Evaluación comparativa de la respuesta sísmica del pabellón de ingeniería de la UAC, sin y con aisladores de base y amortiguadores de fluido viscoso sometidos a vibraciones aleatorias

El sismo es un fenómeno natural que produce gran destrucción en cualquier zona, los desastres son dependientes de su intensidad y magnitud; mitigar este efecto en cualquier estructura es campo de acción de la Ingeniería Civil a nivel mundial. El Perú es parte del Cinturón de Fuego del Pacífico, debido al fenómeno de subducción entre las placas tectónicas de Nazca y Sudamericana, además presenta una sismicidad por fallas geológicas corticales, por tal razón, está expuesto a movimientos sísmicos que ocasionan daño estructural y pérdida de vidas. En la presente tesis se hace uso del análisis dinámico tiempo historia “Fast no lineal”, para los controladores sísmicos empleados (aislador elastomérico con núcleo de plomo y disipador de fluido viscoso), utilizando el software ETABS-2017 al bloque “B” del pabellón de la Facultad de Ingeniería y Arquitectura de la Universidad Andina del Cusco (UAC), sometido a 7 sismos reales, ocurridos en lugares con idéntica zona sísmica, los que fueron debidamente escalados; sismos sintéticos de comportamiento armónico y aceleraciones espectrales de la (Norma E.030 Diseño Sismorresistente, 2018) Diseño Sismorresistente. La estructura es analizada dinámicamente en tres condiciones Base Fija, Base Aislada y Base Aislada con Amortiguamiento Viscoso. Para el análisis de la estructura con base fija se utiliza la Norma E.030 Diseño Sismorresistente, (2018, para la estructura con base aislada, se utiliza la Norma E.031 Aislamiento Sismico, (2019) Aislamiento Sísmico, y para la estructura con Base Aislada y Amortiguamiento Viscoso, se utiliza como complemento Norma UBC 97, (1997), con el objetivo de comparar la respuesta sísmica de la estructura de base aislada y estructura de base aislada con amortiguador viscoso, respecto de la estructura de base fija, llegando a determinar su periodo natural de vibración de la estructura de base fija en 0.653s en la dirección Y-Y, mientras que en el eje X-X es de 0.49s; Para la estructura aislada y aislada incorporada con amortiguamiento viscoso se determinó un periodo natural de vibración de 2.89s en la dirección Y-Y y en el eje X-X es de 2.76s. La respuesta de la estructura en términos de fuerzas cortantes se ven reducidas para la estructura con base aislada hasta en un 82.66% en el eje “Y” y 84.97% para el eje “X”. Para la estructura de base aislada incorporada con amortiguamiento viscoso en la base, se reduce hasta en un 77.15% en el eje “Y” y 84.92% en el eje “X” respecto de base fija. El desplazamiento absoluto del sistema de base aislada aumenta en un 1499.79% en el eje “X” y 1208.80% en el eje “Y” y en la estructura con aisladores con amortiguador viscoso, aumenta en 1499.79% en el eje “X” y 1120.61% en el eje “Y” respecto a la estructura de base fija correspondiente al primer nivel de entrepiso. En relación con los desplazamientos relativos, el modelo de base aislada disminuye hasta en un 80.76% en el eje “X” y 70.66% en el eje “Y”; y para el modelo con aisladores incorporado con amortiguador viscoso, disminuye hasta en un 81.11% en el eje “X” y 62.87% en el eje “Y”. Llegando a la conclusión principal que la mejor respuesta sísmica la tiene el sistema de base aislada sin complemento alguno. El factor de Amortiguamiento para la estructura de Base Fija es de 4.67% en el Eje “X” y de 5.01% en el eje “Y”, en la estructura de Base Aislada es de 14.55% en el eje “X” y de 15.36% en el eje “Y” y en la Estructura de Base Aislada Amortiguada es de 14.45% en el eje “X” y de 15.08% en el eje “Y".The earthquake is a natural phenomenon that produces great destruction in populated areas where the knowledge of vibration control is insipient, disasters are axis and 62.87% on the “Y” axis. Reaching the main conclusion that the best seismic response is the isolated base system without any complement. dependent on their intensity and magnitude; Mitigating this effect in any structure is the field of action of Civil Engineering worldwide. Peru is part of the Pacific Ring of Fire, due to the subduction phenomenon between the Nazca and South American tectonic plates, it also presents seismicity due to cortical geological faults, for this reason, it is exposed to seismic movements that cause structural damage and loss of lives. In this thesis, the dynamic analysis time history “Fast non-linear” is used for the seismic controllers used (elastomeric isolator with lead core and viscous fluid dissipator), using the ETABS-2017 software to block “B” of the pavilion from the Faculty of Engineering and Architecture of the Andean University of Cusco (UAC), subjected to 7 real earthquakes, which occurred in places with the same seismic zone, which were duly scaled; Synthetic earthquakes with harmonic behavior and spectral accelerations of (Norma E.030 Diseño Sismorresistente, 2018) Seismic-resistant Design. The structure is dynamically analyzed in three conditions Fixed Base, Insulated Base and Insulated Base with Viscous Damping. For the analysis of the structure with a fixed base, (Norma E.030 Diseño Sismorresistente, 2018) is used, for the structure with an isolated base, (Norma E.031 Aislamiento Sismico, 2019)Seismic Isolation is used, and for the structure with an Insulated Base and Viscous Damping, is used as a complement (Norma UBC 97, 1997), with the objective of comparing the seismic response of the isolated base structure and the isolated base structure with viscous damper, with respect to the fixed base structure, determining its Natural period of vibration of the fixed base structure at 0.653s in the YY direction, for the isolated and isolated structure incorporated with viscous damping, a natural period of vibration of 2.89s was determined in the YY direction. The response of the structure in terms of shear forces is reduced for the structure with insulated base up to 82.97% in the "Y" axis and 88.30% for the "X" axis. For the insulated base structure incorporated with viscous damping in the base, it is reduced up to 82.88% in the “Y” axis and 88.39% in the “X” axis compared to the fixed base. The absolute displacement of the insulated base system increases by 1499.79% in the “X” axis and 1208.80% in the “Y” axis and in the structure with viscous damper insulators, it increases by 1546.31% in the “X” axis and 1120.61% on the “Y” axis with respect to the fixed base structure corresponding to the first mezzanine level. In relation to the relative displacements, the isolated base model decreases up to 80.76% in the “X” axis and 70.66% in the “Y” axis; and for the model with insulators incorporated with viscous damper, it decreases up to 81.11% on the “X”Tesi

