Resistencia y estabilidad, aptitud al servicio, acciones en la edificación, cimientos, estructuras de acero, fábrica, madera
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#238353
Muy buenas a todos:
La duda que planteo a continuación me surge de un proyecto en el que se hace necesaria la instalación de un equipo vibratorio de grandes dimensiones y excitaciones en una torre de estructura metálica ya existente.
Dada las características del equipo, es imprescindible no solo la comprobación estructural frente a cargas estáticas, sino un estudio pormenorizado de la posibilidad de que esta estructura entre en resonancia en el momento en que una de las frecuencias naturales del sistema se aproxime a la de excitación....hasta ahi ok.
Una vez realizado el análisis modal y determinadas las frecuencias naturales del sistema se observa que efectivamente hay varias de ellas que están muy próximas a la frecuencia de excitación....y es qui donde se presentan las siguientes dudas:
1.- Una vez llegado a este punto ya se concluye que existe la posibilidad de resonancia? O se debería estudiar SOLO LOS MODOS QUE TENGAN UNA DEFORMACIÓN similar a la que produciría la excitación? Es decir, la excitacion se produce en una dirección y producirá una deformada, son los modos similares a esa deformación los críticos?
2.- En el segundo caso, dada la enorme cantidad de grados de libertad de la estructura, y por lo tanto de modos, como puedo identificar cuales son los modos (y por tanto frecuencia propia) mas criticos para esa excitación en una dirección determinada? Simplemente visualizando graficamente los resultados del software para cada modo?
3.-Planteado de otra forma: Si la estructura tiene algun grado de libertad alejado del lugar de ubicacion del equipo vibratorio pero que tiene asociada una frecuencia propia cercana a la de excitación, debe considerarse?
En fin, a ver si me podeis echar una cable o proponer nuevos enfoques para el estudio.

Gracias de antemano.

Saludos
por
#238402
Hace tiempo que tengo algo olvidado el módulo dinámico del master de la UNED. Pero allí aconsejaban realizar una especie de checklist como ésta:

¿Qué datos conoces de la excitación?
¿Tienes en cuenta la masa movilizada en cada dirección?
¿Tienes información sobre el amortiguamiento modal, Rayleigh...?
¿La estructura admite por modelo uno lineal o no lineal?
¿Has considerado realizar un análisis transitorio adecuado al tipo de modelo?
....

Me atrevo a decir a riesgo de posterior :cabezazo que obtener simplemente los modos/frecuencias de vibración para detectar resonancias se me hace similar a fijarse en los modos de pandeo para calcular longitudes de pandeo...

Sin embargo, observar la respuesta transitoria en ciertos grados de libertad objeto de estudio es otra cosa. Pero en dinámica hay que estar muy (muy) seguro de los datos que se están introduciendo y de la interpretación de los resultados.
:brindis
por
#238425
Que la frecuencia de aplicación de la carga y las naturales de la estructura coincidan o casi coincidan no quiere decir que la estructura colapse. Si fuese así, con un dedo y acertando en una frecuencia natural sería capaz de tirar una torre KIO, lo cual es evidente que no va a pasar.

De manera aproximada, puedes pensar en una carga estática equivalente que es la carga aplicada en cada instante por un factor de amplificación. Cuanto más cerca estás de las frecuencias naturales más alto es este factor y cuanto más lejos estás, más se parece a la unidad: de ahí la recomendación lógica de huir de la resonancia. Factores de amplificación de hasta dos veces no son extraños en puentes de ferrocarril y de hasta tres veces con bombas y turbinas en edificación industrial. Adjunto gráfica de resultados experimentales de la amplificación dinámica en un puente carretero.

En SAP2000, StaadPro, Cosmos/m y otros programas similares es posible introducir cargas dinámicas de aspecto "suave" como las sinusoidales y hacer un análisi verdaderamente dinámico pero te advierto que estos análisis son bastante sensibles a dar un rango de resultados amplio si el régimen de funcionamiento de la máquina no está bien caracterizado (o sea, que la máquina a colocar tiene que estar claro exactamente cuál es) o si no se han considerado bien (tanto en magnitud como en posición exacta del centro de gravedad) todas las masas importantes de la estructura (incluida la carga muera y parte equivalente de masa de sobrecargas de uso y demás) y los equipos. En cuanto al amortiguamiento un 5% para estructura de hormigón es lo que se viene tomando, Para acero creo que es algo inferior pero ahora mismo no recuerdo.
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#238447
Depende un poco de las características de la estructura metálica (sobre todo de como se materializan las uniones y de la tipología estructural) pero la razón de amortiguamiento suele estar entre un 2% y un 3%.
Como te ha dicho Mendinho lo mejor en un caso así es realizar un análisis dinámico con algún tipo de software específico, el problema de este tipo de análisis es precisamente el que te ha comentado el compañero: pequeñas variaciones en las características de la máquina (frecuencias alcanzadas durante el arranque, funcionamiento y parada, reparto de cargas, etc) te van a falsear bastante el análisis. Así que necesitas datos fiables y un poco de paciencia para analizar los resultados.
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