Clase 6 - Vibraciones Forzadas
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VIBRACIONES FORZADAS
DINAMICA ESTRUCTURAL
SOLUCION ECUACIONES DE MOVIMIENTO
2 VIBRACIÓN FORZADAP(t)≠0
Ing. Heiner Soto Flórez INGENIERÍA SISMO RESISTENTE
2.1 CARGAS ARMONICAS
푚푦̈ 푡 + 푐푦 푡 +̇ 푘푦 푡 = 푃표푠푒푛휔푡
Frecuencia de la carga
Ecuación
m
k/2k/2 c
P(t) P 푡 = 푃표 푠푒푛휔푡y
t
휔:
Ing. Heiner Soto Flórez INGENIERÍA SISMO RESISTENTE
2.1.1 SISTEMA SIN AMORTIGUAMIENTO
Solución Particular:
푚푦̈ 푡 + 푘푦 푡 = 푃표푠푒푛휔푡
푦 푡 = 퐶푠푒푛휔푡
−푚퐶휔 푠푒푛휔푡 + 퐾퐶푠푒푛휔푡 = 푃표푠푒푛휔푡
−퐶휔휔
+ 퐶 = 푃표/퐾
퐶 =푃표
퐾1 − 훽 훽 =
휔휔
푦 푡 =푃표
퐾1 − 훽
푠푒푛휔푡
Solución Particular:
Ing. Heiner Soto Flórez INGENIERÍA SISMO RESISTENTE
SOLUCION ECUACION
Condiciones iniciales t=0
푦 푡 = 퐴푠푒푛휔푡 + 퐵푐표푠휔푡 +푃표
퐾1 − 훽
푠푒푛휔푡
푦 푡 = −푃표
퐾 .훽1 − 훽
푠푒푛휔 +푃표
퐾1 − 훽
푠푒푛휔푡
푦 푡 =푦̇휔−
푃표퐾 .훽
1 − 훽푠푒푛휔푡 + 푦 푐표푠휔푡 +
푃표퐾
1 − 훽푠푒푛휔푡
Si estructura inicia en reposo: t=0, 푦 = 푦̇ = 0
Ing. Heiner Soto Flórez INGENIERÍA SISMO RESISTENTE
SOLUCION ECUACION
Componente transitoria
푦 푡 = 푃표퐾
11 − 훽
푠푒푛휔푡 − 훽푠푒푛휔
Deflexiónestática
Componente estable
Desplazamientoestático Yest
Amplificación dinámica
Si P(t) es de corta duración no se desprecia componente transitoriaSi P(t) es de larga duración y amortiguada se desprecia componente transitoria ya que desaparece con el tiempo
푦 = 푦 푡 = 푃표퐾
11 − 훽
푠푒푛휔푡
Ing. Heiner Soto Flórez INGENIERÍA SISMO RESISTENTE
FACTOR DE AMPLIFICACION DINAMICO DLF
퐷퐿퐹 =푦푦
=1
1 − 훽 푠푒푛휔푡 − 훽푠푒푛휔푡 푦 = 푃표퐾
휕퐷퐿퐹휕푡
=1
1 − 훽 휔푐표푠휔푡 − 훽휔푐표푠휔푡 = 0
휔푐표푠휔푡 − 훽휔푐표푠휔푡 = 0푐표푠휔푡 − 푐표푠휔푡 = 0
훽 =휔휔
휔=휔 휔=-휔
Ing. Heiner Soto Flórez INGENIERÍA SISMO RESISTENTE
CASOS PARTICULARES DLF
DLFmáx OBS
0 1 1La estructura oscilajunto con la carga
dinámica
0 0La estructura no vibra y se queda
quieta
1 RESONANCIA
훽 =휔휔
11 − 훽
∞
∞ ∞
퐷퐿퐹 =푦푦
=1
1 − 훽 푠푒푛휔푡 − 훽푠푒푛휔푡
Ing. Heiner Soto Flórez INGENIERÍA SISMO RESISTENTE
RESONANCIA
y
t
훽 = 1
Ing. Heiner Soto Flórez INGENIERÍA SISMO RESISTENTE
2.1.2 SISTEMA CON AMORTIGUAMIENTO
Solución Particular:
푚푦̈ 푡 + 푐푦̇ 푡 + 푘푦 푡 = 푃표푠푒푛휔푡
푦 푡 = 퐴푠푒푛휔푡 + 퐵푠푒푛휔푡
푦 푡 = 푃표퐾
11 − 훽 + 2휉훽
1 − 훽 푠푒푛휔푡 − 2휉훽푐표푠휔푡
Ing. Heiner Soto Flórez INGENIERÍA SISMO RESISTENTE
DLF
ξ DLFmáx=1/2ξ
00.05 100.10 50.20 2.50.50 10.75 0.671.00 0.5
푦 푡 =푦푦
=1
1 − 훽 + 2휉훽
DLFmáx=1
DLFmáx=1/2ξ
훽 =휔휔
= 0
훽 =휔휔
= 1 ∞
Ing. Heiner Soto Flórez INGENIERÍA SISMO RESISTENTE
RESONANCIASistemas amortiguados