Vibracin en Puentes.

Vibracin en Puentes.Didctico FELIPE BOJORQUEZ VALENZUELA

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ObjetivoIndagar sobre el control de vibraciones as como los posibles causantes de esta, algunos dispositivos usados para el control, tanto como conocer en que nos puede ayudar la medicin e interpretacin de esta.

Vibracin:Se puede entender como vibracin a todo movimiento oscilatorio con respecto de una posicin de referencia.

Tipos de vibracin.Vibracin forzada:se presenta cuando hay una aplicacin de fuerza externa al sistema, que conlleva una respuesta que sera la vibracin.

Vibracin libre:es aquella que ocurre sin aplicacin de alguna fuerza externa.

Los puentes son mas vulnerables a sismos y otras aciones como viento y el constante trafico esto por las limitadas consideraciones en el diseo.

Resonancia:Uno de los fenmenos que puede ser perjudicial a la hora de haber vibraciones en estas estructuras pudiera ser la resonancia este es un efecto generado poruna fuerza externa peridica con la frecuencia adecuada a la de la estructura.

Las vibraciones pueden afectar tanto en la durabilidad y funcionalidad de la estructura en consideraciones de servicio en este caso repetitivas.

Para limitar los efectos vibratorios en la estructuras, el valor de la frecuencia propia debe estar alejada de la frecuencia de los eventos que la provocan esto as evitando la resonancia sea la amplificacin de los desplazamientos u oscilaciones.

Consideraciones que causan vibracin en puentes.Los efectos a considerar por mayora serian dinmicos como pueden ser movimiento sincronizado de gente, sobrecarga de trfico carretero o ferroviario, viento, vibraciones de terrenos adyacentes tambin se pueden considerar por maquinaria y oleaje y el mas importante por sismos.

Fallo de puente Tacoma Narrows

Control de vibraciones.Segn Jaras (2002) el concepto en que se basan estos dispositivos es en el aumento de la capacidad del sistema para disipar energa generada por fuerzas, pasivas o activas, contrarias a las generadas por acciones externas.

Control de vibraciones

Control de vibraciones.Uno de los sistemas mas empleados para puentes son los aisladores de base estos incrementan el periodo fundamental de la estructura, con el objeto de alejar del espectro de respuesta donde se encuentra la energa del sismo. Con el objeto de reducir an ms la respuesta de la estructura as como los desplazamientos provocados por la flexibilidad del sistema de la misma

Aislador de neopreno con ncleo de plomo

Ventaja.Una estructura con aislamiento (DIS) puede recibir solo la cuarta o quinta parte de la fuerza ssmica. Una estructura sin proteccin ssmica amplifica esta fuerza de 3 a 4 veces.

Medicin de vibraciones en puentes.Hay dos aspectos importantes para poder realizar mediciones

para medir las vibraciones hay que administrarle al puente, una fuerza de excitacin conocida y proporcional al tamao del mismo.

Medicin de vibraciones en puentes.

El segundo aspecto se refiere al hecho de que en un puente real es muy difcil realizar pruebas controladas, ya que intervienen muchos factores de carcter ambiental tales como la temperatura y el viento, as como otros que dependen de los procedimientos experimentales, los cuales influyen sobre la repetitividad de las mediciones efectuadas.

Fuerzas que se utilizan para la medicin de vibraciones para puentes:Efectos Ambientales.En los efectos ambientales es donde acta la accin del medio ambiente. Los efectos pueden incluir el trfico vehicular que pasa por el puente, al viento, al oleaje y en ocasiones cuando se presentan a los sismos.

Excitaciones por viento.La medicin con excitacin por el viento, es utilizada en puentes de gran tamao, este mtodo presenta casi las mismas desventajas que el trfico, la medicin se realiza con condiciones no normalizadas.

Excitacin por viento.Este tipo de excitacin es apropiada para la implementacin en puentes medianos y grandes siendo los grandes con longitudes mayores a 70 metros (IMT, 1999).

Excitacin por Desplazamiento.

Esta tcnica consiste en la aplicacin de una fuerza esttica que se libera instantneamente, esta induce un desplazamiento esttico y al ser soltada el puente regresa a su estado normal como lo hace un resorte.

Ventajas.una de las ventajas del mtodo es que se puede medir con gran precisin el amortiguamiento.

La fuerza son producidas por dispositivos los cuales pueden hacer el desplazamiento en eje vertical u horizontal tambin ayudando a excitar distintos modos de vibracin.

Desventajas.La desventaja seria que los costos de los dispositivos son altos y son muy complicados esto dificultando las pruebas en campo.

Excitacin por Vibradores.El mtodo de vibradores es una prctica muy utilizada debido a que se puede controlar la seal de entrada para realizar el anlisis de diferentes modos de vibracin.

Excitacin por Vibradores.Tambin se tiene otra variante de este mtodo el cual es implementar un pndulo en el puente variando su masa y longitud para variar la frecuencia esto permitiendo el estudio de frecuencias naturales con precisin, pero no puede realizar anlisis modal completo ni funcin de transferencia.

Medidores de vibraciones.El acelermetro utilizado funciona electrnicamente, sin incluir componentes mecnico como en algunos modelos anteriores poco eficientes, estos transductores estn formados por un cristal piezoelctrico, el cual al aplicrsele una fuerza determinada, produce una diferencia de potencial proporcional a la fuerza.

Acelerometro Piezoelectrico.

Transductores de Desplazamiento.Los transductores de desplazamiento son tiles para medir los desplazamientos dinmicos que tiene la estructura, estos tienen la desventaja que se necesita una plataforma inercial lo cual es muy difcil de instalar para los puentes una de las alternativas es implementar dispositivos laser y as quitando el inconveniente anterior solo que son ms costosos.

Transductores de velocidad.

Con estos dispositivos es posible realizar estudios de vibraciones dinmicas. Midiendo la velocidad de desplazamiento del punto instrumentado estos transductores no son tan confiables tanto como en el caso de los acelermetros pero arrojan datos tiles para la comprensin de la salud de la estructura.

Anlisis de datos.El anlisis de experimental de la respuesta dinmica de una estructura de puente no es fcil, en la que se requiere sistemas complicados para el procesamiento de informacin, en este tipo de anlisis intervienen una serie de variables y parmetros relacionados con la medicin los cuales influyen significativamente en los resultados por lo cual deben ser incluidos.

Mtodos de anlisis.Para ellos se encuentran los siguientes mtodos segn IMT (1999):Mtodo para el anlisis modal y vibracionesMtodo de las funciones de respuesta de frecuenciasMtodo de anlisis de sensibilidad.Mtodo de simulacinMtodo de anlisis por wavelets.