Control pasivo de vibraciones inducidas por viento en edificios altos con base flexible: Doctoral dissertation

La creciente urbanización en las últimas décadas ha llevado a la construcción de edificios de gran altura en todo el mundo; los cuales pueden ser susceptibles a las vibraciones en la dirección longitudinal al flujo del viento, así como a las vibraciones transversales y en torsión al flujo del viento debidas al desprendimiento de vórtices. Los dispositivos pasivos de disipación de energía ofrecen una alternativa efectiva para controlar la respuesta lateral dinámica de los edificios altos, algunos casos particulares de estos dispositivos son los TMDs, FVDs, TLDs y PTMDs, entre otros. La deformación lateral de ciertos tipos de edificios puede modelarse mediante vigas de corte y vigas de flexión, sin embargo, el comportamiento dinámico de muchos edificios no puede representarse adecuadamente mediante estos dos modos extremos de deformación lateral. El modelo continuo de dos vigas acopladas (CTB) permite considerar modos intermedios de deformación lateral, sin embargo, no existe en la literatura científica un modelo equivalente que incorpore la interacción suelo-estructura (SSI) y el control de vibraciones mediante dispositivos pasivos de disipación de energía. En esta tesis doctoral, las cargas del viento en edificios altos rectangulares se simulan en la dirección longitudinal, transversal y en torsión al flujo del viento mediante la técnica de representación espectral, donde se proponen constantes de decaimiento vertical para la correlación de las cargas transversales y en torsión al flujo del viento. Posteriormente, se propone un modelo discreto equivalente CTB, al cual se le incorpora la interacción suelo-estructura y cuatro tipos de dispositivos pasivos de disipación de energía (TMDs, FVDs, TLDs y PTMDs). Los periodos y formas modales de dos edificios altos con diferentes sistemas laterales resistentes se obtuvieron mediante pruebas de vibración ambiental y mediante un modelo 3D de elemento finito con el objetivo de validar el modelo discreto CTB con base flexible. El estado límite de servicio de ambos edificios se evaluó ante cargas longitudinales y transversales al flujo del viento, considerando cuatro tipos de suelo (roca dura, suelo muy denso, suelo rígido y suelo blando) y diferentes sistemas de control pasivo. Adicionalmente, se demostró que el modelo discreto CTB con base flexible y dispositivos de control pasivo también puede ser aplicable en el control de vibraciones inducidas por sismo.