Diseño y ejecución de un TMD sobre un modelo estructural de laboratorio

Abstract

En este proyecto se trata de iniciar un proceso de análisis que conduzca al desarrollo de estructuras con mejor comportamiento para el confort de los usuarios en general, y en casos más extremos, más seguras. Se comprueba como distintos dispositivos de mitigación de vibraciones pasivos afectan a la respuesta estructural. Comparando la respuesta de la estructura original con la respuesta habiendo implementado éstos, también se comprueba que se tiene una mayor seguridad y comodidad estructural. Se comienza con el diseño, construcción y modelado numérico de una estructura de laboratorio de 2 grados de libertad para su estudio al ser sometido a diferentes excitaciones mediante el uso de una mesa de vibraciones, cuya puesta en funcionamiento también forma parte del proyecto. Se trata de reducir la respuesta dinámica ante diferentes cargas armónicas mediante el uso de distintos dispositivos de mitigación de vibraciones pasivos, es decir con utilidad para la frecuencia de diseño. Se ha estudiado también su eficacia ante excitaciones de respuesta variable tipo sismo. Los dispositivos diseñados son un TMD y dos TLCD, con y sin reducción de sección para tener distintos niveles de amortiguamiento. El TMD consiste en una viga en voladizo de policarbonato y una masa en su extremo. Los dos TLCD, se conforman por un soporte en forma de U con un líquido en movimiento en su interior. Ante las cargas armónicas de frecuencia constante tanto el TMD como los TLCD tienen un comportamiento sobresaliente, reducen la respuesta dinámica para la frecuencia de diseño en un 93 y 96% respectivamente. En cambio, ante excitaciones de frecuencia variable, tipo sismo, estos dispositivos no responden de tan buena eficacia. Esto se debe a la falta de amortiguamiento suplementario. Por tanto, al implementar un TLCD con cierta reducción de sección que hace las veces de amortiguador, la respuesta ante este tipo de excitación mejora de manera considerable.

This project aims to initiate a process of analysis leading to the development of structures with better behavior for the comfort of users in general, and in more extreme cases, safer. It is tested how different passive vibration mitigation devices affect the structural response. Comparing the response of the original structure with the response after the implementation of these devices, it is also shown that there is greater structural safety and comfort. It begins with the design, construction and numerical modeling of a laboratory structure of 2 degrees of freedom for its study when subjected to different excitations through the use of a shake table, whose commissioning is also part of the project. The aim is to reduce the dynamic response to different harmonic loads using different passive vibration mitigation devices, i.e. with usefulness for the design frequency. Their effectiveness has also been studied for seismic-type variable response excitations. The devices designed are a TMD and two TLCDs, with and without section reduction for different damping levels. The TMD consists of a polycarbonate cantilever beam and a mass attached at its end. The TLCDs consist of a U-shaped support with a moving liquid inside. Under constant frequency harmonic loads, both the TMD and the TLCD have an outstanding performance, reducing the dynamic response for the design frequency by 93 and 96% respectively. On the other hand, when faced with variable frequency excitations, such as earthquakes, these devices do not respond as effectively. This is due to the lack of supplementary damping. Therefore, by implementing a TLCD with a certain reduction in the section that acts as a damper, the response to this type of excitation improves considerably.