28 Abr Amortiguamiento Estructural

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Ing. Joaquín Bojórquez Acuña 28 de abril de 2021. Hermosillo, Sonora, México.

La presente publicación, va en relación de una experiencia de un colega del Estado de Veracruz, donde le hacen ver que lo aprendido en la escuela no se aplica en al ámbito laboral.

Si te comentaron que lo visto en la escuela de ingeniería nada tiene que ver con la realidad es un error. Los fenómenos explicados en muchas referencias de marcos teóricos están presentes en nuestras vidas. Lo que pasa, es que no muchos lo pueden ver.

Chopra (2014), define al amortiguamiento como “el proceso mediante el cuál la amplitud de vibración disminuye de manera constante”. (p.7)

Esto significa, que en estructuras sencillas la disipación de energía esta dada por diversos mecanismos asociados con efectos térmicos del esfuerzo elástico repetido y de la fricción interna que se produce en el material o sólido. En estructuras reales, se incluye la fricción de las conexiones de acero, la apertura y cierre de microfisuras en el concreto y la fricción de los elementos estructurales con los no estructurales.

Para determinar la fracción de amortiguamiento respecto al crítico existe el método de decremento logarítmico, el cuál presenta una relación entre la variación de dos picos sucesivos de una vibración libre amortiguada y su fracción de amortiguamiento. La cual, se calcula con la siguiente ecuación con su representación gráfica del decaimiento de los desplazamientos:

Hasta lo anterior son prácticamente matemáticas que a nivel de Ingeniería básica se debe de comprender.

Hoy en día, tenemos manuales de diseño que nos facilitan el trabajo y nos dan los porcentajes de amortiguamiento respecto al crítico y que es común que lo confundan con factores de amortiguamiento como es la siguiente tabla obtenida del MDOC-2015 al que hace referencia el Reglamento de Construcción del Municipio de Hermosillo:

Aquí es donde entra el criterio del especialista para seleccionar el amortiguamiento porcentaje de amortiguamiento respecto al crítico para la estructura que se va a diseñar o bien evaluar en el caso de un dictamen estructural.

Para el caso de sismo, estos porcentajes de amortiguamiento respecto al crítico, lo utilizas para calcular el factor de amortiguamiento mediante la siguiente ecuación:

Es importante saber, que los espectros de respuesta calculados en el programa PRODISIS de la versión del manual MDOC-2015, son espectros para un porcentaje de amortiguamiento estructural respecto al crítico del 5% que se deben de modificar para el sistema estructural de la edificación que estas proyectando. Por experiencia, te puedo comentar que es muy común que en los informes de mecánicas de suelo vengan implícitos parámetros sísmicos y una propuesta de las ordenadas espectrales a emplear en el análisis sísmico sin conocer la estructuración del edificio. Con esto, te puedo comentar que los efectos resultantes de la incertidumbre de tu objetivo (edificio seguro) pueden impactar de manera negativa en la inversión realizada. En este punto, los responsables del perjuicio es el responsable de la mecánica de suelos y del especialista en ingeniería sísmica o analista estructural. En publicaciones anteriores muestro como se calculan los espectros de respuesta.

Para el caso de viento para el diseño estructural de anuncios espectaculares o bien para la dictaminación de estructuras existentes, la fracción de amortiguamiento estructural respecto al crítico lo utilizas para calcular el Factor de Respuesta de Resonancia en el análisis dinámico y con ello obtener la frecuencia de cruces o tasa media de oscilaciones, el Factor Pico, Factor de Respuesta de Ráfaga y finalmente las fuerzas estáticas equivalentes que vas a emplear en tu análisis estructural para determinar las secciones del elemento que soporten las solicitaciones de viento o bien determinar si se corre con el riesgo por falla de una estructura existente por las solicitaciones máximas probables en donde se encuentre.

