Republica Bolivariana De VenezuelaUniversidad De OrienteNcleo De AnzoteguiCtedra: Mecnica para ingenieros II

Profesora: Esther Daz Bachilleres: Yuleiska Campos 20874061 Jess Jimenes

Barcelona, 11 de diciembre de 2013

Aplicaciones de la dinmica en la Ingeniera Civil

Para el siguiente anlisis es necesario definir que es la dinmica, pues puede llegar a confundirse con la esttica; no es ms que la parte de la mecnica que se ocupa del estudio del movimiento de los cuerpos u objetos sometidos a la accin de las fuerzas, considerando as las causas que lo originan. La dinmica es una de las partes de la mecnica ms importantes de la Ingeniera Civil, ya que se aplica, o se emplea en casi todas las construcciones que se hacen. Como por ejemplo en el diseo de torres de transmisin elctrica, en el anlisis de vigas por mtodos dinmicos y de energa, en anlisis de sismos y su efecto en estructura, entre otras. En este caso solo abordaremos la aplicacin de la dinmica en la construccin de edificios sismoresistentes y/o amortiguadores. Habitualmente, en un edificio, existen cargas que se equilibran con las reacciones en el suelo. En el caso de los sismos este equilibrio se complica, pues es el suelo el que se mueve, y el inmueble no puede por lo general equilibrarse con reacciones exteriores, por lo que deber oscilar y disipar la energa que recibi sin romperse o deformarse sutilmente, disipando la energa con la ruptura. Desde el punto de vista de la mecnica, la dinmica es la evolucin temporal de las ecuaciones de la esttica. En la dinmica, las ecuaciones de equilibrio deben mantenerse siempre como premisa bsica, lo que trae como consecuencia que las ecuaciones del proceso se orienten como diferenciales. En dinmica no hay soluciones nicas e instantneas; ms bien existen hiptesis de soluciones o respuestas que pueden mostrar mltiples resultados. Debido a que normalmente se construyen las edificaciones con mucha rigidez, se cree que las estructuras se encuentran en un estado de reposo, pero no es as. En realidad, las edificaciones se estn moviendo o vibrando constantemente; la mayora de las ocasiones de forma despreciable. Por este motivo dentro del diseo moderno de edificaciones el uso de la dinmica es necesario. La existencia de cargas que varan con el tiempo como el viento, el oleaje sobre estructuras portuarias o en este caso el movimiento en la base originado por un terremoto, deben ser abordadas desde el punto de vista de la dinmica. Esa vibracin est fundamentada en dos propiedades bsicas que son la rigidez y la masa.La importancia fundamental de la dinmica radica en el hecho de que el proceso de alcance de resistencia, cuando una edificacin viaja hacia el colapso, involucra un movimiento de vibracin, hecho que es un problema dinmico. Los problemas son dinmicos cuando existen masas en movimiento que cuentan con un movimiento peridico resultante de una rigidez restauradora.Las tres propiedades bsicas de cualquier sistema dinmico son: rigidez, masa y amortiguamiento; sin embargo, para fines de diseo de edificaciones, los ingenieros civiles nunca han controlado la variable del amortiguamiento, lo que establece una variable incontrolada que aleja a los problemas dinmicos de la optimizacin. No obstante, en los ltimos aos se han desarrollado investigaciones para subsanar ese problema, siendo relativamente comn la existencia de edificaciones con aisladores en la base o amortiguadores que concentran y controlan la variable del amortiguamiento de una forma generalizada, donde el amortiguamiento de dispositivos externos y de aisladores ssmicos en la base controlan el amortiguamiento global de las edificaciones de una forma bien establecida, que es posible calcular. Son pocas las ocasiones donde se ha encontrado que las cargas dinmicas son fciles de representar de forma real. Esto se refiere al anlisis dinmico que se requiere hacer, para ver, las pequeas oscilaciones o vibraciones que pueda sufrir un edificio alrededor de su posicin de equilibrio. Este anlisis es importante, por lo cual se debe tomar en cuenta para lograr un diseo ssmico adecuado. El aislamiento de la base en la construccin de edificios sismoresistentes es la herramienta ms potente, permitiendo el control pasivo de la vibracin de la estructura. Esta herramienta es capaz de proteger la estructura del efecto devastador del impacto ssmico e incrementar considerablemente su resistencia al sismo, a travs de un diseo inicial apropiado o de sus consecuentes modificaciones. Este sistema consiste en unidades de aislamiento que se encargan de ejercer el efecto de desacoplamiento entre el edificio y la cimentacin, con o si componentes de aislamiento que se encargan de la conexin entre las unidades de aislamiento y las partes que no estn desacopladas. La premisa de este sistema es de que es posible separar una estructura de los movimientos del suelo mediante la introduccin de elementos flexibles entre la estructura y su fundacin. Aunque esto no quiera decir que el aislamiento de base haga al edificio a prueba de terremotos, ya que siempre existe la posibilidad de que se presente un terremoto aun ms fuerte que los que han sido previstos y que deben ser resistidos por la edificacin. Por esta razn la dinmica utilizada como herramienta para la construccin sismoresistenete cumple un papel importante , pues ayuda al estudio de la capacidad con la cual se puede dotar a un edificio con el fin de que aunque se presente daos este no colapse y contribuir a que no haya perdidas de vida y prdida total de la propiedad. En los ltimos tiempos el mundo ha sido sorprendido por diversos movimientos ssmicos que han resultado en muchos casos en desastres estructurales. Por esta razn es evidente que los edificios ms resistentes contra movimientos telricos son aquellos que tienen una verdadera planificacin, con un diseo y una configuracin estructural, basado en un detallado anlisis dinmico, los cuales son precisos para obtener la resistencia suficiente para soportar las fuerzas generadas por un sismo a travs de un amortiguador. Este sistema de amortiguamiento tiene un objetivo ligeramente distinto a los de los sistemas de aislamiento: bsicamente su funcionamiento se basa en el cambio de la vibracin natural de la estructura en la cual est instalado, adems del control del desplazamiento, producidas por el sismo. Esta disminucin en el desplazamiento produce una disminucin de las aceleraciones ssmicas entre cada piso afectado, lo que significa una disminucin de las fuerzas ssmicas. Este mtodo permite dar un amortiguamiento suplementario mediante elementos que absorben la energa del terremoto, evitando que este dae al edificio. Estos elementos amortiguadores pueden ser de muy distintas formas. Su principio de funcionamiento consiste en que cuando la construccin se mueve en una direccin, el sistema de amortiguamiento mecnico activo lo hace de forma contraria. Una de las recomendaciones para un buen diseo estructural consiste en minimizar la energa mecnica en la estructura, que se compone de la energa cintica y la energa potencial o de deformacin. Para una estructura completamente rgida, la energa cintica es mxima y la energa potencial o deformacin es cero. Por otro lado, para un sistema ideal, completamente aislado en la base, se tendr cero de energa cintica y cero de energa potencial o de deformacin. Si la energa de deformacin es cero, la estructura no tendra forma de fallar. Con este razonamiento simple, se confirma la validez del uso de los sistemas dinmicos de control de respuesta ssmica en el diseo de edificaciones.