Análisis experimental de estructuras, Politécnica superior San Pablo CEU, memoria del trabajo final de David Pérez.

1. ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE ESTRUCTURAS SISMORESISTENTES
David Pérez
Tras los días de teoría sobre los diversos sistemas de sismoresistencia por el profesor D. Felix Hernado, (ver parte de su presentación
http://hdl.handle.net/10637/6129 ) formo en principio la idea de dotar a mi torre experimental de un aislamiento de base, y una masa de agua, la tercera
medida adoptada; la forma de ballestas contrapuesta de los “pilares” toma su forma con el diseño de la torre, y la cuarta las distintas alturas de los
“pilares” soporte de la torre, se basada en las bases del concurso, en cuanto a material y pesos las.
El aislamiento de base:
Son muchas las formas e ideas que surgen para dotar a la torre de dicho sistema, pero tras analizar y dada la naturaleza del concurso y la
unidireccionalidad de la mesa de pruebas, se forma la idea de hacer una plataforma sobre la que el “edificio” se deslice a la hora de ser afectado
por las honda sísmicas de más alta frecuencia, pero que a la vez vuelva a su lugar a la hora de estar en calma. El resultado son estas plataformas
cóncavas empotradas a la base sobre las cuelas a través unos rodillos impresos en 3D descansan los “pilares”. Para impedir que los rodillo salgan
de las plataformas, creo una curva superior idéntica a la inferior unida por unas costillas laterales, estas costillas han sido la parte más débil de la
torre, ya que el espacio de las plataformas estaba limitado por las normas concursales de la base y el la limitación de20mm en cuanto a
desplazamientos, han hecho que el espacio de éstas sea escaso, dado a demás mi empeño en dar la máxima capacidad de deslizamiento.
El sistema se comporto de una forma excelente, como estaba previsto, a mayor frecuencia mejor comportamiento, también soporto estoicamente
el sistema preparado para que la torre no volcara no abandonara la base, que si bien es verdad reforcé en la maqueta con respecto al diseño
inicial.
En laa mesa de pruebas, surgió un movimiento no previsto en dirección ascendente en hondas de longitud medía que hacía que los rodillos
pisaran alternativamente de dos en dos en forma contrapuesta, algo curioso e inesperado que fúe altamente eficaz, y que ha sido posible gracias a
la forma de ballestas de los “pilares” y a la elasticidad del material utilizado para las los nexos de la base, (dicha madera tenía muy poca densidad)
a.
Este aislamiento de base diseñado para accionar en una dirección, puede ser fácilmente modificado para dotar de movimiento en dos direcciones,
pasando los rodillos a ser esferas y adecuando las bases y los nexos a dichas esferas.

2. La masa de agua:
La masa de agua, se refuerza en la necesidad de impedir el movimiento superior dado el peso de 500g que las normas concursales obligaban a
colocar a 1000mm de la base. Mi idea es hacer un deposito de paredes curvas por las que el agua al ser desplazado por el cabeceo de la torre
ascienda y vuelva al centro del depósito por una acción centrifuga. Tras barajar varias opciones y varios diseños, opto por una forma ojival, no
pro que crea en ella como la más eficaz, si no porque al optar por la impresión 3D esta era la geometría menos compleja, para optimizar el
tiempo de impresión.
Solo puedo teorizar sobre el comportamiento del agua, dado que la opacidad del material impedía que se viera su movimiento, pero tras ver el
excelente comportamiento, de la parte superior, que prácticamente no se movía, creo que el agua forma remolinos dentro de la ojiva, que sin
duda consiguieron contrarrestar el cabeceo de la torre.
Los Ballestas contrapuestas:
Tengo la suerte de trabajar en el diseño inicial de la torre, mirando el es Skyline de Madrid desde la planta quinta de un edifico de la periferia
norte, sin duda un privilegio que quiero mencionar, dada la importancia en el diseño y la motivación a la hora de enfrentar este reto.
Tras el empujón de la inspiración inicial y la necesidad de crear un estructura que dada la carga en altura debía tener una alto grado de rigidez,
pero a la vez una flexibilidad capaz de adsorber los empujes sísmicos, tengo la idea de formar cuatro pilares en forma de ballestas contrapuestas,
que dieran soporte a los forjados de una forma contrapeada, para aumentar la distancia entre apoyos y con ello conseguir un coeficiente de
plasticidad más alto, lógicamente los forjados impiden la condición de ballestas de los pilares, algo que dado a las bases del concurso, en cuanto a
peso y material no tengo que resolver, ya que no hay necesidad de colocar en la maqueta más que las uniones necesarias para su sostenibilidad y
unión. De haber tenido que colocar los forjados, me habría encaminado por estudiar una solución en la que excepto los forjados necesario para

3. rigidizar el conjunto, los demás tan solo apoyaran en los pilares, y pudieran moverse friccionado sobre estos, lógicamente sin poder abandonar
dicho apoyo, pero con un recorrido suficiente, para facilitar el efecto ballesta de los pilares.
Resuelvo la unión de estas ballestas contrapuestas, con los mismos rodillos del aislamiento de base impresos en 3D
Diseño inicial
Diseño final:

4. La diferencia de altura de los “pilares”:
He de decir en honor a la verdad, que esta diferencia, de altura de los “pilares” no es aplicada por un planteamiento inicial, si no que me viene
impuesta por la escasez de material, que me impide solapar las hojas de las ballestas en dos de ellos, algo que resuelvo con esta diferencia de
altura, dotando con ello a la torre de dos comportamientos diferente de los pilares frente a las vibraciones que hace que se contrarresten entre
ellos. También este hecho impide el anclaje del depósito en los cuatro pilares, motivo que es también causa de ese mencionado apoyo
contrapuesto de los cilindros de la base.
Dxf. Para el corte de los laminados de madera:
Piezas de 4mm de grosor Piezas de 6mm de grosor
Stl. para las impresiones 3D:

5. Junto a las otras torres:
Conclusiones:
Este ensayo experimental aguanto los cuatro minutos de envites a distintas frecuencias e intensidades marcados en la prueba, sin sufrir ningún
tipo de fracturas, ni cortantes, con un comportamiento excelente sobretodo en las frecuencias más altas, por lo que podemos decir que el gran
éxito de la las medidas, fue el aislamiento de base.
Video del comportamiento en la mesa.
https://www.youtube.com/watch?v=2fC1VVpTEgA