Diseño, ensamblaje y validación de una mesa sísmica para el análisis estructural de modelos a escala reducida

Abstract

El presente proyecto nace ante la necesidad de estudiar los efectos provocados por movimientos sísmicos en estructuras. De esa manera se planteó como objetivo principal el desarrollo de una mesa sísmica que permita el estudio de modelos de estructuras a escala sometidos a fuerzas sísmicas. Con ello se pretende cooperar con los profesores para que expliquen a los estudiantes, de manera práctica, los fenómenos experimentados ante un movimiento sísmico. El equipo es accionado con un motor a pasos que es controlado por medio de un Arduino Mega, el cuál recibe datos previamente tratados en MATLAB. Se tiene la capacidad de reproducir distintos períodos en movimientos armónicos simples con un error menor a 5% y varios sismos predeterminados, comprobados mediante espectros de respuesta. Para demostrar conceptos relacionados al comportamiento de las estructuras se analizaron los efectos que provoca la excitación de la mesa sobre modelos simples. Además, se incluyó una herramienta gráfica y un acelerómetro para complementar el funcionamiento y comprensión del equipo.Entre las características mecánicas más importantes se resalta una sobrecarga permitida de 80 kg, una velocidad pico de 25 mm/s, dadas por las capacidades del motor, además de un desplazamiento de 9 cm.

This project arises from the need to study the effects caused by seismic movements in structures. In this way, it was proposed as main objective the development of a shake table that allows the study of scale models of structures submitted to seismic forces. This is intended to provide support to the teachers to explain students, in a practical way, the phenomena experienced in a seismic movement. The equipment is powered by a stepper motor which is controlled by means of an Arduino Mega, which receives data previously processed in MATLAB. It has the ability to reproduce different periods in simple harmonic movements with an error less than 5% and several predetermined earthquakes, veri ed by response spectra. In order to demonstrate concepts related to the structures behavior, it was analyzed the effects of table excitation on simple models. In addition, a graphical tool and an accelerometer were included to complement the operation and understanding of the equipment. Of the most important mechanical characteristics, a permitted overload of 80 kg, a peak speed of 25 mm/s, given by the motor's capabilities, and a displacement of 9 cm stand out.