Sistema de amplificación para dispositivos distribuidos de disipación de energía
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Date
2015
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Abstract
En las últimas dos décadas aproximadamente, se han venido realizando estudios de carácter analítico, experimental y de aplicación a sistemas de protección dinámica que utilizan dispositivos de disipación de energía ya sean activos o pasivos, para mejorar el desempeño de diversas estructuras ante eventos de tipo dinámico. Estos eventos pueden ser de origen sísmico o por efectos de presión de viento. Los dispositivos de disipación de energía aprovechan generalmente los desplazamientos de entrepiso y las velocidades derivadas de estos desplazamientos para entrar en funcionamiento. Por lo tanto, será obvio notar que para una configuración estructural relativamente flexible, estas respuestas de la estructura serán mejor aprovechadas por los disipadores de energía que las respuestas inducidas por los eventos dinámicos en una estructura más rígida. Las limitaciones de Normas de diseño y construcción correspondientes a las deformaciones admisibles en un sistema estructural, también pueden ser consideradas como restricciones a las respuestas de las que toman ventajas los sistemas de protección sísmica.En función de estas consideraciones, se han propuesto, probado y patentado varios mecanismos de amplificación de desplazamientos como los de (Hetrick & Kota, 2003) y (Berton, 2004). Estos mecanismos, conocidos como DAD por sus siglas en inglés (Displacement Amplification Devices), son ensambles de miembros idealmente rígidos que debido a su disposición geométrica y cinemática generan ventaja mecánica en fuerza y desplazamiento (traducida en amplificación de estos efectos) de un punto a otro de dicho ensamble. Los más estudiados de estos mecanismos han sido los de tipo lever-arm, que emplean la teoría de apalancamiento para generar la amplificación ya mencionada. En esta investigación se presenta y pone a prueba experimental y analítica, un dispositivo de amplificación de desplazamientos que por su disposición geométrica y cinemática, es considerado como novedoso. En el documento se expone inicialmente un análisis del comportamiento del DAD propuesto, demostrando teóricamente su funcionamiento y factores de amplificación que es posible alcanzar con éste.Además, se generan modelos estructurales matemáticos, en los cuales se implementa el mecanismo para llegar a una primera aproximación de la eficiencia de este DAD y comparación con otros existentes. Finalmente, se somete a prueba experimental por medio de ensayos Pseudo – Dinámicos aplicados a una estructura de prueba a escala real con dos tipos de disipadores, uno friccional (Montaño, 2015) y otro histerético auto-centrante (Tapia Flores, 2015), con el fin de determinar la eficiencia real y establecer las posibles causas de pérdida de eficiencia que existiría en un caso de aplicación real. Finalmente, por medio de la evaluación experimental, se ratifica de manera satisfactoria que lo obtenido de la evaluación analítica es consistente con un análisis de caso real y que el mecanismo de amplificación propuesto cumple con la función para cual fue concebido.
Description
Tesis (Magíster en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2015