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AMORTIGUADOR DE FRICCIÓN PARA AMORTIGUAR MOVIMIENTO DE
ESTRUCTURAS
Campo de la invención Esta invención se refiere en general a la protección de sistemas estructurales contra carga dinámica tal como la carga provocada por terremotos o provocada por impacto de olas oceánicas, vibraciones de tráfico, máquinas o impacto del viento. De manera más específica, la invención se refiere al movimiento substancialmente horizontal de estructuras, y en particular, al amortiguamiento de la torsión en estructuras de construcción. Antecedentes de la Invención Cuando se excita un miembro estructural por una fuerza externa horizontal, puede presentarse torsión o movimiento horizontal similar. La torsión, especialmente en estructuras o torres de construcción altas puede tener un impacto serio en las condiciones de la estructura o aún dar por resultado un colapso. Los amortiguadores pueden jugar un papel importante en-la protección de las estructuras, por ejemplo, casas o estructuras de construcción similar, y pueden existir numerosas variantes. Los amortiguadores típicamente están amortiguando el movimiento por medio de una fuerza de fricción entre dos partes en movimiento unidas entre miembros REF: 151739 2
estructurales de la construcción o por medio de un fluido que se presiona para fluir entre dos cámaras a través de un tubo restringido. Algunos amortiguadores están cambiando de forma activa el efecto de amortiguamiento que corresponde a las condiciones externas, y otros amortiguadores son amortiguadores pasivos que tienen una característica de amortiguamiento constante. Los amortiguadores típicos son costosos de producir y aún más costosos de ensamblar en un miembro estructural de una construcción. Típicamente, una construcción tiene que ser diseñada para un amortiguador específico, ya sea debido al diseño voluminoso de los amortiguadores existentes o debido a la correlación entre las características estructurales del amortiguador contra las características de la construcción. Típicamente, los amortiguadores existentes se adaptan para amortiguar de forma individual el movimiento de los miembros estructurales verticalmente montados de las estructuras de construcción. Esto da por resultado el amortiguamiento del movimiento de partes individuales de la construcción con relación a otras partes de la misma construcción, amortiguamiento que puede proteger por ejemplo a una construcción del colapso. Sin embargo, si la construcción completa se mueve de forma horizontal, por ejemplo, de forma rotacional, la construcción puede sufrir daño severo, aunque los miembros estructurales individuales 3
de la construcción se estén amortiguando de forma individual . Puede presentarse movimiento horizontal por ejemplo, si el cimiento de una construcción se desplaza por un terremoto o por vibraciones similares transmitidas a través del suelo. Sumario de la Invención Es un objeto de la presente invención proporcionar un amortiguador para amortiguar el movimiento substancialmente horizontal, o torsión, en estructuras tal como torsión en construcciones. Es un objeto adicional proporcionar un amortiguador que se basa en un diseño muy simple y comprende partes que se producen y montan fácilmente así como son fáciles de modernizar en estructuras existentes así como de adaptar en nuevas estructuras . La presente invención proporciona adicionalmente un amortiguador eficiente en el costo con un efecto confiable de amortiguamiento. De acuerdo a un primer aspecto, la presente invención se refiere a un primer dispositivo para amortiguar el movimiento relativo de un primer miembro estructural con relación a un segundo miembro estructural , el primer miembro estructural que se une de forma rotatoria a al menos dos elementos de un primer grupo de elementos, y el segundo miembro estructural que se une de forma rotatoria al menos dos elementos de un segundo grupo de elementos, 4
en donde cada uno de los elementos del primer grupo de elementos" se unen individualmente a un elemento del segundo grupo de elementos en una. unión rotatoria, para formar al menos cuatro uniones rotatorias para amortiguar el movimiento relativo entre los elementos del primer grupo de elementos y los elementos del segundo grupo de elementos y de esta manera para amortiguar el movimiento del primer miembro estructural con relación al segundo miembro estructural . El primer miembro estructural y/o el segundo miembro estructural pueden ser como un ejemplo armazones estructurales que comprenden por ejemplo tres o cuatro vigas unidas para formar un triángulo o un cuadrángulo. Los miembros estructurales pueden servir para dar soporte a una estructura de construcción, por ejemplo, como una casa o en una construcción de múltiples pisos, por ejemplo, como una parte de la cimentación de la construcción y/o intercalada en un cierto nivel de la construcción, por ejemplo, para amortiguar la parte superior de la construcción. Como- un ejemplo, se puede colocar un tanque de agua o máquina en el techo de grandes construcciones, unida a la construcción a través de un amortiguador. Como un ejemplo, el equipo contra incendios, piscinas para nadar, acondicionadores de aire, sistemas de ventilación, etc., se pueden montar a la construcción de esta manera. Como otro ejemplo, una construcción puede sujetarse a su cimentación a través de un 5
amortiguador. Los dos miembros estructurales se pueden proporcionar de manera preferente en la forma de dos miembros estructurales de acero. Por ejemplo, 4 barras de acero soldadas conjuntamente para formar un cuadrángulo abierto. Uno de los cuadrángulos que sirve para la unión de la estructura o construcción y el otro se une a la cimentación. Los miembros estructurales también se pueden hacer de elementos de concreto. El amortiguador se integra en la estructura de construcción al unir el primer miembro estructural a una parte de la estructura de construcción y el otro miembro estructural a otra parte de la estructura de construcción. Como un ejemplo, se monta en el suelo una cimentación sólida de concreto, y el primer miembro estructural, un cuadrángulo elaborado de perfiles de acero se integra en el mismo, o se une a la parte superior de la cimentación, por ejemplo, por pernos. El segundo miembro estructural se une al primer miembro estructural a través de los dos conjuntos de elementos, interconectados de forma rotatoria en una unión. El segundo miembro estructural entonces se une nuevamente al resto de la estructura de construcción, por ejemplo, unido por pernos a la estructura de construcción de acero, o la estructura de construcción se arregla simplemente en la parte superior del segundo miembro estructural, mantenido en su lugar por su 6
peso. El peso de la estructura de construcción descansa de este modo en la parte superior del segundo miembro estructural . El peso de la estructura de construcción puede ser portado, como un ejemplo, por bloques de concreto que soportan de forma deslizante el segundo miembro estructural.