Diseño de un procedimiento de cimentación dinámica de un grupo electrógeno estacionario de 190 Kva modelo G0206PKST mediante el análisis vibracional

El presente trabajo de investigación consiste en el diseño o planteamiento de un procedimiento de cimentación dinámica de un grupo electrógeno estacionario de 190 KVA, que se encuentra instalado en el hotel CASA ANDINA PREMIUM CUSCO, mediante el análisis vibracional. El trabajo de tesis inicia con el marco conceptual tocando temas como: la definición de máquinas, maquinas reciprocantes, grupos electrógenos, tipos de cimentación para equipos vibratorios, vibraciones mecánicas (conceptos básicos, ecuaciones y el método numérico de Runge Kutta de 4 orden) y normatividad. Luego describe y plantea un procedimiento de diseño de cimentación tomando como base las consideraciones principales y criterios de diseño de la norma ACI_351.3R-18 “Report on Foundations for Dynamic Equipment”, enfocado al comportamiento dinámico que tienen los grupos electrógenos estacionarios y su cimentación sujetas a efectos de vibración, también se desarrolla los métodos de diseño aplicados hoy en día para la cimentación de equipos vibratorios y el procedimiento de cálculo a realizar para un análisis dinámico. En el análisis dinámico realizado al grupo electrógeno y su cimentación, se inicia definiendo los datos a utilizar del grupo electrógeno, datos de la cimentación y datos del suelo, luego las cargas que influyen en el análisis, después se realiza los modelos matemáticos de 1, 2 y 3 grados de libertad para el movimiento vertical, las cimentaciones disponen de 6 grados de libertad, así que, también se incluye el cálculo del sistema máquina-cimentación para movimientos horizontales y rotacionales mediante la generación de códigos en Matlab para las gráficas y simulaciones numéricas

Estudio de las vibraciones de una chancadora de quijada, del laboratorio de Ingeniería de Minas de la PUCP

