¿Qué son los amortiguadores y por qué los usamos en edificios de gran altura?

Los amortiguadores son enormes bloques de hormigón o cuerpos de acero montados en rascacielos u otras estructuras, y se mueven en oposición a las oscilaciones de frecuencia de resonancia de la estructura por medio de resortes, fluidos o péndulos.

Fuentes de vibración y resonancia. Funcionan creando una conexión flexible con los cimientos y el suelo. Eso permite que la inercia del edificio evite que el edificio se agite solo. La energía se disipa a través del amortiguador en lugar de las estructuras de soporte críticas que mantienen unido el edificio.

La vibración no deseada puede ser causada por fuerzas ambientales que actúan sobre una estructura, como el viento o un terremoto, o por una fuente de vibración aparentemente inocua que causa resonancia que puede ser destructiva, desagradable o simplemente inconveniente.
Los amortiguadores se clasifican según su rendimiento de fricción, metal (flujo), viscoso, viscoelástico; aleaciones con memoria de forma (SMA) y amortiguadores de masa. Entre las ventajas del uso de amortiguadores podemos inferir una alta absorbancia de energía, fácil de instalar y reemplazar, así como la coordinación con otros miembros de la estructura.

Temblores

Las ondas sísmicas causadas por un terremoto harán que los edificios se balanceen y oscilen de varias maneras dependiendo de la frecuencia y dirección del movimiento del suelo, y la altura y construcción del edificio. La actividad sísmica puede causar oscilaciones excesivas del edificio que pueden conducir a fallas estructurales. Para mejorar el rendimiento sísmico del edificio, se realiza un diseño adecuado del edificio que involucra varias tecnologías de control de vibración sísmica. Como se mencionó anteriormente, los dispositivos de amortiguación se habían utilizado en la industria aeronáutica y automotriz mucho antes de que fueran estándar para mitigar el daño sísmico a los edificios. De hecho, los primeros dispositivos de amortiguación especializados para terremotos no se desarrollaron hasta finales de 1950.

Fuentes mecánicas humanas

Amortiguadores en el Puente del Milenio en Londres. El disco blanco no es parte del amortiguador.
Las masas de personas que suben y bajan escaleras a la vez, o un gran número de personas que pisotean al unísono, pueden causar serios problemas en estructuras grandes como estadios si esas estructuras carecen de medidas de amortiguación.

Viento

La fuerza del viento contra los edificios altos puede hacer que la parte superior de los rascacielos se mueva más de un metro. Este movimiento puede ser en forma de balanceo o torsión, y puede hacer que los pisos superiores de dichos edificios se muevan. Ciertos ángulos del viento y las propiedades aerodinámicas de un edificio pueden acentuar el movimiento y causar mareo en las personas. Un TMD generalmente está sintonizado a la frecuencia de un determinado edificio para funcionar de manera eficiente. Sin embargo, durante sus vidas, los edificios altos y delgados pueden experimentar cambios de frecuencia naturales bajo la velocidad del viento, la temperatura ambiente y las variaciones de humedad relativa, entre otros factores, lo que requiere un diseño robusto de TMD.

1. One Wall Center en Vancouver: emplea amortiguadores de columna de líquido sintonizados, una forma única de amortiguador de masa sintonizado en el momento de su instalación.
2. ATC Tower Delhi Airport en Nueva Delhi, India: un amortiguador de masa sintonizado de 50 toneladas instalado justo debajo del piso ATC a 90 m.
3. London Millennium Bridge – apodado ‘The Wobbly Bridge’ debido al balanceo bajo el intenso tráfico peatonal. Se instalaron amortiguadores en respuesta.
4. Bloomberg Tower / 731 Lexington en Nueva York, NY

Fuente: Civil4M