El amortiguador puede comprender adicionalmente medios de amortiguamiento para amortiguar conjuntamente las uniones rotatorias, para mantener una fuerza de amortiguamiento entre los elementos en las uniones rotatorias . El medio de amortiguamiento puede estar constituido por una espiga o perno que se extiende a través de dos elementos y de esta manera forma una unión rotatoria en el mismo o entre o la unión rotatoria se puede formar de cualquier otra forma, por ejemplo, tal como un cojinete de bolas axial en donde los dos elementos del cojinete se mantienen conjuntamente por un acoplamiento de aseguramiento entre cada uno de los dos elementos y un elemento mutuo tal como una bola. Las uniones correspondientes entre los elementos y los miembros estructurales se pueden formar igualmente por una espiga de paso o de cualquier manera similar, por ejemplo, tal como un cojinete de bolas, axial. Al menos una de las uniones rotatorias o todas las uniones rotatorias se pueden proporcionar con al menos un miembro amortiguador. El miembro amortiguador puede estar constituido por una o más piezas de un material que amortigua 7
los movimientos mutuos entre los elementos unidos, por ejemplo, entre el armazón estructura y uno de los miembros del primero o segundo grupo de elementos o entre dos elementos del primero o segundo grupo de elementos. De acuerdo a una modalidad preferida, al menos un miembro amortiguador se arregla entre los elementos del primer grupo de elementos y los elementos del segundo grupo de elementos para establecer contacto entre los elementos y el miembro de amortiguamiento de modo que se amortigua el movimiento relativo de los elementos. De acuerdo a otra modalidad preferida, al menos un miembro de amortiguamiento se arregla entre el primer miembro estructural y los elementos del primer grupo de elementos y/o los elementos del segundo grupo de elementos para establecer contacto entre los elementos y el miembro de amortiguamiento y entre el miembro estructural y el miembro de amortiguamiento de modo que se amortigüe el movimiento relativo de los elementos con relación al miembro estructural . De acuerdo a otra modalidad preferida, al menos un · miembro amortiguador se arregla entre el segundo miembro estructural y los elementos del primer grupo de elementos y/o los elementos del segundo grupo de elementos para establecer contacto entre los elementos y el miembro amortiguador y entre el miembro estructural y el miembro amortiguador de 8
modo que se amortigüe el movimiento relativo de los elementos con relación al miembro estructural . El miembro amortiguador puede comprender una o más piezas de un material de fricción y/o una o más piezas de un material visco-elástico. A través del contacto entre el material y los elementos de una unión, el movimiento mutuo de estos elementos se amortigua ya sea por fricción o por la viscosidad del material . Como un ejemplo, el dispositivo puede comprender una almohadilla de fricción arreglada entre los dos elementos como una parte de la unión rotatoria. La almohadilla de fricción se puede arreglar entre los elementos de una manera intercalada. La almohadilla de fricción proporciona una lubricación de fricción seca y se propone para mantener un coeficiente de fricción principalmente constante. Al mismo tiempo, la almohadilla de fricción se propone para amortiguar el ruido de rechinamiento que prevalece del movimiento de fricción de los elementos. De manera similar, el material de la almohadilla de fricción se puede arreglar en uniones donde los elementos se unen de forma rotatoria a los miembros estructurales . De una manera similar, al menos un miembro amortiguador puede comprender una pieza de un material visco-elástico. El material visco-elástico se puede seleccionar de manera preferente del grupo que consiste de caucho, polímeros 9
acrllicos, copolímeros, y sustancias vidriosas, y ' cualquier material visco-elástico tal como materiales visco-elásticos de 3M o en general, cualquier material que pueda disipar energía cuando se someta a deformación por esfuerzo cortante. El amortiguamiento del movimiento surge de la relajación y recuperación de la red de polímeros después de que se ha deformado. A fin de separar más piezas del material visco-elástico o de fricción, respectivamente, se puede arreglar una pieza de un tercer material entre al menos un miembro amortiguador y los elementos del primer grupo de elementos o entre al menos un miembro y los elementos del segundo grupo de elementos. El tercer material puede ser un material de baja fricción tal como Teflón o nylon. Además, si una de las uniones de proporciona con más de un miembro amortiguador, se puede arreglar una pieza del tercer material entre dos de estos miembros amortiguadores en al menos una de las uniones rotatorias . De acuerdo a una modalidad preferida, la pieza de material visco-elástico se arregla en al menos una de. las uniones entre el primer miembro estructural y uno- de al menos dos elementos del primer grupo de elementos. La pieza de material de fricción entonces se puede arreglar en al menos una de las uniones entre elementos del primer grupo de elementos y elementos del segundo grupo de elementos. De esta 10
