Análisis comparativo del comportamiento dinámico de una maqueta con sistema estructural aporticado sometido a vibraciones de 1 GDl, con y sin amortiguadores de masa sintonizada (AMS), simulado de forma numérica y experimental - Apaza Surco, Lening Rafael (2022)
El presente trabajo de investigación, realiza un análisis comparativo de la eficiencia de un amortiguador de masa sintonizada lineal (AMS), colocada en el último nivel de una estructura de acero de cuatro niveles, con y sin la incorporación del Amortiguador de Masa Sintonizada. Para evaluar su influencia frente a movimientos externos (excitación de base), se tomó como valores de base para la comparación el desplazamiento y la aceleración que experimenta la estructura sin Amortiguador de Masa Sintonizada en su último nivel, siendo este nivel donde se registran los mayores desplazamientos y aceleraciones. Para realizar los ensayos experimentales, se construyó una estructura metálica de cuatro niveles del tipo Shear Building, considerando las especificaciones técnicas para el material de Aceros Arequipa, el cual cuenta con una gran gama de aplicaciones en la rama de estructuras. La excitación de base de la estructura se realizó mediante una mesa vibratoria unidireccional, auto construida. La estructura está conformada por cuatro niveles, la dirección de excitación de base se consideró en el lado lateral de menor rigidez de la estructura, la cual es más susceptible a generar mayores desplazamientos y aceleraciones. La construcción de la mesa sísmica se dio debido a que en el ámbito de la ciudad del cusco no se cuenta con laboratorios que estén implementados con una mesa vibratoria para realizar estudios en relación a excitación de base. Las rigideces laterales más desfavorables de la estructura principal son: para el primer nivel de 20.594 N/cm y el resto de niveles de 25.330 N/cm; la masa concentrada para cada diagrama rígido, es: 5.26 kg para el primer piso, 5.11 kg para segundo y tercer piso, y 5.49 kg para el cuarto piso, siendo una masa total de 20.97 kg de la estructura principal, generando frecuencias de vibración de 3.68Hz, 10.73 Hz, 16.70 Hz y 20.72 Hz. El Amortiguador de Masa Sintonizada es formado por los siguientes porcentajes de masa de la estructura total: 4.32%, 4.38%, 5.98% y 7.33%, y las rigideces utilizadas son: 4.65 N/cm para el primero, 4.72 N/cm para el segundo, 6.31 N/cm para el tercero y 7.61 N/cm para el cuarto. El Amortiguador de Masa Sintonizada que mejor ha sintonizado con la estructura es para la tercera masa con una frecuencia de 3.06 Hz, generando una relación de frecuencias de 0.96. La excitación de base se realizó en la mesa unidireccional autoconstruida, que proporciona un torque de 6.6 N.m generado por un Motor de Paso Nema 34. La estructura principal fue excitada en un rango de frecuencias de 3.00Hz a 3.60Hz, con la finalidad de generar el efecto de resonancia estructural. La toma de datos se realizó mediante sensores: de desplazamiento VL53L0X y aceleración MPU6050, disponles en el mercado nacional, controlados mediante los softwares de ARDUINO y MATLAB. La incorporación del Amortiguador de Masa Sintonizada, acorde a los resultados y conclusiones, en la estructura principal ha demostrado una eficiencia en la reducción de desplazamientos en el orden de 77.73%, 77.73%, 77.10% y 78.99% en relación de la estructura principal sin control llegando a experimentar un desplazamiento total lateral en el último nivel de 4.76 cm. Otra de las ventajas del Amortiguador de Masa Sintonizada sobre la estructura principal es la reducción de las aceleraciones en los diafragmas rígidos, experimentando una aceleración máxima de 17.37 m/s2; el Amortiguador de Masa Sintonizada a mostrando una eficiencia en la reducción de las aceleraciones de 50.94%, 52.27%, 52.65% y 59.19%, proporcionando el Amortiguador de Masa Sintonizada un confort a los habitantes de la estructura principal durante eventos sísmicos.