto provocan un movimientoperi&dico natural. Este movimiento se retroalimenta en condicionespositivas. 2as vibraci&n m$s movimiento y car#a aerodin$mica, cuanto m$scar#a aerodin$mica m$s movimiento y vibraci&n. En la construcci&n a%ectaa puentes.

 1lutter se produce habitualmente en o cerca de la %recuencia natural de la

estructura, es decir, una %uerza aerodin$mica peue!o har$ ue laestructura vibre a su %recuencia natural. i esta %uerza peue!a persiste enla misma %recuencia ue la %recuencia natural de la estructura, unacondici&n llamada 9resonancia: se produce. ;ajo una condici&n deresonancia, la amplitud de la vibraci&n aumentar$ dr$sticamente en untiempo muy corto y puede causar un %allo catastr&fco de la estructura.

E)empl"# e E#tructura# *ue +an ca," p"r e-ce#i.a# .i/raci"ne#:

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Desplome del Puente Tacoma

Naroows

Es un *uente col#ante, 7bicado en elestado de > metros de lon#itud, ue se desplomoel ? de noviembre en 3@A>, después de Ameses de servicio. "a causa de sudesplome %ue ue su%ri& vibraciones de#ran amplitud debido al %en&meno de 8ameo.

  Puente de Volgogrado 

7bicado en Busia, ue después de ? mesesde entrar en servicio, el 5> de mayo del

5>3>, entro en resonancia debido a unatormenta con rachas de viento. "asupresi&n de estas vibraciones se lo#romediante la incorporaci&n deamorti#uadores de masa en la estructura.

  Puente Arcos de Alconétar  

7bicado en Espa!a, esta estructura entro enresonancia antes de du culminaci&n, la

causa %ue ue vientos de peue!asvelocidades hicieron oscilar dichaestructura. "a soluci&n consisti& encambiar la aerodin$mica de los arcos.