manera, el material de fricción y el material visco-elástico se mantienen completamente separados en diferentes uniones del dispositivo de amortiguamiento. La separación entre el material visco-elástico en una de las uniones y el material de fricción en otra de las uniones tiene la ventaja, que las características de amortiguamiento se pueden cambiar fácilmente. Como un ejemplo, uno y puede ser solo una unión puramente proporcionada con material visco-elástico, se puede prevenir que gire por un arreglo de fijación. De esta manera, el amortiguador cambia de amortiguamiento con una característica visco elástica y de fricción combinada al amortiguamiento con una característica puramente de fricción. También es aplicable la situación opuesta, es decir, que una unión proporcionada puramente con material de fricción se impida de la rotación por un arreglo de fijación. El dispositivo puede comprender además un medio adaptado para variar la fuerza de amortiguamiento. Al variar la fuerza de amortiguamiento, la fuerza de fricción y de este modo la característica de amortiguamiento se cambia y de esta manera se puede adaptar a un propósito específico, por ejemplo, para hacer corresponder el movimiento de una cierta fuerza eólíca, terremoto, etc. El medio para variar la fuerza de amortiguamiento puede ser un dispositivo electromecánico, electrohidráulico, neumático o similar, mecánica o 11
eléctricamente controlado que permita que los amortiguadores en una construcción se ajusten de manera activa a las condiciones reales. En una modalidad preferida de la invención, la unión comprende una espiga que se extiende a través de cada uno de los elementos en uniones rotatorias. La espiga puede actuar como el único elemento que retiene las uniones conjuntamente y de esta manera proporciona fácil adaptación del amortiguador y el ajuste del efecto de amortiguamiento. El movimiento de fricción entre los elementos o de manera alternativa entre la almohadilla de fricción surgen de la rotación de los elementos alrededor de la espiga, que actúa de esta manera tal como una espiga de charnela. En una modalidad preferida de la invención, el dispositivo puede comprender un perno, donde al menos una porción del perno constituye la espiga, el perno que tiene: - un elemento de perno con una cabeza de perno, - una tuerca con una cabeza de tuerca, la fuerza de sujeción que se determina por la pre-tensión del perno. Esta es una modalidad simple y confiable de la invención, donde solo son necesarias herramientas simples para el montaje del dispositivo así como el ajuste de la fuerza de sujeción. El dispositivo puede comprender además un medio para mantener una fuerza de sujeción substancialmente constante 12
durante el tiempo. Esto es esencial, puesto que la fuerza de fricción es una función de la fuerza de sujeción y puesto que la fuerza de fricción se ajusta para hacer corresponder las condiciones de amortiguamiento. El medio para mantener una fuerza de sujeción substancialmente constante, · puede comprender al menos un muelle arreglado entre la cabeza de perno y una superficie de uno de los elementos y/o entre la cabeza de tuerca y una superficie de uno de los elementos. El muelle puede ser de manera preferente un muelle de disco o más muelles de disco arreglados en serie o pueden ser uno o más muelles de disco arreglados entre la cabeza de perno y una superficie de uno de los elementos, y otro muelle de disco o más muelles de disco arreglados entre la cabeza de tuerca y una superficie de otro de los elementos. De acuerdo a una modalidad preferida de la invención, se arregla al menos una almohadilla de fricción entre al menos uno de los elementos de al menos una de las uniones y al menos una placa de unión. Como un ejemplo, la unión se puede hacer al aplicar un perno a través de un elemento desde el primer grupo de elementos, un calce o placa metálica, un material de almohadilla circular y un elemento del segundo grupo de elementos. Todas las partes se presionan conjuntamente por el perno y proporcionan de esta manera una resistencia de fricción contra la rotación de uno de los 13
elementos con relación al otro de los elementos de esa unión. La almohadilla de fricción se puede hacer de manera preferente de latón, aluminio o cualquier aleación que comprenda latón o aluminio o esté compuesta de plástico y fibras de vidrio, carbono, kevlar o similar o productos compuestos de cualquier material cerámico y fibras de vidrio, carbono, kevlar o similar. Muchas de las composiciones se pueden conocer, por ejemplo, de materiales para embragues o frenos . La almohadilla de fricción se propone para mantener una fuerza de fricción constante durante un periodo de tiempo y aún después de muchos ciclos de movimiento. Estos materiales están fácilmente disponibles en el mercado, producidos por ejemplo para el propósito de transferir fuerzas de fricción en frenos o embragues. Se ha encontrado que, un dispositivo en donde el calce o placa o placas metálica y los elementos se elaboran de acero, acero o latón anticorrosivo es adecuado pero son aceptables otros materiales tal como aluminio o cualquier aleación que comprende aluminio o cualquier otro material de ¦ acero o producto compuesto de acero y plástico o productos compuestos de plástico y fibras de vidrio, carbono, KevlarMR o similar o productos compuestos de cualquier material cerámico y fibras de vidrio, carbono, KevlarMR o similar. De manera preferente, la fuerza de sujeción muestra una 14