Como puedes observar, si realmente se tiene el pensamiento de que la teoría vista en tu facultad de ingeniería jamás se aplica en la vida real se esta cometiendo un error. Mi recomendación hacia tí, es que no dejarte influenciar por colegas que tal vez no tengan el criterio, o tal vez que si lo tengan pero te están conduciendo por un camino incorrecto en el cuál vas a fallar en tu especialidad. Esto se llama competencia profesional donde la falta de ética puede exponenciar el riesgo.

En el siguiente ejemplo analizo una estructura real de 1GDL y hago una comparación considerando una razón de amortiguamiento respecto al crítico del 1% y 2% en el plano de 0° mediante un algoritmo de mi autoría cuyos resultados los puedes comprobar con un software comercial y verificar si la resistencia del elemento obtenido es similares o muy aproximados. sí te preguntas porque analizo con un algoritmo propio, es por lo comentado al inicio de la presente publicación debes de sentir como realmente se comportaría el elemento analizado y no arrojar resultados que obtienes en un software comercial y que al final no sabrías si es correcto el resultado por por la forma de realizar el modelo estructural.

A continuación, imágenes y comentarios:

De los resultados obtenidos, si te das cuenta que cuando la razón de amortiguamiento es igual al 1% la fuerza estática equivalente es mayor que para 2% y a consecuencia de ello las solicitaciones y respuesta estructural se amplifican exigiendo más a la estructura como puedes observar en las ratios obtenidas utilizando ASD y LRFD. Además, que cuando es 1% la estructura sigue vibrando un poco más allá de 70 segundos que y cuando es 2% termina en 30 segundos.

Expongo esta comparativa con una razón de amortiguamiento de 2% por que el MDOC-2020 para el diseño por viento lo pone como ejemplo. Sin embargo, tengo la teoría de que es distinto para estos elementos por lo que en un futuro pretendo hacerlo de manera experimental una vez que pueda recaudar los recursos económicos ya que los que utilizó son propios para hacer estas publicaciones.

En el Municipio de Hermosillo, comento que anualmente se pagan y otorgan responsivas estructurales de anuncios publicitarios existentes y tienes dos opciones para otorgar tu firma de responsiva. La primera es pararte frente a la estructura y mirar de arriba para abajo y concluir que es segura y que no representa riesgo y la segunda es analizar tu estructura como lo desarrollo en la presente publicación para verificar si representa un riesgo para una solicitación máxima probable que hasta en ese momento tal vez, no ha no ha sido sometida teniendo la incertidumbre de falla estructural.

Dejo el siguiente cuestionamiento:

Para otorgar una responsiva anual de este tipo de estructuras, ¿no se exige un análisis por el trabajo que se le genera al DRO?

Si la respuesta es NO, realmente otorgar una responsabilidad civil se vuelve una herramienta como medio recaudatorio por que se minimiza la importancia de la ingeniería para la mitigación del riesgo, donde el responsable es el mismo DRO y funcionarios que otorgan las licencias de renovación por tomar criterios cualitativos y no cuantitativos en la valoración del nivel de riesgo.

Con el objetivo para que el presente artículo sea de tu utilidad para el diseño de tus proyectos y dictaminarían de estructuras existentes, te recomiendo una preparación constante y que no te rijas por el dicho:

“Ojos que no ven, corazón que no siente”

Te dejo link para que veas mi pasión por la Ingeniería y que no tomo mi trabajo como una imposición.

https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=2136178939852687&id=100003818052627

Joaquín Bojórquez Acuña

Ingeniero Civil con Maestría en Valuación Inmobiliaria, Industrial y de Bienes Nacionales, Maestría en Ingeniería Económica y Financiera, Maestría en Estructuras Urbanas, Máster internacional en Estructuras de Edificación con CYPE, Maestría en Ingeniería Estructural y Sísmica, colaborador del consejo INCIDE, miembro del Colegio de Ingenieros Civiles de Sonora A.C, miembro de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural A.C. SMIE, miembro del grupo de Calculistas y Estructuristas de Sonora A.C., emprendedor PYME.

Linkedin: https://www.linkedin.com/in/joaquin-bojorquez-a-04b2bb43/

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