Oscilador AMD

OSCILADOR ACTIVO AMD

NOMBRE: Nicolas Santis Gonzalez

CARRERA: Ingeniería en construcción

ASIGNATURA: Construcción sismo resistente

PROFESOR: Alejandro Bahamondes Núñez

FECHA: 21 de Noviembre de 2015

INDICE GENERAL

                                                                                                                                                                                                PAGINA

1. INTRODUCCION………………………………………………………………………………………...3

2. SISTEMA DE CONTROL ACTIVO……………………………………………………......……..………...4

3. OSCILADOR ACTIVO AMD……………………………………………...…  …..……………..…….......6

4. CONCLUSION………………………………………………………………….……………..……..........10

5. BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………...…….………………….............11

1. Introducción

Debido a la ubicación geográfica a la que pertenece chile, a lo largo de la historia nos hemos visto vulnerables sísmicamente, recibiendo catastróficos sismos en los últimos años, de esta manera los principales desafiaos de la ingeniería estructural nacional, consiste en el desarrollo y ocupación de nuevas tecnologías que protejan a las estructuras, ocupantes y contenido, de los efectos generados por estos eventos.

El diseño sismo resistente en chile se ha basado en la combinación de resistencia y ductilidad para resistir las fuerzas externas a las que se ven afectadas las edificaciones tras los efectos sísmicos. Es por esto que los ingenieros se apoyan en la capacidad y resistencia de los materiales empleados en las construcciones, y tal como lo indica la norma 433 of. 2009, si la estructura se daña y falla tras una catástrofe, se debe garantizar su estabilidad y seguridad para que no colapse, salvaguardando las vidas de los habitantes en su interior.

Hoy en día existen edificaciones flexibles, y pueden verse reflejado en rascacielos y puentes de grandes luces, y la razón por la que pueden seguir en pie tras grandes eventos sísmicos, es por el incremento del amortiguamiento de su estructura. Este amortiguamiento depende en gran parte por la capacidad de disipación de energía que entregan los materiales, generalmente del hormigón y el acero. Es por ello que en casos en que el amortiguamiento sea insuficiente, es posible añadir sistemas auxiliares para el apoyo de un mecanismo que sea más confiable para atenuar la energía afectada a la edificación.

La estructura se puede ver afectada y dañada debido a las deformaciones plásticas que sufre tras elevados niveles de energía que pueden liberar las ondas sísmicas en la superficie terrestre durante un evento sísmico. Así es como se han desarrollado nuevas tecnologías con el fin de proteger las estructuras, sistemas de protección activa y sistemas de protección pasiva, semi-activo e hibrido.

1. SISTEMA DE CONTROL ACTIVO

Los sistemas de control activo son usados para atenuar la respuesta de estructuras sometidas a excitaciones internas o externas, tales como maquinaria o tráfico, vientos y sismos, para aumentar la seguridad o nivel de comodidad de sus ocupantes. Estos sistemas normalmente consisten en actuadores que imparten una fuerza o movimiento a la estructura, en dirección opuesta a la vibración. La acción apropiada de control se determina mediante la medición de la respuesta dinámica de la estructura. Actuadores tales como tendones activos, tirantes activos, y sistemas de amortiguadores de masa activos, que pueden emplear acción hidráulica, neumática, o electromagnética son empleados para el control estructural activo. (THOMSON, P., Sistemas de control estructural. Memorias del Primer Encuentro del Acero en Colombia, Cartagena, 2001.)

Como se nombró anteriormente, existen diversos mecanismos actuadores;

1. Sistema de amortiguación de masa activa: Estos sistemas poseen actuadores hidráulicos que controlan el movimiento del bloque rígido del edificio. Las fuerzas que ejerce este bloque sobre la estructura del edificio varia con la posición de los actuadores hidráulicos y controla los movimientos generando una acción activa sobre el edificio. Este sistema es muy utilizado en Japón, como mecanismo de control de vibraciones. Y su popularidad se debe a que necesitan un espacio pequeño para la instalación delos dispositivos y pueden suprimir muy eficientemente las respuestas de los edificios altos durante vibraciones inducidas por fuertes vientos.  