variación de menos de 10% tal como 8% o aún menos de 7% tal como 5% en una prueba a largo plazo, tal como una prueba de 200-1000 ciclos tal como una prueba de 300 ciclos con una frecuencia de excitación de fuerza de 0.2-1 Hz tal como una frecuencia de excitación de fuerza de 0.5 Hz y una amplitud de rotación de uno de al menos dos elementos de 0.01-0.22 rad tal como 0.20 a una fuerza de momento aplicada de +10.000 KN.mm a -10.000 KH.mm tal como +/- 1700 KN.mm y una fuerza de sujeción inicial de 1-100 KN tal como 42 K . En una prueba específica (comparar, el análisis posterior de resultados experimentales, la variación fue de 5% en una prueba de 300 ciclos) . Se prefiere que la relación entre la amplitud de desplazamiento de uno de al menos dos elementos de una unión y disipación de energía en la unión de fricción sea substancialmente lineal. Esto hace al amortiguador más fácil de moldear y de este modo más fácil de diseñar para un propósito específico. De acuerdo a un segundo aspecto, la presente invención se refiere a un dispositivo para amortiguar movimientos de elementos estructurales y no estructurales en estructuras de ingeniería civil, el dispositivo que comprende: - al menos dos elementos - una pieza de una material visco-elástico arreglado entre y en contacto con al menos dos elementos en una unión 15
para el amortiguamiento visco-elástico del movimiento relativo entre al menos dos miembros, - un medio de amortiguamiento para amortiguar al menos dos miembros conjuntamente, para proporcionar una fuerza de amortiguamiento que aplica una fuerza compresiva contra el material visco-elástico, y - un medio para conectar cada uno de al menos dos miembros a los respectivos elementos estructurales. El material visco-elástico se puede seleccionar de manera preferente del grupo que consiste de caucho, polímeros acrílicos, copolímeros, cualquier sustancia vidriosa, y cualquier material visco-elástico tal como materiales visco-elásticos de 3M o en general, cualquier material que pueda disipar la energía cuando se somete a deformación por esfuerzo cortante. El amortiguamiento del movimiento surge de la relajación y recuperación de la red polimérica después de que se ha deformado. El elemento estructural de ingeniería civil puede ser vigas, columnas y losas, por ejemplo, de una estructura de construcción tal como una casa. La pared que se amortigua por el amortiguador puede comprender una combinación de elementos estructurales así como elementos no estructurales, y en consecuencia el amortiguador puede amortiguar el movimiento de elementos tanto estructurales como no estructurales. Los 16
elementos no estructurales pueden ser ventanas, puertas, paredes de relleno interior tal como paredes de ladrillos, paneles y paredes de división. Por consiguiente : - El dispositivo amortiguador se puede montar en dos o más direcciones, por ejemplo, en una construcción de varios pisos. El dispositivo amortiguador se puede montar en estructuras reforzadas de armazón de concreto con o sin paredes. El dispositivo amortiguador se puede montar en paredes de paneles grandes para reducir su mecanismo de falla de deslizamiento. Los paneles se harán típicamente de concreto pero se pueden hacer de otro material tal como madera, acero o materiales compuestos. El dispositivo amortiguador se puede montar en tanques de agua elevados para reducir su respuesta de vibración. El dispositivo amortiguador se puede montar en puentes y carreteras elevadas. Se puede instalar en dos direcciones para reducir la respuesta. Como un ejemplo, se pueden arreglar varios amortiguadores en una primera dirección y varios amortiguadores se pueden arreglar en una segunda dirección. Los amortiguadores en la primera dirección se pueden proporcionar con una estructura de amortiguamiento, 17
que es diferente de la estructura de amortiguamiento de los amortiguadores arreglados en la segunda dirección. El dispositivo amortiguador se puede usar para reducir la vibración provocada por máquinas elevadas, que se montan en una estructura de armazón. - El dispositivo amortiguador se puede montar en muchas clases de estructuras de ultramar para reducir su respuesta de vibración debido a las cargas de las ondas, por ejemplo, agua o viento . - El dispositivo amortiguador se puede montar en garajes prefabricados. El dispositivo amortiguador se puede montar en tiendas metálicas para amortiguar los movimientos de las columnas de soporte y las vigas de la tienda. - El dispositivo amortiguador se puede usar para reducir la rotación de las uniones en las estructuras de armazón. El dispositivo amortiguador se puede montar en construcciones industriales de varios pisos. - El dispositivo amortiguador se puede montar en estructuras de armazón de madera. - El dispositivo amortiguador se puede montar en torres metálicas . - El dispositivo amortiguador se puede- montar en casas de uno o múltiples pisos.
