Proyecto Mesa Vibratoria

PROYECTO DE VIBRACIÓN

MESA VIBRATORIA

INTRODUCCIÓN

Los efectos catastróficos de terremotos recientes han llamado la atención de los ingenieros a desarrollar medios efectivos para aumentar la resistencia sísmica de las estructuras. La verificación de la efectividad de nuevos sistemas sismo-resistentes requiere amplia experimentación bajo condiciones reales. Los simuladores sísmicos son una de las herramientas principales para este tipo de experimentación.

DINAMICAPROYECTO DE VIBRACIONES


Página 1IGN. MSC YRMA RODRIGUEZ LLONTOP

MARCO TEORICO

Sismo

Los sismos son movimientos convulsivos en el interior de la tierra y que generan una liberación repentina de energía que se propaga en forma de ondas provocando el movimiento del terreno.

Ondas longitudinales

Son oscilaciones iguales y de pequeña amplitud, también

denominadas primeros precursores. Estas son de dos tipos:

Ondas primarias

Son muy parecidas a las ondas sonoras, la dirección del movimiento de sus partículas son de vaivén a lo largo del recorrido de la misma, dichas ondas pasan a través de líquidos y sólidos indiferentemente.

Ondas secundarias

Son ondas transversales, sus partículas se mueven en un ángulo recto y en la dirección del desplazamiento de la onda, este tipo de onda es




muy lenta si se compara con las primarias; estas ondas no pueden atravesar fluidos.

Ondas superficiales

Se dan con la fase principal del sismo, tiene periodos largos (15 seg. o más), viajan con mayor lentitud que las ondas primarias y secundarias, pues toman caminos masa complicados a lo largo de la corteza terrestre. Las vibraciones que producen estas ondas son las causantes de los daños que producen los terremotos en las edificaciones.

Vibración

Variación periódica de un estado de un sistema físico provocado por una perturbación del equilibrio mecánico, electromagnético o térmico del sistema, perturbación que origina una fuerza recuperadora que tiende a restablecer el estado de equilibrio. Estas vibraciones pueden ser:

Vibración libre

Movimiento periódico que se observa cuando el sistema es desplazado de su posición de equilibrio estático, cuando se suministra una fuerza que actúa sobre el sistema.

Vibración forzada

Se origina bajo la excitación de fuerzas externas a cualquier cuerpo.

Resonancia

Este es un fenómeno que ocurre cuándo loa frecuencia de excitación en un cuerpo en movimiento es idéntica a la frecuencia natural.

Distorsión

Es un valor eficaz del contenido armónico de la aceleración, que hay en los puntos de fijación del espécimen, referido a la aceleración real la cual corresponde a la amplitud especificada.

Frecuencia




Es el número de ciclos completos efectuados en una unidad de tiempo.

Frecuencia natural

Es la frecuencia en la cual un sistema tiene una vibración libre sin fricción, también es definida como la frecuencia natural amortiguada al sistema que tiene vibración libre sin fricción.

Movimiento periódico

Movimiento que se repite en un intervalo de tiempo igual. Es un movimiento armónico representado por funciones circulares de seno y coseno.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE DISEÑO

Permitir a los investigadores y estudiantes de ingeniería que realicen estudios en las áreas de dinámica de suelos y estructuras, usando un dispositivo de bajo costo que simule el comportamiento de la estructura bajo la acción de un sismo, con el fin de obtener mejores desarrollos en estas áreas.

I. REQUERIMIENTOS:

1. Realizar la simulación de un sismo lo más real posible.

2. Permitir el montaje adecuado para el tipo de maqueta.

3. Debe tener la posibilidad de introducir y controlar las variables para obtener diferentes tipos de sismo.

4. El dispositivo debe ser liviano.

5. Debe ser más económico que los dispositivos ya existentes.




II. ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA

Bajo consumo energético.

Ergonomía. Dimensiones requeridas.

Materiales livianos.

Diseño atractivo.

Vida útil.

Seguridad.

Interfaz con la persona.

Mecanismo para simulación del sismo




III. SELECCIÓN DE COMPONENTES

ESTANDARIZADOS:

1. Triplay prensado

2. Motor




3. Maqueta

4. Batería de 12 voltios

5. Tubo de PVC

6. Guías

7. Ruedas




IV. DESCRIPCION DEL PROYECTO DE VIBRACIONES

El dispositivo para generar sismos a escala principalmente es un sistema biela-manivela, este sistema cuenta con un disco con ranura, el cual está montado en un motor que le imprime el movimiento rotatorio necesario, la ranura en el disco nos permite ubicar en diferentes radios del disco el punto de unión entre el disco y la biela con el fin de variar la amplitud del movimiento telúrico simulado. La biela está unida a la base “vibratoria” que es la que se desplaza linealmente y donde se montan las maquetas (pórticos) para ser ensayadas. Esta base “vibratoria” está montada sobre rodamientos para facilitar su desplazamiento lineal y cuenta en la parte superior con perfiles de sección transversal especial para permitir la sujeción de la maqueta.




Una vez listo lo concerniente a la maqueta y al acelerómetro, se escoge en el disco con ranura para poder variar la amplitud a usar y luego se pone en funcionamiento el dispositivo por medio del potenciómetro escogiendo una velocidad de rotación que este en concordancia con la frecuencia de la simulación, una vez esté en funcionamiento se podrá observar la base “vibratoria” en un movimiento de derecha a izquierda y viceversa, en medio del ensayo si se desea se podrá aumentar la velocidad de rotación del motor para ver cómo se comporta la estructura en ese cambio de frecuencia.

V. ASPECTOS DE ERGONOMÍA CONSIDERADOS

Los soportes de la maqueta se diseñaron de forma que no fueran ni muy grandes ni muy pesados para que fueran más fáciles de manipular y de transportar, la instalación de estos soportes en la base vibratoria se pensaron de manera que no fueran a tener complicaciones en su ubicación y se evito que ninguna herramienta tuviera problemas de acceso para fijarlas a la base.

Por último se pensó trabajar con elementos que facilitaran el uso de dispositivo, como el caso de perfiles de aluminio como guías, además se tuvo en cuenta que no existieran bordes peligrosos o filosos.

VI. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL PROYECTOEl dispositivo para simulación de sismos a escala tendrá como aporte nuevos desarrollos en la ingeniería, especialmente en la ingeniería civil, abriendo la puerta a la investigación en el área de dinámica de suelos y estructuras, buscando el desarrollo de mejores sistemas sismo-resistentes, también permitirá a los estudiantes de ingeniería tener la posibilidad de observar este fenómeno natural no solo desde la teoría sino también desde la práctica, incentivándolos a profundizar en esta área para que generen nuevas ideas y nuevos diseños.

Su aporte social es muy importante porque brindara a los diseñadores y ingenieros la confianza en sus construcciones y estructuras las cuales serán más resistentes ante un sismo de escala considerable, lo que generara también un sentimiento de confianza y seguridad en la población en general, que ante un sismo tendrán más posibilidades de sobrevivir y sus pérdidas materiales no serán tan elevadas a como lo habrían podido ser.




VII. CONCLUSIONES:

1. El dispositivo para generar sismos a escala es una buena alternativa ante los diferentes equipos disponibles, cumple la misma función a pesar de lo sencillez que presenta su diseño, también es una alternativa económica.

2. Ante proyectos donde los temas relacionados tienen un alto grado de complejidad, como los relacionados al estudio de la sísmica y la dinámica estructural, lo recomendable es acotar el proyecto de modo que se pueda llegar a soluciones más sencillas.

ANEXOS:




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