Efecto del sismo vertical en la eficiencia de disipador de masa sintonizada

Abstract

Los Disipadores de Masa Sintonizada (DMS) corresponden a un sistema que permite mitigar las vibraciones de una estructura, a partir de un movimiento sincronizado que genera fuerzas restitutivas, reduciendo la respuesta de la estructura a la cual se incorpora. En este contexto, los DMS han sido ampliamente utilizados para reducir las vibraciones producidas tanto por efectos de viento o sismos, en especial para estructuras altas. En general, los DMS son diseñados considerando el efecto de las acciones sísmicas horizontales, sin sopesar el efecto de una acción vertical simultánea y por tanto ser proclives a perder su sincronización y/o efectividad de mitigación de respuesta. La presente investigación estudia la eficiencia de un DMS tipo péndulo, frente a la amenaza que supone la componente vertical de un sismo subductivo tipo thrust y/o a uno del tipo intraplaca, casos donde el movimiento vertical puede ser comparable al movimiento superficial horizontal. Para esto, se construye un DMS tipo péndulo que se implementa en una estructura de seis niveles, sujeta a la acción de registros sísmicos con y sin componente vertical, de los cuales se obtienen doce configuraciones de ensayo. Estos registros son aplicados en la base de la estructura mediante la mesa de vibrar del Laboratorio de Sólidos de la Universidad de Chile. Con el fin de poder estudiar de manera teórica el comportamiento de la estructura, se programa un modelo que replica su respuesta frente a cada configuración de ensayo. En conjunto se modela la respuesta del DMS instalado en la estructura, determinando su comportamiento y por consiguiente la fuerza que ejerce sobre ella. Para distintas configuraciones de periodo y tasa de amortiguamiento del DMS, es posible construir una gráfica 3D que define la zona en que el dispositivo trabaja de forma óptima, reduciendo las demandas de la respuesta de la estructura del modelo teórico. En conjunto, se genera el modelo teórico de una estructura de mayo periodo. En base a este modelo es posible construir una gráfica 3D que define la zona en que el sismo vertical amplifica la respuesta de la estructura junto al dispositivo. El análisis de los resultados experimentales muestra que en cada uno de los ensayos realizados es posible observar que la componente vertical del sismo afecta la eficiencia del DMS, aumentando la aceleración máxima de la estructura. Sin embargo, esta aceleración no supera la medida en los ensayos en los cuales no se empleó un DMS. De esta manera, en términos de aceleración, para cada uno de los casos analizados experimentalmente en este trabajo, la implementación del DMS es siempre favorable independiente del aumento de la componente vertical del registro ensayado.