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- El dispositivo amortiguador se puede montar en cables de puentes de suspensión o puentes con soporte por.cables. - El dispositivo amortiguador se puede montar en cables en estructuras de pre-tensión, por ejemplo, estadios o grandes salas, por ejemplo, el Millennium Hall de Londres. El dispositivo amortiguador se puede montar en paneles grandes de vidrio que se usan en la fachada de construcciones vidriadas . - El dispositivo amortiguador se puede montar en pisos para amortiguar la vibración del piso provocada por humanos o máquinas . - El dispositivo amortiguador se puede montar en tubos que transfieren fluidos que pueden provocar alguna vibración a través del movimiento del fluido. - El dispositivo amortiguador se puede montar en tanques de aceite, gas, líquidos, combustible. - El dispositivo amortiguador se puede montar en cielo raso que retienen un techo falso o candelabro pesado. El dispositivo amortiguador se puede montar en museos, por ejemplo, por debajo de una mesa o una plataforma que detiene una estatua, etc. - El dispositivo amortiguador se puede montar en la parte trasera de muchos tipos de muebles, por ejemplo, armarios . - El dispositivo amortiguador se puede montar por detrás de estantes que se usan para almacenar partes en fábricas o almacenes. Cuando el amortiguador amortigua el movimiento, al menos dos miembros se llevan de una posición mutuamente original a una posición mutuamente desplazada en donde al menos uno de los por lo menos dos miembros se rotan con relación al otro de los por lo menos dos miembros. El amortiguador además se puede proporcionar con un medio para llevar los por lo menos dos miembros de regreso a la posición original. Como un ejemplo, se puede proporcionar un muelle o un conjunto de muelles entre los miembros. Los muelles deben tener suficiente resistencia para asegurar que los miembros, después de que se desplacen desde la posición original, se retiren a la posición mutua original. El muelle o conjunto de muelles pueden ser constituidos, por ejemplo por (a) muelles de reloj , (a) muelles de compresión, (a) muelles de torsión, o (a) muelles rotatorios, o cualquier combinación de los muelles mencionados. De acuerdo a una modalidad preferida de la invención, el amortiguador se adapta para amortiguar el movimiento de paneles o paredes prefabricadas elaboradas de madera o armazones metálicos de peso ligero tal como armazones elaborados de una aleación de acero de peso ligero. Los paneles pueden como un e emplo ser elaborados en una. fábrica de paneles y estar pre-montados con el amortiguador. Los 20
amortiguadores ya sea se pueden pre-ajustar para un uso específico del panel o los amortiguadores se pueden ajustar a una etapa final cuando se montan, por ejemplo, en una estructura residencial. La naturaleza del amortiguador permite el uso del amortiguador tanto en estructuras existentes así como en nuevas estructuras debido a la simplicidad del concepto. Conforme empieza el movimiento en el amortiguador, el material visco-elástico se deformará elásticamente y de esta manera amortigua el movimiento. Conforme la amplitud de los movimientos puede aumentarse a un límite donde las fuerzas de fricción no puedan resistir las fuerzas aplicadas, entonces empieza el deslizamiento. Se puede preferir combinar el material visco-elástico con una o más piezas de un material de fricción arreglado entre los dos miembros y/o entre una o más piezas del material visco-elástico arreglado entre los dos miembros. El material de fricción proporciona una lubricación de fricción seca y propone mantener un coeficiente de fricción principalmente constante cuando empiezan a deslizarse las piezas del material arreglado entre los dos miembros. El dispositivo puede comprender además piezas de un tercer material arreglado entre las piezas de materiales visco-elásticos y/o las piezas de material de fricción. Como un ejemplo, las piezas de metales de latón o similar pueden 21
proporcionar una excelente lubricación en seco para el movimiento de fri-cción entre las diferentes piezas. El dispositivo puede comprender además un medio adaptado para variar la fuerza de sujeción. Al variar la fuerza de sujeción, la fuerza de fricción- y de este modo las características de amortiguamiento que se cambian y de esta manera se puede adaptar para un propósito específico, por ejemplo, para hacer corresponder el movimiento de una cierta fuerza eólica, terremoto, etc.. El medio para variar la fuerza de sujeción puede ser un dispositivo electromecánico, electrohidráulico, neumático o similar, controlado de forma mecánica o eléctrica que permita que los amortiguadores en una construcción se ajusten de manera activa a las condiciones reales. De acuerdo a una modalidad preferida de la presente invención, se insertan una o más piezas de un material piezoeléctrico entre los dos miembros, los elementos piezoeléctricos se pueden insertar donde quiera y en contacto con cualquiera de los otros elementos insertados . Por la aplicación de un voltaje eléctrico a los elementos, el tamaño de los elementos y de esta manera la fuerza de sujeción se puede variar. En una modalidad preferida de la invención, la unión comprende una espiga que se extiende a través de cada uno de al menos dos miembros. La espiga puede actuar como el único 22