2. Arrostramientos activos o sistemas de cables activos: Pueden aplicar la fuerza de control directamente a la estructura y  parece ser efectivo cuando la estructura es ligera o pequeña. Sin embargo, si la estructura llega a ser más grande y el nivel de excitación externa es más alto, es difícil aplicar el sistema, debido a que la fuerza de control requerida viene a ser demasiado grande. Este consiste en tirantes que se fijan a la estructura de forma que su tensión pueda ser modificada continuamente mediante mecanismos hidráulicos, cuyo movimiento se gobierna mediante servo válvulas. Los cables activos se fijan en el extremo superior a una planta, se deslizan sobre una polea situada en una planta inferior y se anclan por su otro extremo al pistón de un cilindro hidráulico cuya carcasa es solidaria a esta última planta. El movimiento del pistón se traduce en fuerzas horizontales que ejercen una acción de control sobre la estructura y en fuerzas verticales.

3. Sistemas de conexión entre dos estructuras: Generan la fuerza de control con un actuador montado entre las dos estructuras unidas una a la otra.

4.  Sistemas de accesorios aerodinámicos: En edificios altos se consideran deflectores móviles instalados en su parte superior para reducir los desplazamientos producidos por el viento. La posición de los deflectores puede gobernarse de forma continua y, al modificarse el perfil que presentan al viento, varía la fuerza que éste ejerce sobre ellos, pudiéndose generar de ésta forma una acción de control continuada.

1. OSCILADOR ACTIVO AMD

Oscilador activo AMD (active mass Damper) es un sistema de amortiguación de masa activa, desarrollado y aplicado por una empresa Japonesa llamada Kajima Corporation. Se creó con el motivo de atenuar activamente el comportamiento de un edificio ante solicitaciones externas irregulares como las ondas generadas por un sismo o los efectos generados por tifones, particularmente para reducir en forma inmediata las vibraciones que afecten a la estructura. El funcionamiento principalmente de este método está basado en un sistema de amortiguador de masa sintonizada activa. El sistema activo AMD consiste en la utilización de una masa auxiliar instalada en un edificio y un actuador que mediante fuerza opera a esta masa produciendo una fuerza de control en respuesta a las vibraciones y oscilaciones que puede sufrir la edificación. Como se dijo anteriormente el actuador opera al recibir una señal mediante un controlador que a su vez se alerta de sensores que registran el movimiento en la estructura en diferentes puntos del edificio. Este sistema controla los movimientos estructurales por este operado suministrado en base a energía externa, por lo que es una desventaja de este sistema, ya que requiere de una gran cantidad de energía que es difícil de generar. Así, para controlar las vibraciones de sismos severos se requeriría mucha más energía para operar el sistema, lo cual hace que sea demasiado difícil aplicar el sistema AMD en este caso.

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I. Imagen scribd amd

El sistema AMD se aplicó al Edificio Kyobashi Seiwa, localizado enKyobashi, Tokyo. Siendo ésta la primera vez en el mundo en donde se utilizaba este sistema en una estructura real. Como Tokio experimenta continuamente sismos moderados y tifones se adoptó el sistema AMD para proveer comodidad a los usuarios del edificio durante tales perturbaciones. La escala del sismo "objetivo" fue determinada como uno que produce una aceleración máxima de la superficie del suelo de aproximadamente 10 cm/s( 0.01 g), de esta forma el sistema fue diseñado para suprimir la respuesta más efectivamente cuando el edificio es sometido a tal sismo. El sistema apunta a reducir a la mitad o a 2/3 de la respuesta máxima de aceleraciones y desplazamientos no controlado (sin el sistema AMD) en el último piso (décimo piso). Además, se usó solo el movimiento sísmico para el diseño, puesto que un sistema que puede responder a un movimiento sísmico no estacionario alto, puede también responder a vibraciones de viento equivalentes. El edificio de diez pisos tiene una razón de altura ancho de 9.5, lo que indica que es muy esbelto. Fue construido con marcos de acero conectados rígidamente. El peso total del edificio es de aproximadamente 400 toneladas. Y la distribución de peso en la planta de los pisos es excéntrica en la dirección longitudinal. Debido a su esbeltez y excentricidad del peso, las direcciones transversales y torsional fueron seleccionadas para el control.

