Este laboratorio tuvo como objetivo determinar teórica y experimentalmente la frecuencia, frecuencia angular y periodo de una estructura sometida a vibraciones. Se midieron las vibraciones de una estructura metálica usando un transductor LVDT y se compararon los resultados teóricos y experimentales. Adicionalmente, se determinó el coeficiente de amortiguamiento experimentalmente. Los resultados mostraron que a medida que la frecuencia del motor se acercaba a la frecuencia natural de la estructura, las vibraciones aumentaban drásticamente en la resonancia.

1. COSTRUCCIONES SISMORRESISTENTES LAB # 2
CON-232
Descripción del laboratorio
Objetivo:
Determinar de manera teórica; la frecuencia, frecuencia angular y periodo
de una estructura sometida a vibración y luego compáralos con los valores hallados
experimentalmente. Además determinar la fracción de amortiguamiento de
manera experimental.
Descripción:
El laboratorio consiste en el análisis experimental de una estructura
metálica que es sometida a un impulso inicial que provoca un desplazamiento
inicial u0 = X, luego la estructura comienza a vibrar debido a sus propiedades de
rigidez y producto también de la gran masa que soporta la estructura.
El análisis consiste en la medición de las vibraciones que desarrolla la
estructura a través de un transductor de desplazamiento de tipo LVDT el cual envía
señales eléctricas a un instrumento o equipo de registro el cual grafica la vibración
en una hoja de papel milimetrado.
Materiales y Equipos Utilizados
Transductor de desplazamiento: Equipo de tipo LVDT que se encarga de medir las
oscilaciones de la estructura.
Estructura metálica: Marco rígido rectangular empotrado mediante 4 columnas de
sección mucho menor a la de las vigas.
Equipo de Registro: Equipo que interpreta les señales enviadas por el transductor de
desplazamiento y posteriormente grafica las oscilaciones en papel
milimetrado.
Pie de Metro: Instrumento utilizado para medir las dimensiones de las secciones
de la estructura metálica.
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2. COSTRUCCIONES SISMORRESISTENTES LAB # 2
CON-232
Esquema de estructura.
Esquema de deformación.
Resultados Obtenidos:
Los resultados se presentan en una hoja de papel milimetrado adjunta.
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3. COSTRUCCIONES SISMORRESISTENTES LAB # 2
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Cálculos Realizados
Periodo Teórico:
Periodo Real:
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4. COSTRUCCIONES SISMORRESISTENTES LAB # 2
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Coeficiente de amortiguamiento:
Amortiguamiento Crítico:
Amortiguamiento:
Conclusiones.
Debido a que el valor de C fue comparativamente menor al de podemos
afirmar que la capacidad de la estructura para amortiguar la vibración es baja por lo que la
estructura oscila una mayor cantidad de veces.
De los resultados obtenidos se puede inferir que mientras más pequeño sea el
coeficiente de amortiguamiento, mayor es la posibilidad que tiene la estructura de vibrar.
Al comparar los resultados teóricos y experimentales obtenidos de las frecuencias y de los
periodos, se aprecia una diferencia pequeña, con lo cual se puede concluir que las suposiciones
teóricas del empotramiento perfecto y las condiciones experimentales fueron muy adecuadas. De
otra forma una diferencia considerable entre los valores teóricos y experimentales nos indicarían
que o bien hubo un error de medición o las condiciones del empotramiento no fueron las optimas
u ambas opciones.
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5. COSTRUCCIONES SISMORRESISTENTES LAB # 2
CON-232
Oscilación del motor
2 [hz]
3.4 [hz]
3.5 [hz]
3.7 [hz]
3.75 [hz]
3.8 [hz]
4.9 [hz]
5.1 [hz]
5.3 [hz]
6.5 [hz]
8.5 [hz]
10 [hz]
Amplitud Experimental de la estructura
0.2 [mm]
1.8 [mm]
6 [mm]
7 [mm]
12.5 [mm]
Resonancia
1.6 [mm]
1.3 [mm]
1 [mm]
1 [mm]
0.7 [mm]
0.7 [mm]
Variables.
Wn: Frecuencia angular
Ω: Frecuencia circular de la fuerza
K: Rigidez de la estructura
P: Amplitud de la fuerza
Rd: Factor de amplificación dinámica
Φ: Desfase
U: Amplitud del movimiento
Wn = √w/√m
Ω = f * 2π
P(t) = MdbΩ2
r sen(Ωt)
Rd = { √[(1-[Ω/ Wn]2
)2
+(2ξΩ/Wn)2
] }-1
Φ = tan-1
(Rd)
U = (P0*Rd/K)sen(Ωt-φ)
Conclusiones.
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6. COSTRUCCIONES SISMORRESISTENTES LAB # 2
CON-232
Durante el desarrollo de las pruebas experimentales sobre la estructura, se
observan aumentos drásticos de desplazamiento al acercarnos al nivel de resonancia.
Cuando el motor pasa por la frecuencia natural del edificio (resonancia) las vibraciones de
la estructura se disparan.
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7. COSTRUCCIONES SISMORRESISTENTES LAB # 2
CON-232
Durante el desarrollo de las pruebas experimentales sobre la estructura, se
observan aumentos drásticos de desplazamiento al acercarnos al nivel de resonancia.
Cuando el motor pasa por la frecuencia natural del edificio (resonancia) las vibraciones de
la estructura se disparan.
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