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驴Qu茅 es Tuned Mass Damper (TMD)?
Un amortiguador de masa sintonizado (tambi茅n llamado amortiguador de vibraciones o amortiguador de vibraciones) es un dispositivo que se instala en un lugar espec铆fico de una estructura para reducir la amplitud de las vibraciones a un nivel aceptable siempre que se produzcan fuertes fuerzas laterales, como terremotos o vientos fuertes. . Como resultado, se evita la incomodidad, el da帽o o el fallo estructural completo causado por la vibraci贸n estructural. Este art铆culo presenta varios aspectos de los amortiguadores de masa sintonizada y sus aplicaciones.
componentes de amortiguador de masa sintonizado
Los componentes del amortiguador de masa sintonizada son:
- Primavera (K2)
- Masa oscilante (M2)
- Viscoamortiguador (C2)
Los valores de K2 y M2 se especifican para que las partes m贸viles del sistema amortiguador puedan sintonizarse con la frecuencia de la estructura. La figura 3 muestra las curvas de dos estructuras con y sin amortiguadores de masa sintonizados.
Tipos de amortiguador de masa sintonizado (TMD)
Amortiguador de masa sintonizado horizontalmente (TMD)
Por lo general, se encuentran en edificios delgados, torres de comunicaci贸n y agujas. Un amortiguador de masa sintonizado horizontalmente (TMD) que consta de un viscoamortiguador y una ballesta o suspensi贸n de p茅ndulo, como se muestra en la Figura 1. Absorbe la excitaci贸n horizontal y torsional.
Amortiguador de masa sintonizado verticalmente (TMD)
Por lo general, se aplica a estructuras horizontales de gran luz, como puentes, pisos y aceras. Un amortiguador de masa sintonizado verticalmente (TMD), que se muestra en la Figura 2, combina un resorte helicoidal y un amortiguador visco para amortiguar las vibraciones verticales. Ambos tipos tienen funciones similares, pero puede haber ligeras diferencias en t茅rminos de mec谩nica.
驴C贸mo funcionan los amortiguadores de masa sintonizados?
Un amortiguador de masa sintonizada (TMD) consta de una masa (m), un resorte (k) y un dispositivo de amortiguaci贸n (c) que disipa la energ铆a (generalmente en forma de calor) producida por el movimiento de la masa. En esta figura, M es la estructura a la que se une el amortiguador.
De las leyes de la f铆sica sabemos que F = ma ya = F/m. Esto significa que cuando se aplica una fuerza externa al sistema, como el viento que empuja contra un rascacielos, se requiere aceleraci贸n. Como resultado, las personas en los rascacielos sentir谩n esta aceleraci贸n. Para que los ocupantes del edificio se sientan m谩s c贸modos, se colocan amortiguadores de masa sintonizados en estructuras donde se siente la mayor desviaci贸n horizontal debido a las fuerzas del viento, lo que mantiene el edificio relativamente quieto. Cuando el edificio comienza a vibrar o balancearse, los resortes comienzan a mover el TMD, y cuando el edificio es empujado hacia la derecha, el TMD simult谩neamente fuerza al edificio hacia la izquierda. Idealmente, la frecuencia y la amplitud del TMD y las estructuras deber铆an coincidir estrechamente. Esto asegura que cada vez que el viento empuja el edificio, el TMD empuja el edificio uniformemente y en la direcci贸n opuesta, manteniendo el desplazamiento horizontal en cero o cerca de cero. Si sus frecuencias difieren significativamente, el TMD crea un empuje del viento y un empuje asincr贸nico, y el movimiento del edificio sigue siendo objetable para los ocupantes. Si sus amplitudes difieren significativamente, el TMD crear谩 un empuje sincr贸nico con, digamos, un empuje del viento, pero no exactamente del mismo tama帽o, y el edificio seguir谩 experimentando un movimiento excesivo. La efectividad de un TMD depende de la relaci贸n de masa (la relaci贸n entre el TMD y la estructura misma), la relaci贸n entre la frecuencia del TMD y la de la estructura (idealmente igual a 1) y la relaci贸n de amortiguamiento. TMD (cu谩nta energ铆a disipa un dispositivo amortiguador). Las estructuras de gran envergadura (puentes, gradas, escaleras grandes, techos de estadios) y las estructuras altas y esbeltas (chimeneas, rascacielos) tienden a balancearse en una de sus formas fundamentales debido al viento, la marcha, etc. Tiende a excitarse f谩cilmente con las vibraciones. de amplitud y saltadores. Este tipo de estructura t铆picamente tiene una baja frecuencia natural debido a su tama帽o y bajo amortiguamiento. Los amortiguadores de masa sintonizada (TMD) GERB se pueden utilizar para reducir estas vibraciones de manera muy eficaz.
Aplicaciones de los amortiguadores de masa sintonizados
Los amortiguadores de masa sintonizada se utilizan principalmente en:
- Estructuras independientes altas y delgadas (puentes, pilones de puentes, chimeneas, torres de televisi贸n) que tienden a excitarse peligrosamente en una de las formas de moda por el viento,
- Escaleras, asientos para espectadores, puentes peatonales donde la gente marcha y salta. Estas vibraciones no suelen ser peligrosas para la estructura en s铆, pero pueden resultar muy molestas para las personas.
- Estructuras de acero como pisos de f谩bricas que son excitadas a una de sus frecuencias naturales por m谩quinas como pantallas, centr铆fugas, ventiladores, etc.
- El barco se puso a navegar en una de sus frecuencias naturales, ya sea por el motor principal o por el movimiento del barco.
Los amortiguadores de masa sintonizados pueden ser parte del dise帽o original de la estructura, o pueden dise帽arse e instalarse m谩s tarde.
Ejemplo de aplicaci贸n de amortiguador de masa sintonizado
El TMD estructurado de Taipei pesa 730 toneladas y es el de mayor di谩metro del mundo (Figura 6). Las Figuras 7 y 8 muestran los amortiguadores de masa sintonizados de Burj Al Arab y Emirates Tower, respectivamente.