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II. Imagen2 www.revistas.unal.edu.co 1

El sistema consta de una pieza impulsora, una pieza de controlador y una pieza de monitoreo. Dos unidades de pesos que proveen la fuerza control son ubicados en el techo del edificio, es decir, el sistema AMD1 (4T) ubicado en el Centro del piso y AMD2 (2T) en el borde del piso, respectivamente controlan las vibraciones laterales y torsionales. El recorrido máximo de las dos unidades de masa es 25 cm. En el sistema también se considera la conservación de la energía eléctrica durante cualquier momento, debido a la continua obligación de la bomba de 1.5 kW y el acumulador de energía, deponer en funcionamiento en forma instantánea el sistema cuando ocurra un sismo o un viento fuerte. El método para impulsar el sistema es por un control de realimentación que provee la fuerza de control.

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III. Imagen www.imem.unavarra.es 1

Como se pudo apreciar estos sistemas pueden mejorar el comportamiento dinámico de una estructura, pero asimismo también lo puede empeorar en el sentido que se puede volver inestable si la energía cinética que se aplica al sistemas no es la adecuada. Otra limitación del sistema activo va en función de la dificultad para la obtención de un modelo adecuado de la estructura para diseñar el controlador y realizar las mediciones de desplazamientos y velocidades de la estructura. En consecuencia de lo anterior, el diseño estructural debe involucrar los conceptos de control de retroalimentación acompañada del desarrollo tecnológico, por lo que luego de los estudios de la implementación de algoritmos inteligentes para el control estructural con oscilador de masa activa (AMD) se ha implementado en edificios en su parte superior. El empleo de estos sensores inteligentes puede determinar inmediatamente la dirección y aceleración con la que debe contrarrestar el movimiento afectado a la estructura.

1. CONCLUSIÓN

En los últimos años los sistemas propuestos y desarrollados para el control estructural han sido variados, pero no podemos decir que  un sistema es mejor para todos los diseños, ya que cada diseño tiene sus condicionantes. De esta manera si se puede decir que el oscilador activo AMD fue creado en Japón, desarrollado y comúnmente utilizado en ese país y Estados unidos.

Como ya sabemos estos sistemas atenúan la respuesta estructural a las fuerzas externas generadas por los sismos y vientos, impartiendo una fuerza que hace mover la estructura en dirección opuesta a la que se genera la vibración.

Su alto costo para la generación de energía hacer mover la carga del edificio para su funcionamiento lo condiciona y lo posiciona por debajo de otros sistemas utilizados, actualmente mejorados y modernizados con soluciones más efectivas, como el control pasivo, hibrido, etc.

esde el punto de vista del análisis, los sistemas de control pasivos son mucho más simples de modelar que los activos e híbridos, existiendo en la actualidad variados programas computacionales que realizan el análisis dinámico correspondiente. Sin embargo, para la mayoría de los sistemas activos e híbridos el análisis dinámico es mucho más complejo, y generalmente son las propias empresas productoras de cada dispositivo las que se preocupan de formular el método de análisis dinámico más adecuado.

1. BILBIOGRAFIA

www.revistas.unal.edu.co

 www.imem.unavarra.es

 https://es.scribd.com/doc/31413232/44/Sistema-AMD 

http://www.scielo.org.co/pdf/dyna/v75n155/a08v75n155.pdf

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