"Dispositivo de disipación de energía con sistema de cables y poleas"

Abstract

El propósito de esta memoria es realizar estudios experimentales que permitan estudiar las propiedades de disipación de energía sísmica de una estructura a escala de acero de cinco pisos, que cuenta con un sistema de disipación de energía atado a toda la estructura mediante un sistema de cables y poleas. A través de ensayos en mesa de vibrar se observa que el sistema propuesto es eficiente ya que proporciona un nivel de disipación de energía comparable a un sistema que emplea múltiples disipadores de energía distribuidos en diversos niveles de la estructura, aportando con tasas de amortiguamiento que alcanzan un valor entre 10-20% para todos los modos. En este contexto, se estudió experimentalmente la estructura bajo distintas configuraciones: i) la estructura sin sistemas de disipación, ii) el uso de disipadores visco-elásticos en tres niveles, iii) la utilización de disipadores visco-elásticos en todos los niveles, y iv) un sistema de disipación compuesto por cables y poleas. Los ensayos son realizados sobre la mesa vibradora del Laboratorio Experimental de Estructuras de la Universidad de Chile, incluyendo ensayos del tipo pull-back y del tipo sísmico bajo la acción del registro de Concepción centro del 27/02/2010 escalado al 50%. La estructura es instrumentada con acelerómetros en cada uno de sus niveles, de manera de monitorear la respuesta estructural y su entrada sísmica. Las propiedades dinámicas de la estructura, entre ellas el nivel de amortiguamiento provisto, se obtienen utilizando el método DSI (Deterministic-Stochastic Subspace Identification) para la respuesta estructural completa y por pequeñas ventanas de tiempo. Los resultados obtenidos mediante estos métodos muestran que la estructura presenta una respuesta altamente no-lineal, presentando cambios significativos a través del tiempo de sus frecuencias modales, formas modales y tasas de amortiguamiento crítico. En este contexto se señala que la estructura es capaz de volver a su estado original una vez finalizado el movimiento sísmico fuerte. Por este motivo es que se realizó un modelo MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), capaz de estimar la evolución temporal de las propiedades dinámicas a través del tiempo (frecuencias modales, tasas de amortiguamiento crítico y formas modales) ajustando la respuesta medida a una respuesta modelada en función de la respuesta no-lineal modal. Adicionalmente, se analizan los ensayos del tipo pull-back, mediante los métodos de Ibrahim y de decaimiento logarítmico, con los cuales se determinan las tasas de amortiguamiento provistas por cada una de las configuraciones estructurales estudiadas. Finalmente, se procede a comparar los resultados de las distintas configuraciones estructurales en término de sus tasas de amortiguamiento provistas y en base a la comparación del corte y desplazamientos relativos de entre piso observados en los ensayos sísmicos.