miembro que retiene el amortiguador conjuntamente y de esta manera proporcionar un fácil acomodo del amortiguador y ajuste del efecto de amortiguamiento. El movimiento de fricción entre los miembros o de manera alternativa entre la almohadilla de fricción surgen de la rotación de los miembros alrededor de la espiga, que actúa de este modo igual que una espiga de charnela. En una modalidad preferida de la invención, el dispositivo puede comprender un perno, donde al menos una porción del perno constituye la espiga, el perno que tiene: - un miembro de perno con una cabeza de perno, - una tuerca con una cabeza de tuerca. la fuerza de sujeción que se determina por la pre-tensión del perno. Esta es una modalidad simple y confiable de la invención, donde solo se necesitan herramientas simples para el montaje del dispositivo así como para el ajuste de la fuerza de sujeción. El dispositivo puede comprender además un medio para mantener una fuerza de sujeción substancialmente constante durante el tiempo. Esto es esencial, puesto que la fuerza de fricción es una función de la fuerza de sujeción y puesto que la fuerza de fricción se ajusta para hacer corresponder las condiciones de amortiguamiento. El medio para mantener una fuerza de sujeción substancialmente constante puede comprender al menos un muelle arreglado entre la cabeza de perno y una superficie de uno de los miembros y/o entre la cabeza de tuerca y una superficie de uno de los miembros. El muelle puede ser de manera preferente un muelle de disco o más muelles de disco arreglados en serie pueden ser uno o más muelles de disco arreglados entre la cabeza de perno y una superficie de uno de los miembros, y otro muelle de disco o más muelles de disco arreglados entre la cabeza de perno y una superficie de otro de los miembros. De manera preferente, se coloca una arandela entre el muelle de disco y la superficie de los miembros . La arandela se debe adaptar para distribuir de manera uniforme la presión sobre estas almohadillas de fricción o visco elásticas. La arandela puede ser un disco trasero duro con un espesor que permita que la arandela sostenga la presión de la tuerca o perno substancialmente sin deformar. Mediante la introducción en una arandela, los miembros con un espesor de pared menor se pueden elegir y por consiguiente se puede reducir el peso del amortiguador. En una modalidad preferida de la invención, al menos dos miembros comprenden una placa lateral y una placa central que se extienden en planos substancialmente paralelos. La placa lateral puede ser arreglada de manera preferente en una conexión fija o de pivote con uno de los refuerzos del sistema de refuerzo, el refuerzo que se conecta fijo o sobre pivote a un miembro de la estructura de armazón en el otro 24
extremo. La placa central se une de forma fija o sobre pivote a uno de los miembros de la estructura de armazón, para prevenir respectivamente o permitir el movimiento rotatorio relativo entre la placa central y el elemento estructural. En este ajuste, las piezas del material visco-elástico y/o friccional se pueden arreglar de manera preferente entre la placa lateral y la placa central y proporcionar de esta manera un amortiguamiento visco-elástico, o fricción entre estas placas. En una modalidad preferida adicional, dos placas laterales están logrando la placa central, cada una que se arregla de manera simétrica alrededor de la placa central. Cada una de las dos placas laterales se conectan sobre pivote o se fijan a uno de los miembros estructurales o a un refuerzo del sistema de refuerzo, los refuerzos ya sea se fijan a o se conectan sobre pivote a miembros de la estructura de armazón en el otro extremo. En este ajuste, se prefiere adaptar dos piezas de material visco-elástico o material de fricción de piezas, cada pieza que se arregla entre una placa respectiva de las placas laterales y la placa central. Este material de fricción se propone para mantener una fuerza de fricción constante durante un periodo de tiempo y aún después de muchos ciclos de movimiento. Se ha encontrado, que un material de fricción seleccionado del grupo que consiste de: acero, acero anticorrosivo, latón, aluminio y 25
cualquiera aleación que comprenda aluminio y cualquier otro material de acero y productos compuestos de acero y plásticos y productos compuestos de plásticos y fibras de vidrio, carbono, kevlar y productos compuestos de cualquier material cerámico y fibras de vidrio, carbono o kevlar se prefieren. De manera similar, el tercer material puede ser de manera preferente un material o una composición de materiales seleccionados del grupo que consiste de: acero, acero anticorrosivo, latón, aluminio ¦ y cualquier aleación que comprende aluminio y cualquier otro material de acero y productos compuestos de acero y plásticos y productos compuestos de plásticos y fibras de vidrio, carbono, kevlar y productos compuestos de cualquier material cerámico y fibras de vidrio, carbono o kevlar. Además, se ha encontrado que las placas laterales y/o la placa central se pueden hacer de manera, preferente de acero, acero anticorrosivo o latón son adecuadas pero estos materiales se pueden adaptar tal como aluminio o cualquier aleación que comprende aluminio o cualquier otro material de acero o producto compuesto de acero y plásticos o productos . compuestos de plásticos y fibras de vidrio, carbono, kevlar o similar o productos compuestos de cualquier material cerámico y fibras de vidrio, carbono, kevlar o similar. De manera preferente, el sistema de refuerzo comprende cualquiera de las características del amortiguador de acuerdo 26
