Propiedades dinamicas

PROPIEDADES DINAMICAS

Carlos Felipe Uribe 2520161097, Juan Camilo Chicué González 2520172065

MARCO TEORICO

En análisis dinámico se estudia el comportamiento de las estructuras haciendo uso de la física para determinar los efectos producidos por las fuerzas sísmicas que afectan a una estructura, en este modelo experimental se busca analizar qué tipos de desplazamientos sufre una estructura al aplicar fuerzas en direcciones transversales y longitudinales, también se busca estudiar y experimentar cómo se comporta la estructura proporcionando una masa de determinados gramos para ver cómo se deforma esta y poder ver si vuelve a su estado inicial después de estas variaciones. En este estudio experimental se usarán conceptos fundamentales como:

Masa (M); designamos la magnitud física con que medimos la cantidad de materia que contiene un cuerpo; Refuerzos a tensión: elementos para restringir movimiento en la estructura; Estructura: conjunto de elemento unidos entre si

INTRODUCCIÓN

En el diseño estructural el análisis dinámico es de vital importancia pues nos permite describir, comprender y analizar el comportamiento mecánico de una estructura soportando cargas que varían a través del tiempo, como el viento y los sismos, etc. Para llevarse a cabo necesitamos conocer las propiedades dinámicas de la estructura en movimiento. Por ejemplo si hallamos el periodo natural de vibración de una estructura con masa y rigidez, podremos predecir el comportamiento no amortiguado del sistema en condiciones de movimiento libre.

Con este laboratorio buscamos obtener una mayor comprensión en efectos causados como el periodo y la frecuencia de un edificio producidos por cambios en su masa, rigidez y altura mediante la vibración de un edificio y medición del resultado dinámico de una estructura a escala.

MATERIALES

• Estructura a escala.
• Cronometro.
• Cámara.
• Masa adicional.

METODOLOGIA.

Para el modelo experimental (MOLA) que se usó como modelo a escala de una estructura formada por imanes, en donde los elementos estructurales de este modelo permiten realizar un análisis detallado de cómo se comportan las estructuras al recibir fuerzas de diferentes magnitudes y direcciones.

Para hacer este estudio de propiedades dinámicas en donde se tienen variables como: Ciclos, Tiempo, Frecuencia (Hz), Periodo (T), Frecuencia angular y masa, proseguimos a construir las configuraciones descritas en la guía de laboratorio.

 Aplicando la fuerza de magnitud desconocida manualmente a la estructura se puede observar el movimiento del modelo, haciendo uso del cronometro y de la cámara lenta, se pueden obtener las variables de ciclos y tiempo, en donde un ciclo se reconoce como como el desplazamiento que tiene la estructura desde un punto inicial y después de hacer su recorrido vuelve a ese mismo punto inicial y el tiempo es la variable que inicia desde que el modelo está en movimiento hasta que entra en reposo nuevamente.

Para determinar las otras variables mencionadas anteriormente, se hace uso de las ecuaciones propuestas en la guía e ilustradas en (ANALSIS DE CALCULOS).

Para el ejercicio 1 en donde encontramos las configuraciones (A, B, C) se realiza un modelo experimental de 1(un) piso, para la configuración (A y B) las cuales no poseen una masa adicional al peso propio pero se hace variar su altura haciendo que esta aumente, al aumentar su altura se analiza que el modelo se comporta de manera ligera haciendo que la “estructura” obtenga un mayor número de ciclos, esto se debe a que el modelo aún no cuenta con los refuerzos suficientes para hacer de la estructura más estable y principalmente a su altura.

Para la configuración (C) en donde se proporciona una masa adicional de 105g en el entrepiso, se observa que al aplicar una fuerza en dirección longitudinal esta va a tener un recorrido más corto y de menos ciclos, esto se debe a que la masa proporcionada está actuando como una fuerza negativa gracias a la gravedad y lo que hace esta masa es actuar como una carga muerta que ejercerá presión en la parte inferior, habiendo que la estructura sea más “estable”. (PARA LAS CONFIGURACIONES A, B Y C SE APLICARON FUERZAS EN DIRECCION LONGITUDINAL).

Para el ejercicio 2 el cual propone las configuraciones (B, D, E, F, G Y H), ya no se enfocará más en la variación de la altura como en el ejercicio anterior, en este ejercicio se observará la variación de la posición de la masa y también la variación en la dirección de la fuerza ya sea longitudinal o transversal.

En la configuración D se observa que, al tener la masa en la superficie del último piso, la estructura presentara unos ciclos de recorrido más largo pero el número de ciclos disminuye, es decir que esta posición de la masa obligara a la estructura a una oscilación más brusca debido a que al aplicar una fuerza en dirección longitudinal y la masa estando en una posición tan alta hará que la estructura tenga una oscilación de recorrido más largo.

Para las configuraciones (E, F Y G) las cuales muestran variaciones en la posición de la masa proporcionada, se encuentra que al comparar la configuración (F Y G) con la configuración (E), se observa que las que poseen la masa de 105g tienen ciclos de menor número comparado con la (E), esto se debe a la fuerza negativa que impone la masa estando relacionada con la gravedad como se mencionó anteriormente en el ejercicio 1, mientras que la configuración (E) al no poseer una masa adicional a su peso propio lo cual la hace más ligera esta se puede comportar con más libertad de movimiento permitiendo que el número de ciclos sea mayor .

(PARA LAS CONFIGURACIONES ANTERIORES SE APLICARON FUERZAS EN DIRECCIONES TRANSVERSALES).

En las configuraciones (H-I) en donde se proporcionan refuerzos que actúan en tensión se analiza que estas no poseen mucha libertad de movimiento, esto se debe a que al aplicar la fuerza en dirección longitudinal los refuerzos entraran en tensión inhibiendo los desplazamientos de la estructura obligándola a estar en un estado de “reposo”, en el caso de la configuración (H) se puede observar como el piso de arriba entra en movimiento comparando este con el piso bajo el cual cuenta con refuerzos a tracción.

CONFIGURACIONES A ENSAYAR

[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

ANÁLISIS DE RESULTADOS

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