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Ciencia & Tecnología

Prototipo matemático reduciría daños por sismos en edificios

Un dispositivo de control que actúa como enlace entre los dos últimos pisos de una edificación, mejoraría la acción de los amortiguadores de masa sintonizada (AMS), encargados de reducir el daño que puede sufrir una estructura sometida a movimientos sísmicos.

Bogotá D. C., 10 de septiembre de 2020Agencia de Noticias UN-

A partir de planos y memorias de cálculo se desarrolló un modelo matemático que atrapa las características reales de la edificación.

Los dispositivos se estudiaron en tres edificios de Medellín.

El Cantagirone Tre Piú, de 144 m, es el edificio residencial más alto de la ciudad, y fue uno de los incluidos en el estudio.

El inerter genera una amplificación de masa aparente frente a los sistemas convencionales.

En la configuración del sistema TID propuesto, su localización cambia del piso inferior a los dos últimos niveles del sistema estructural.

Los AMS forman parte de un sistema convencional que agrega cantidades considerables de masa en los pisos superiores para reducir las vibraciones y hacer más estables las estructuras; sin embargo resulta costoso y poco práctico.

Daniel Caicedo, magíster en Ingeniería - Estructuras de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, indagó sobre posibles alternativas a este modelo.

Los dispositivos propuestos se estudiaron en tres edificios de Medellín: Pilarica Flats, de 30 m de alto; Tierra Grata Bosque Santo, de 97 m, y Cantagirone Tre Piú, de 144 m, el edificio residencial más alto de la ciudad.

A partir de los datos suministrados por los edificios –como planos arquitectónicos, estructurales y memorias de cálculo– se desarrolló un modelo matemático que recopilara las características reales de la edificación, el cual debe ser manipulable para incluir la acción de los dispositivos de control, y luego, mediante un algoritmo de optimización, se diseñaron los dispositivos que mejor se adaptaran a estas estructuras.

“Estuve inclinado al análisis de estructuras sometidas a excitaciones de cargas dinámicas como sismos o vientos”, cuenta el investigador, a quien su estudio lo llevó a evaluar dos alternativas.

“Primero trabajé en la configuración del AMS acoplado con un dispositivo inerter, que suple las deficiencias del amortiguador convencional; después propuse una variante de amortiguador sintonizado inerter –en el que la masa del AMS convencional se sustituye por completo–, la cual mostró resultados prometedores, pues redujo desplazamientos y se observó un control sobre la respuesta dinámica a lo largo del tiempo”, señala el investigador.

Un amortiguador de masa sintonizada inerter (TID, por sus siglas en inglés), que el investigador califica como un “dispositivo novedoso”, amplía las ventajas de control de los dispositivos convencionales. “Agregar más masa puede ser contraproducente, y además el inerter genera una amplificación de masa aparente, lo cual sirve para suplir las limitaciones propias de los TMD convencionales”, precisó el investigador.

Además, en la configuración del sistema TID propuesta en su tesis de maestría, su localización cambia del nivel de piso inferior a los dos últimos niveles del sistema estructural.

Esta variante permitió obtener resultados óptimos referentes a los desplazamientos máximos y aceleraciones de piso. “Los resultados numéricos exhiben una mejora significativa del desempeño sísmico de las edificaciones cuando su respuesta se controla mediante la variante de TID propuesta en esta investigación”, observa el autor del estudio.

El primer dispositivo de los dos propuestos es una variante del AMS convencional, en el que el inerter actúa como un conector mecánico entre el propio dispositivo y el nivel de piso inmediatamente inferior.

En el segundo, con el cual se obtuvieron los mejores resultados, el propio inerter sirve de enlace entre los dos últimos pisos, para el caso específico de la investigación realizada por el magíster Caicedo.

(Por: fin/SRB/MLA
)
N.° 926

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