El presente trabajo tiene como objetivo analizar, diseñar y construir una cimentación para el montaje de una chancadora de quijada y seleccionar un aislador de vibraciones que disminuya la transmisibilidad de las fuerzas producidas por la máquina, a los alrededores; realizando para ello una investigación teórica experimental. El funcionamiento de la chancadora de quijada produce ruidos y vibraciones que ocasionan malestar y perturbaciones en el ambiente de trabajo y salas contiguas, que son consecuencia de defectos en la cimentación, el montaje y posiblemente originadas en el diseño mismo de la máquina. Para ello se ha obtenido mediciones de los parámetros modales de la maquina sin carga y con carga, determinando su frecuencia natural, la transmisibilidad de las fuerzas producidas por la máquina en su funcionamiento y después calcular la rigidez del material del aislador necesario, seleccionarlo y verificar que el montaje de la chancadora disminuya la transmisión de las vibraciones. El análisis de la cimentación de la máquina se ha realizado en un bloque de hormigón rígido en reposo sobre la superficie del terreno y el apoyo de la máquina. Considerando que el modo traslacional en el eje z, puede ocurrir independientemente de cualquier otro movimiento; se ha hecho el estudio correspondiente, teniendo en cuenta que el funcionamiento de la máquina produce una fuerza vertical, que pasa por el centro de gravedad de la máquina y la cimentación. Bajo esta condición, la cimentación sólo vibra en la dirección vertical respecto a su posición media de equilibrio estático. Este estudio experimental, establece una base teórica-práctica para el control de las vibraciones en la chancadora de quijada y que además servirá para la solución de problemas de vibraciones en la cimentación de máquinas en muchas ramas de la industria y servicios. Los resultados serán útiles para tomarlos como referencia en posteriores diseños de cimentaciones.Tesi

Análisis aproximado de la respuesta sísmica del Centro de Investigaciones Geocientíficas (CIGEO) con y sin la incorporación de un sistema de base aislada, mediante el Software SAP 2000v.18.1. en el periodo de estudio Julio-Noviembre del 2016

En esencia la finalidad de este trabajo es la de plasmar cuantitativa y cualitativamente los beneficios en materia estructural del uso de dispositivos sísmicos en las estructuras para este propósito se analizó el Centro de Investigaciones Geocientíficas (CIGEO) con las condiciones de carga y secciones reales de la misma. Las propiedades del suelo sobre las cuales descansa esta estructura fueron incluidas en las formas de espectro de repuesta que sirvió para el análisis dinámico. Las características y propiedades del aislador sísmico utilizado para estudio fueron tomadas de diseños ya establecidos por la empresa BRIDGESTONE ya que el diseño de estos dispositivos no formaba parte del estudio. Es importante recalcar el hecho de que los resultados obtenidos no son precisos en su totalidad debido a las limitantes técnicas que posee el software SAP 2000 para analizar los dispositivos sísmicos, además de las limitaciones de quienes lo desarrollamos. Sin embargo para este análisis se tomaron en cuenta la mayor cantidad de elementos veraces y que se adaptan a un contexto real. Estos resultados fueron analizados en base a la consulta de diversas bibliografías sismos resistentes de modo que se tuviera coherencia a la hora de analizar dichos resultados, es por esto que se puede afirmar que los resultados obtenidos y que se expondrán a continúan son satisfactoriamente concluyentes

Análisis modal de un autobús

El proyecto consiste en analizar el comportamiento de un autobús desde el punto de vista de las vibraciones generadas por el motor de combustión interna durante su funcionamiento. Se estudiará el comportamiento de la sección de la estructura que soporta el motor mediante la colocación de acelerómetros. Se realizará una adquisición de datos mediante un test de impacto con martillo utilizando el equipo de adquisición de datos SCADAS Mobile. También se llevará a cabo un test poniendo el motor en marcha y tomando datos de la estructura así como de las reacciones en forma de vibración dentro del habitáculo de pasajeros en la zona más próxima al motor. Estas pruebas nos servirán para realizar un análisis modal experimental de la estructura utilizando el software de LMS Test.Express, que se comparará con un análisis modal teórico sobre un modelo virtual realizado en ANSYS. Una vez obtenidos los resultados de los experimentos se estudiarán las posibles deficiencias del sistema comparándolas con el estándar de montaje proporcionado por el fabricante del motor, Cummins, analizando las mejoras a llevar a cabo para buscar un mayor confort de los pasajeros. También se tendrá en cuenta el efecto de las vibraciones sobre la vida de la estructuraGraduado o Graduada en Ingeniería en Tecnologías Industriales por la Universidad Pública de NavarraIndustria Teknologietako Ingeniaritzan Graduatua Nafarroako Unibertsitate Publikoa

