Descripción de los sistemas de control estructural, clasificación funcionamiento y ejemplos de aplicación a edificios de importancia.

1. Ingeniería Sísmica
Arreola Corona Miguel Angel
Enfoque
Didáctico

2. Objetivo
• Conocer que son los sistemas de control activo, semi-activo e
hibrido en estructuras, sus características, así como su
funcionamiento general, las ventajas y desventajas respecto a otros
sistemas de control ante vibraciones producidas por sismos y la
factibilidad de la implementación de dichos sistemas en las futuras
construcciones.

3. Qué son los sistemas de control estructural ?
• Los sistemas de control de estructuras son
principalmente todos aquellos sistemas
empleados en la protección de estructuras
ante fuerzas accidentales producidas por
viento o sismos.

5. • Esquema del funcionamiento básico de un sistema estructural ante
una fuerza externa en la que se presenta una excitación, en este caso
la fuerza de sismo viento, la estructura que puede ser un puente,
edificio, etc., y la respuesta que es el comportamiento que presentara
dicha estructura ante los efectos de la excitación.
Excitación Estructura Respuesta

6. Sistemas de control pasivo
• Los sistemas de control pasivo son aquellos que para su
funcionamiento no requieren una fuente externa de potencia sino que
actúan por si solos a la hora de presentarse vibraciones en la
estructura.
Excitación Estructura Respuesta
DPE

8. Sistemas de control activo
• Estos sistemas son dispositivos que
generan fuerzas de control para modificar
la respuesta dinámica de la estructura.
Kyobashi Seiwa Building

9. • Actúan además de los elementos básicos (Excitación, Estructura,
Respuesta), algunos elementos extra como son los sensores que miden y
mandan la información de excitación y respuesta a los controladores que es
quien toma la decisión y manda la señal a los actuadores
Excitación Estructura Respuesta
Actuadores
Controlador
es
Sensores Sensores

10. Arriostramiento

11. Ventajas de los sistemas activos
• Los sistemas de control activos proporcionan un mejor
desempeño que los sistemas pasivos.
• Ayudan a reducir de manera significativa las vibraciones.
• Aplicables a construcciones de gran altura

13. Desventajas de los sistemas activos
• Requieren de grandes fuentes
de suministro de energía
• Requieren mucho espacio
• Carga adicional considerable
• En casos extremos puede
llegar a desestabilizar la
estructura.

14. • Kyobashi Seiwa Building
• AMD primario es usado para
controlar los movimientos
transversales y tiene un peso de
4 toneladas.
• Mientras el AMD secundario
tiene un peso de una tonelada y
es empleado para reducir
movimientos torsionales

15. Sistemas de control semi-activo
• Los sistemas de control semi-
activo actúan a partir de la de la
implementación de un sistema
pasivo, controlado.
kajima shizuoka building

16. • Básicamente se tiene el mismo principio que en un sistema activo, en este
caso los actuadores ejercen disipación pasiva de energía en la estructura es
decir a través de un sistema pasivo controlado.
Excitación Estructura Respuesta
Actuadores
Controlador
es
Sensores Sensores
DPE

17. • Kajima Shizuoka Building

19. • Sin control de los SAHD
• Con control de los SAHD
• Kamagata y Kobori [1994]

20. Sistemas de control Híbrido
• Son los que adaptan a la
estructura una combinación
de dispositivos de control
pasivo y activo.
yokohama
landmark tower

21. • Se combina un sistema de control activo con un sistema de control pasivo
o semi-activo, es decir se pueden tener un control a partir de la utilización
de las mejores características de ambos sistemas.
Excitación Estructura Respuesta
Actuadores
Controlador
es
Sensores Sensores
DPE

22. Yokohama LandmarkTower
enYokohama

23. • Sendagaya
INTES Building

24. • Marzo 1993
• Controlar
movimientos
laterales y
transversales.

25. Comparación

26. Sistema de controlTaipei 101

27. Funcionamiento.

29. Diseño básico y funcionamiento

30. • 185Toneladas
Cada tanque, 370
en total.
• One Rincon Hill
en San Francisco
• 165 m

31. Sistema en desarrollo por el Cinvestav
• El sistema propuesto por Wen Yu Liu se ha probado a nivel laboratorio en
estructuras rígidas y flexibles para verificar la efectividad de los
algoritmos que manejan el sistema de control automático

32. Conclusiones
• Se conoció una clasificación a grandes rasgos de los sistemas de control,
algunos ejemplos de implementaciones, ventajas y desventajas de los
sistemas.
• Debido al gran desarrollo que experimenta constantemente esta área de la
ingeniería estructural, es muy posible que aparezcan nuevas técnicas,
dispositivos y procedimientos cada vez más adecuados e innovadores.

33. Bibliografía
• [1]Vallin, Donato (2009). Diseño de prototipo magnético disipador pasivo de energía sísmica para amortiguación de estructuras. Energy and
technology for the american education, innovation, technology and practice. Junio 2-5, San Cristóbal,Venezuela.
• [2] Gómez, Daniel; Marulanda, Johhanio;Thompson, Peter. Sistemas de control para la protección de estructuras civiles sometidas a cargas
dinámicas. Medellín. Julio de 2008.
• [3]Thomson p., Sistemas de control estructural, crtagena, 2001
• [4] Nishitani, A. (1998). Application of active structural control in Japan. Progress in Structural Engineering, 301-308.
• [5] S.Y.Chu,T.T. (2005). Active, Hibrid and Semi-Active structural control. England: Wiley.
• [6] HOUSNER, G.W., BERGMAN, L.A., CAUGHEY,T. K., CHASSIAKOS,A. G.,CLAUS, R. O., MASRI, S. F., SKELTON, R. E., SOONG,T. T.,
SPENCER, B. F.,ANDYAO, J.T. P., Structural Control: Past, Present, and Future, Journal of Engineering Mechanics, Vol. 123, No. 9, 897-958,
1997.
• [7]Tamura, K., Application ofdamping devices to suppress wind-induced responses of buildings, Journal of wind engineering and industrial
aerodvnamics, vol. 74-76, págs.49-72, 1998.
• [8] Luisa Miranda, 2015, Sistemas de control en edificios una opción ante fuertes sismos,
http://avanceyperspectiva.cinvestav.mx/Publicaciones/ArtMID/4126/ArticleID/11/Sistemas-de-control-en-edificios-una-opci243n-ante-
fuertes-sismos
• [9]THOMSON, P., Sistemas de control estructural. Memorias del Primer Encuentro del Acero en Colombia, Cartagena, 2001.
• [10] D. Hrovat, P. Barak, M. Rabins, Semi-active versus passive or active tuned mass dampers for structural control. J. Eng. Mech. 109, 691–
705 (1983)
• [11]. D. Hrovat, P. Barak, M. Rabins, Semi-active versus passive or active tuned mass dampers for structural control. J. Eng. Mech. 109, 691–
705 (1983)
• [12] Rodríguez, E. (11 de Sep de 2013). Fieras de la Ingeniería. Obtenido de El rascacielos Taipei 101 deTaiwán:
http://www.fierasdelaingenieria.com/el-rascacielos-taipei-101-de-taiwan/