Vibraciones mecánicas por resonancia

1. HURTADO NELSON
LEMA OSCAR
LOOR STEVEN
MAYANCHA EDWARD
QUIZHPE BORIS
INTEGRANTES

2. VIBRACIONES MECANICAS
POR RESONANCIA

3. La resonancia mecánica es la tendencia de un sistema mecánico a
responder con mayor amplitud cuando la frecuencia de sus oscilaciones
coincide con la frecuencia natural de vibración del sistema más cerca que
otras frecuencias. Puede causar movimientos de balanceo violentos y
fallas potencialmente catastróficas en estructuras construidas
incorrectamente, incluidos puentes, edificios y aviones. Este es un
fenómeno conocido como desastre de resonancia.

4. PUENTE DE ARCOS DE ALCONÉTAR
• El puente “Arcos de Alconétar” atraviesa el río
Tajo cerca de la frontera con Portugal, en la
provincia de Cáceres. Su nombre se corresponde
con un puente romano de piedra cuyos restos aún
pueden observarse en la cola del embalse de
Alcántara.
• Se trata de dos estructuras gemelas de acero y
hormigón (400,7 m de longitud y más de 4.350
toneladas de peso)
• diseñadas por los ingenieros Sergio Couto, José
Antonio Llombart y Jordi Revoltós.
Esta obra la haría única en el Mundo su método constructivo, hecho
por el que recibió el premio Construmat a la Innovación Tecnológica
en Ingeniería Civil en 2007.

5. Resonancia
La obra marchaba en buen rumbo, hasta que el
10 de enero de 2006. cuando el primer arco ya
había sido ensamblado y empotrado en sus
arranques. Una ráfaga de vientos de unos 30
km/h. Provoco que el arco empezara a oscilar por
alrededor de una hora aproximadamente. Se
registraron desplazamientos superiores a los 80
centímetros, con un período de 1, 4 segundos.
Este fenómeno se repitió por varios días.
Teniendo en cuenta la naturaleza de las
oscilaciones y la velocidad a la cual se produjo.
No se produjeron giros de torsión, más bien los
vientos provocaron movimientos verticales en la
estructura, este fenómeno se repitió por unos 4
días más.

6. Uno de los puentes que se
derrumbo por el efecto del
fenómeno de resonancia
mecánica

7. Puente de Broughton (Manchester)
Sobre este puente se encontraban
marcando el paso alrededor de 77
soldados, después de un poco tiempo se
escucho la estructura sonar hasta que el
puente colapso.
Este fenómeno físico tiene lugar cuando
se ejerce una fuerza sobre un cuerpo con
una frecuencia que coincide con la
frecuencia propia del sistema.
Ondas y frecuencias

8. Ondas y frecuencias
Una onda es una perturbación que se
transmite por el espacio y consigo un cambio
de energía que viaja por el material.
Piedras o sogas
Amplitud: la distancia entre el punto medio y
el punto máximo de desplazamiento.
Periodo: es el tiempo que una onda tarda en
describir una oscilación completa.
Frecuencia: numero de veces que se repite
una oscilación en cierto tiempo.

9. Los cuerpos pueden presentar una o varias frecuencias que son propias por sus características del material y
siempre dependerá de su elasticidad, dimensión o masa.
Existirán algunos objetos o elementos que por su material transmitirán su frecuencia con mayor o menor
facilidad . Cuando se aplica una fuerza que oscila a la frecuencia propia de un objeto , logramos que ese objeto
se amplifique . A eso se le denomina entrar en resonancia.
Entonces na resonancia se produce cuando se somete una fuerza periódica igual a su frecuencia característica.,
así los pasos de los soldados causan una amplitud de oscilación muy grande.

10. movimiento vibratorio tipo altimétrico.
CARACTERÍSTICAS DE LAS VIBRACIONES OBSERVADAS.
Figura 2. Segundo modo característico de arco
Teniendo en cuenta la naturaleza de las oscilaciones y la velocidad que produjo el viento.

11. Frecuencia de desprendimiento permanece constante, denominada zona de bloqueo.
Figura 3. Gráfica F-V de corriente incidente en la zona de bloqueo
St = bn/U
U= velocidad media del viento no
perturbada.
b= dimensión característica transversal del
obstáculo.
n= frecuencia del desprendimiento de los
torbellinos.
DESPRENDIMIENTO DE TORBELLINOS
la frecuencia que desprenden los torbellinos se
mide con el número de Strouhal, St, este valor
dependerá del la forma de sección y el número
de Reynolds

12. AUMENTO DEL AMORTIGUAMIENTO
• aumento de la rigidez
el aumento de rigidez suele ir
acompañado de un aumento de
resistencia por lo que se consigue
también una mayor seguridad.
• aumento del amortiguamientos
mediante amortiguadores pasivos
sintonizados a frecuencias
próximas a la de la estructura
• dispositivos aerodinámicos

13. SOLUCION ADOPTADA
Dispositivos Aerodinámicos
 Cuando se efectuaron los primeros
episodios de oscilaciones las
actuaciones fueron inmediatas.
 Algunas soluciones a corto plazo
fueron tomadas en cuenta, pero
una de las soluciones escogidas y
puesta en práctica.
 Para determinar si esta solución es
efectiva se realizó un estudio en el
túnel de viento
Deflectores aerodinámicos

14.  El estudio en el túnel de viento pudo tener
varios ensayos en un modelo seccional con y
sin deflectores, con el fin de conocer el
fenómeno de desprendimiento de torbellinos
en la sección del arco exento, para proceder a
explicar las vibraciones observadas.
 Estos ensayos con el modelo provisto de
deflectores tuvieron que comprobar la
validez de la solución dispuesta, asegurando
así que no existieran vibraciones en su
construcción ni en su vida útil. Se realizó un
análisis dinámico destinado a determinar y
cuantificar los efectos producidos en la
estructura como consecuencia de las
vibraciones producidas.
Ensayos sin deflector
Ensayos con deflector

15. ANALISIS DE RESULTADOS
Se realizaron variaciones en la implementación de materiales, porque
los materiales en acero y los ángulos de aluminio no cumplían con el
propósito del proyecto debido a que son materiales bastante rígidos
para la altura de diseño sin embargo cuando se instaló aluminio en
forma de platinas cumplió con la flexibilidad que se pretendía, esto
debido a la variación de masa que hay entre los materiales.

16. Se implementaron dispositivos de control
para evitar el movimiento de las estructuras,
y se logró de manera positiva reducir las
respuestas vibratorias del sistema, los
aisladores tuvieron un mejor desempeño en
el edificio de mayor altura ya que este exigía
más por su complejidad en cuanto a masa y
altura y por su rápida entrada al fenómeno de
la resonancia, en cuanto a la estructura de
menor dimensiones tuvo una respuesta
acorde con lo pretendido por los dispositivos
de control activo.

17. CONCLUSIONES
• El desprendimiento de torbellinos es el causante más probable
causante de las vibraciones ya que son numerosos los casos de
puentes en los que se ha detectado este fenómeno.
• Aumentar el amortiguamiento es una opción para reducir las
vibraciones producidas por el desprendimiento de torbellinos.
• El aumento de la rigidez de la estructura produce un aumento de sus
frecuencias de vibración