Sistema de amortiguación de vibraciones para un edificio de cuatro plantas

Comenzaremos el trabajo haciendo una introducción de conceptos generales de Dinámica de Estructuras, nos basaremos en el libro Dinámica de Estructuras de Anil K. Chopra donde se explica con detalle todo el proceso de planteamiento y formulación del problema. Continuaremos haciendo un resumen de los distintos tipos de sistemas de control de la respuesta de estructuras y, posteriormente, obtendremos las propiedades dinámicas de una estructura cuyas características se presentan en el capítulo 4 del informe a partir de la aplicación de la librería de programas de CEINCI-LAB desarrollada por el profesor Roberto Aguiar. Tras obtener las propiedades dinámicas, utilizaremos estos datos para realizar una evaluación de la aptitud de la estructura mediante la aplicación de la normativa NCSE-02 Por último, procederemos al reforzamiento de la estructura a partir de un sistema de control pasivo tipo TADAS.Ingeniería Mecánic

Aportación metodológica para el diseño de sistemas de aislamientode base para estructuras de soporte de maquinaria rotatoria

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Ingeniería Estructural) UANLUANLhttp://www.uanl.mx

Análisis estructural de un puente con aisladores elastoméricos con núcleo de plomo (LRB) en el Intercambio Vial Salcedo – Puno

El objetivo de este estudio es realizar un análisis estructural de un puente en el nudo viario Salcedo-Puno que cuenta con aisladores elastoméricos con núcleo de plomo (LRB).La metodología para esta tesis es de tipo aplicada, se determinó la respuesta sísmica con el método Análisis Espectral Multimodal el desplazamiento en la subestructura del puente asilado se reduce en 83.09% para el sismo longitudinal y el 85.83% para el sismo transversal, sin embargo, En la superestructura del puente equipada con un aislante simulado, el desplazamiento aumenta un 118,90% en dirección transversal y un 74,35% en dirección longitudinal. La fuerza de cortante basal en el puente con aislación símica, se reduce el 81.83% para el sismo longitudinal y el 85.57% para el sismo transversal. El momento flector en la base del puente con aislación símica, se reduce en 82.79% para el sismo longitudinal y el 85.88% para el sismo transversal. El nivel de prestaciones es de "seguridad vital" tanto para ese diseño convencional como para el puente aislado. Se concluye que el puente aislado con este sistema de protección presenta una clara reducción de los desplazamientos y de las fuerzas internas en la subestructura en comparación con el diseño convencional; sin embargo, los desplazamientos en la superestructura aumentan como resultado de la disipación de energía causada por la deformación de los aisladores; esto sugiere que el modelo aislado es capaz de proporcionar condiciones más estables y seguras que el diseño convencional

Estudio de la vibración en baja frecuencia de motor eléctrico

Se realizará un análisis en baja frecuencia del comportamiento de sistemas vibratorios excitados principalmente por un motor eléctrico. El sistema está formado por un motor eléctrico acoplado a un volante de inercia que produce una carga sobre citado motor diferente según las configuraciones adoptadas, todo ello montado sobre una base metálica de acero, soportada esta, mediante resortes de diferente características. El estudio contemplará la identificación de frecuencias de excitación, resonancias, pérdidas de inserción de los sistemas, transmisibilidad, problemas de alineamiento, desajustes, modos propios... para cada una de las diferentes situaciones en las que opera el sistema. ABSTRACT. In this Project will proceed to an behavior analysis of vibrating systems in low frequency mainly excited by an electric motor. The system is comprised of an electric motor coupled to inertial flywheel (o flywheel) which produces a different load upon said engine according to the configurations adopted. This system is mounted on a steel metal base which is supported by springs of different characteristics. This study will consider the excitation frequency identification, system resonances, insertion loss, transmissibility, shaft dealignment, eccentricities, mismatches, modal frequencies of the plate… for each of the situations in which the system operates