con la presente invención. El dispositivo para el amortiguamiento puede comprender de manera preferente al menos dos placas laterales como ya se mencionó antes y que se interconectan en al menos uno de sus extremos por medio de un elemento de interconexión, y en donde se monta un refuerzo al elemento de interconexión. En una modalidad preferida, adicional , al menos una de las placas laterales se interconecta a uno de los elementos estructurales por medio de un refuerzo, y en donde la placa central se conecta o monta a otro de los elementos estructurales. Además, al menos una de las placas laterales se puede conectar a uno de los elementos estructurales por medio de dos refuerzos, los dos refuerzos que se conectan a extremos opuestos de las placas laterales, y en donde la placa central se conecta o monta- a otro de los elementos estructurales. El sistema de refuerzo se puede arreglar con las placas laterales que se conectan a uno de los elementos estructurales por medio de dos refuerzos y el amortiguador que se arregla en un refuerzo en forma de V. En alguna literatura técnica, esta clase de refuerzos se refiere como que es un refuerzo de V invertida o un refuerzo Chevron. De manera similar, el sistema de refuerzo se puede arreglar con al menos una de las placas laterales que se conectan a uno de los elementos estructurales por medio de dos refuerzos y el amortiguador que se arregla en un refuerzo en forma de V, de 27
manera similar, el sistema de refuerzo se puede arreglar con al menos una de las placas laterales que se conectan a uno de los elementos estructurales por medio de dos refuerzos y el amortiguador que se arregla en un refuerzo en forma de K. La elección del arreglo puede depender de la situación real y se seleccionará por un diseñador profesional . Breve Descripción de las figuras Ahora se describirá una modalidad preferida de la invención en detalle con referencia a los dibujos en los cuales. La Figura 1 muestra un dispositivo para el aislamiento base, el dispositivo que comprende cuatro amortiguadores, La Figura 2 muestra una vista lateral de un sistema con un amortiguador que conecta un sistema estructural a una cimentación, La Figura 3 y la Figura 4 muestran el mecanismo de los amortiguadores cuando la base está girando debido a la torsión . La Figura 5 muestra una vista lateral de un sistema similar a uno mostrado en la Figura 1, que incluye un muelle para retener el miembro estructural en una posición original, en donde el primero y segundo miembros estructurales están en una posición mutua uno por arriba del otro, La Figura 6 muestra una configuración específica del dispositivo para amortiguar el movimiento de una máquina.
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Las Figuras 7, 8 y 9 muestran tres modalidades alternativas del dispositivo mostrado en la Figura 6. La Figura 10 muestra una modalidad del dispositivo que comprende un miembro de deslizamiento, Las Figuras 11 y 12 muestran modalidades alternativas del dispositivo mostrado en la Figura 10. La Figura 13 es una imagen en perspectiva de un dispositivo amortiguador por fricción de acuerdo a la presente invención. La Figura 14 muestra un armazón de acero con un dispositivo amortiguador por fricción. La Figura 15 muestra el mecanismo del amortiguador para amortiguar el movimiento de un armazón, La Figura 16 muestra la flexibilidad de usar el amortiguador de fricción en diferentes tipos de sistemas de refuerzo, Las Figuras 17A y 17B muestran un amortiguador con miembros laterales y una placa central y dos piezas de un material visco-elástico, La Figura 18 muestra el amortiguador de la Figura 17, que incluye dos piezas de un material de fricción, La Figura 19 muestra el amortiguador de la Figura 18, •que incluye además dos piezas de un tercer material, por ejemplo, un disco hecho de latón, La Figura 20 muestra el amortiguador de la Figura 18, 29
que incluye además dos piezas de un material piezoeléctrico,
