dinamica
Páginas: 7 (1515 palabras)
Publicado: 22 de diciembre de 2013
LABORATORIO
FUNDAMENTOS DE DINAMICA ESTRUCTURAL
VIBRACION LIBRE
LABORATORY
ESSENTIALS OF STRUCTURAL DYNAMICS
FREE VIBRATION
CARLOS ALBERTO PINZÓN LONDOÑO
Ing. Civil, estudiante Maestria en Ingenieria Civil, Universidad del Valle, ing.carlospinzon@hotmail.com
Recibido para revisar: 12/12/2013, aceptado: 13/12/2013, versión final: 13/12/2013.
RESUMEN: El presente artículo presentaun resumen de los ensayos de laboratorio de vibración libre y vibración forzada, realizados en el desarrollo del curso de Dinámica Estructural, en el programa de Maestría en Ingeniería Civil, de la Universidad del Valle. Se describe el procedimiento y la base teórica para la realización de los ensayos, así como los resultados obtenidos y las conclusiones del análisis analítico y experimental. Elanálisis analítico se desarrolló en el programa Sap 2000.
PALABRAS CLAVE: Vibración libre, Vibración forzada.
ABSTRACT: The present article presents a summary of the laboratory essays of free vibration and forced vibration, realized in the development of the course of Structural Dynamics, in the program of Mastery in Civil Engineering, of the Universidad del Valle. The procedure and thetheoretical base is described for the achievement of the essays, as well as the obtained results and the conclusions of the analytical and experimental analysis. The analytical analysis developed in the program Sap 2000.
KEYWORDS: free vibration, forced vibration.
1. INTRODUCCIÓN
El objetivo del presente trabajo de laboratorio fue determinar experimentalmente las propiedades dinámicas deuna estructura modelada como un sistema de un grado de libertad (1GDL), mediante un ensayo de vibración libre. De igual manera se realizo ensayo de vibración forzada con una señal senosiodal de 30 segundos a distintas frecuencias con una frecuencia de adquisición de 256 Hz.
2. Marco teórico
Una estructura experimenta vibración libre cuando se aplica un desplazamiento y/o una velocidadinicial al sistema.
La ecuación de movimiento para un sistema lineal amortiguado en vibración libre es:
Dividiendo la anterior ecuación por la masa del sistema se obtiene:
Donde:
2.1. Vibración libre
La Figura 1. Corresponde a las gráficas del movimiento debido a un desplazamiento inicial y/o una velocidad inicial para tres valores distintos de
Elsistema retorna a su posición inicial de equilibrio sin oscilar, por tal razón es llamado sistema críticamente amortiguado.
El sistema no oscila retornando a su posición de equilibrio lentamente, por tal motivo es denominado sistema sobreamortiguado.
El sistema oscila alrededor de la posición de equilibrio con una amplitud que decrece progresivamente, y es llamado sistema subamortiguado.Debido a que las estructuras civiles presentan una razón de amortiguamiento (sistema subamortiguado), este caso es el de mayor relevancia.
El amortiguamiento del sistema cambia la respuesta de tal manera que las propiedades dinámicas se modifican de la forma:
Recomendación: Utilice el 25% de la masa de las columnas como contribución ala masa total de la estructura para el calculo de la frecuencia natural analítica.
En un movimiento de vibración libre subamortiguado la relación entre dos desplazamientos pico en un intervalo de tiempo es constante. Se define el decremento logarítmico como el logaritmo natural de esta cantidad y puede ser determinado de la forma:
2.2. Modelo experimental
Una estructurade un grado de libertad es aquella que se puede idealizar como un sistema conformado por una masa concentrada en la parte superior soportada por un elemento estructural de rigidez k con razón de amortiguamiento para la dirección considerada. Este concepto es ilustrado en la Figura 3 mediante un pórtico simple, el cual consta de cuatro barras de acero unidas a una placa de acero rectangular en la...
FUNDAMENTOS DE DINAMICA ESTRUCTURAL
VIBRACION LIBRE
LABORATORY
ESSENTIALS OF STRUCTURAL DYNAMICS
FREE VIBRATION
CARLOS ALBERTO PINZÓN LONDOÑO
Ing. Civil, estudiante Maestria en Ingenieria Civil, Universidad del Valle, ing.carlospinzon@hotmail.com
Recibido para revisar: 12/12/2013, aceptado: 13/12/2013, versión final: 13/12/2013.
RESUMEN: El presente artículo presentaun resumen de los ensayos de laboratorio de vibración libre y vibración forzada, realizados en el desarrollo del curso de Dinámica Estructural, en el programa de Maestría en Ingeniería Civil, de la Universidad del Valle. Se describe el procedimiento y la base teórica para la realización de los ensayos, así como los resultados obtenidos y las conclusiones del análisis analítico y experimental. Elanálisis analítico se desarrolló en el programa Sap 2000.
PALABRAS CLAVE: Vibración libre, Vibración forzada.
ABSTRACT: The present article presents a summary of the laboratory essays of free vibration and forced vibration, realized in the development of the course of Structural Dynamics, in the program of Mastery in Civil Engineering, of the Universidad del Valle. The procedure and thetheoretical base is described for the achievement of the essays, as well as the obtained results and the conclusions of the analytical and experimental analysis. The analytical analysis developed in the program Sap 2000.
KEYWORDS: free vibration, forced vibration.
1. INTRODUCCIÓN
El objetivo del presente trabajo de laboratorio fue determinar experimentalmente las propiedades dinámicas deuna estructura modelada como un sistema de un grado de libertad (1GDL), mediante un ensayo de vibración libre. De igual manera se realizo ensayo de vibración forzada con una señal senosiodal de 30 segundos a distintas frecuencias con una frecuencia de adquisición de 256 Hz.
2. Marco teórico
Una estructura experimenta vibración libre cuando se aplica un desplazamiento y/o una velocidadinicial al sistema.
La ecuación de movimiento para un sistema lineal amortiguado en vibración libre es:
Dividiendo la anterior ecuación por la masa del sistema se obtiene:
Donde:
2.1. Vibración libre
La Figura 1. Corresponde a las gráficas del movimiento debido a un desplazamiento inicial y/o una velocidad inicial para tres valores distintos de
Elsistema retorna a su posición inicial de equilibrio sin oscilar, por tal razón es llamado sistema críticamente amortiguado.
El sistema no oscila retornando a su posición de equilibrio lentamente, por tal motivo es denominado sistema sobreamortiguado.
El sistema oscila alrededor de la posición de equilibrio con una amplitud que decrece progresivamente, y es llamado sistema subamortiguado.Debido a que las estructuras civiles presentan una razón de amortiguamiento (sistema subamortiguado), este caso es el de mayor relevancia.
El amortiguamiento del sistema cambia la respuesta de tal manera que las propiedades dinámicas se modifican de la forma:
Recomendación: Utilice el 25% de la masa de las columnas como contribución ala masa total de la estructura para el calculo de la frecuencia natural analítica.
En un movimiento de vibración libre subamortiguado la relación entre dos desplazamientos pico en un intervalo de tiempo es constante. Se define el decremento logarítmico como el logaritmo natural de esta cantidad y puede ser determinado de la forma:
2.2. Modelo experimental
Una estructurade un grado de libertad es aquella que se puede idealizar como un sistema conformado por una masa concentrada en la parte superior soportada por un elemento estructural de rigidez k con razón de amortiguamiento para la dirección considerada. Este concepto es ilustrado en la Figura 3 mediante un pórtico simple, el cual consta de cuatro barras de acero unidas a una placa de acero rectangular en la...
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