Evaluación de diseño con amortiguadores de masa para la atenuación de la deformación del aislador en edificios bajo sismos fuertes ocurridos en Sudamérica desde 2010

Abstract

Se presenta una evaluación de un diseño novedoso para amortiguadores de masa sintonizada en estructuras aisladas. La metodología de optimización analizada está desarrollada para controlar el problema de los grandes desplazamientos del aislador en las estructuras aisladas bajo sismos. El diseño se basa en una función de transmisibilidad de desplazamiento que proviene del concepto de aislamiento de vibraciones. Se utilizo el diseño mencionado en un sistema estructural ubicado en territorio peruano excitada con registro sísmicos ocurridos en Perú, Chile, Ecuador y Venezuela que posean una magnitud mayor a 6 M. Los registros sísmicos son captados por estaciones acelerométricos de IGP y el CESMD. Con los datos acelerométricos obtenidos, se establece la programación en el software Matlab para la obtención del desplazamiento del aislador. Para el análisis de resultados, el estudio comparativo se realiza con los desplazamientos obtenidos de sismos internacionales reconocidos como Landers (1992), Petrolia (1992), Northridge (1994), Hector Mine (1999) y Ridgecrest (2019). Asimismo, se realizó otro estudio comparativo respecto a otros controles pasivos, activos o semiactivos, para verificar el desempeño del diseño optimizado con TMD. Estas comparaciones se realizan con el parámetro de relación de transmisibilidad. Adicionalmente, con el propósito de remarcar la diferencia en la deformación entre un sistema con amortiguador integrado y uno sin amortiguador determinamos los desplazamientos relativos del aislador sin presencia de un amortiguador mediante el mismo criterio de diseño usado en la programación en Matlab. Finalmente, se realizó las deducciones de los resultados obtenidos sobre el problema del gran desplazamiento del aislador.

An evaluation of a novel design for tuned mass dampers in isolated structures is presented. The optimization methodology analyzed is developed to control the problem of large displacement of the insulator in isolated structures under earthquakes. The design is based on a displacement transmissibility function that comes from the concept of vibration isolation. The aforementioned design was used in a structural system located in Peruvian territory excited with seismic record occurred in Peru, Chile, Ecuador and Venezuela with a magnitude greater than 6 M. Seismic records are collected by PGI and CESMD accelerometric stations. With the accelerometric data obtained, programming is established in the Matlab software to obtain the displacement of the isolator. For the analysis of results, the comparative study is performed with displacements obtained from recognized international earthquakes such as Landers (1992), Petrolia (1992), Northridge (1994), Hector Mine (1999) and Ridgecrest (2019). In addition, another comparative study was conducted with respect to other passive, active or semi-active controls to verify the performance of the design optimized with TMD. These comparisons are made with the transmissibility ratio parameter. In addition, in order to highlight the difference in deformation between a system with integrated damper and one without damper we determine the relative displacements of the insulator without the presence of a damper by the same design criterion used in the matlab programming. Finally, deductions were made from the results obtained on the problem of the large displacement of the insulator.