La Figura 21 muestra el dispositivo amortiguador usado en un puente con soporte por cable. La Figura 22 muestra un amortiguador para amortiguar el golpeteo. La Figura 23 muestra un amortiguador para amortiguar paneles rectangulares, y La Figura 24 muestra un amortiguador en donde un miembro de amortiguamiento de un material de fricción se arregla en una unión rotatoria y un miembro de amortiguamiento de un material visco-elástico se arregla en otra unión. Descripción detallada de la invención Como se muestra en las Figuras 1 y 2, el dispositivo de acuerdo con la presente invención comprende un primer miembro estructural 1 y un segundo miembro estructural 2. El primer miembro se une de manera rotatoria a al menos dos elementos 7 de un primer grupo de elementos (en la Figura 2, solo se muestra uno de estos elementos) . El segundo miembro estructural también se une de manera rotatoria a al menos dos elementos de un segundo grupo de elementos 4 (en la Figura 2, solo se muestra uno de estos elementos) . Los elementos del primer grupo de elementos se unen individualmente a un elemento del segundo grupo de elementos en uniones rotatorias 6. En al menos una y de manera preferente en cada una de las 30
uniones, las partes se amortiguan conjuntamente por medios de sujeción, por ejemplo, un perno 8 que se extiende a todo lo largo de ambas partes de la unión. En una de las uniones o en cada una de las uniones, se puede arreglar un miembro 3 , 5 de amortiguamiento para amortiguar el movimiento de una de las partes con relación a la otra de las partes de la unión. El miembro 3, 5 de amortiguamiento puede ser la pieza de un material adaptado para reducir la capacidad de una de las partes de unión para moverse con relación a la otra parte de la unión. Como un ejemplo, una pieza de un material de caucho arreglado entre las dos partes de la unión y en contacto con ambas partes. De manera preferente, el miembro de amortiguamiento es ya sea una pieza de un material de fricción, por ejemplo, un material que contiene asbesto conocido de frenos o embragues o el miembro es una pieza de un material visco-elástico, por ejemplo, una almohadilla de silicio blando y relativamente gruesa arreglada entre las dos partes, por ejemplo, unida de forma adhesiva a una o ambas de las partes. Además, el miembro de amortiguamiento puede comprender una o más piezas de ambos tipos de material, por ejemplo, una construcción de intercalación con una o más capas de un material visco-elástico y una o más capas de un material de fricción. El miembro de amortiguamiento también se puede hacer de un material que es visco-elástico y que en sus superficies tiene 31
una alta fricción superficial, es decir, una combinación entre un material visco-elástico y un material de fricción. El amortiguador se puede arreglar de diferentes maneras. Como se ve en la Figura 1, el amortiguador -puede tener no solo dos sino hasta cuatro o aún más conjuntos de uniones rotatorias, de fricción o visco elásticas, o amortiguadores 11, uno en cada uno de los lados de las estructuras rígidas, 1, 10. Cada conjunto de uniones que comprende al menos una unión entre un elemento y la primera estructura, una unión entre otro elemento y la segunda estructura y finalmente, una unión que conecta a los dos elementos. De acuerdo a otra modalidad preferida, el amortiguador puede tener un número de amortiguadores de fricción o visco-elásticos arreglados en cada lado de las estructuras rígidas o al menos en algunos de los lados de las estructura rígidas. Como un ejemplo, puede ser una ventaja proporcionar 4 amortiguadores de fricción a lo largo de dos de los cuatro lados de las estructuras rígidas, 2 a lo largo de cada lado. De esta manera, se hará espacio en las otras 2 de las ' 4 piezas de las estructuras rígidas. Se pueden, proporcionar aún 2 o más amortiguadores rotatorios a lo largo de cada uno de los 4 lados de las estructuras rígidas. En la Figura 2, el dispositivo se muestra en una vista lateral . El dispositivo se proporciona con un primero y un segundo miembro estructural 1, 2. El primer miembro 32
estructural es 4 , 7. El primer miembro estructural 1 se une por una unión 8 rotatoria al elemento 7 de un primer grupo de elementos, elemento que en la unión 6 se conecta a un elemento del segundo grupo de elementos. Los elementos del primer grupo de elementos y/o las espigas de charnela de las uniones 8 rotatorias se pueden elaborar de acero o cualquier otro material adecuado tal como materiales compuestos de fibras de carbono que incluyen resinas de poliéster o epoxi o de productos cerámicos. Los miembros estructurales 1, 2 se conectan a las partes respectivas de una estructura de construcción que se va amortiguar, por ejemplo, a la cimentación y el primer nivel de la construcción, respectivamente, de modo que a la construcción completa se le permita mover en el plano horizontal. Los elementos 4, 7 se interconectan en una unión con la espiga 6 de charnela. Cuando se mueve el elemento estructural (o construcción) 10, el movimiento provocará que los elementos 4, 7 giren contra uno y el otro en direcciones mutuamente opuestas alrededor de la espiga de charnela. En la unión, el miembro 3 de amortiguamiento provocará una resistencia de fricción o visco elástica contra el movimiento y de esta manera amortiguará el movimiento de la construcción 10. El dispositivo puede tener además cualquier número de miembros de amortiguamiento, por ejemplo, en la forma de calces 3, 5 de disco circular de material de almohadilla de fricción o material visco-elástico 33
colocado entre las partes de las uniones de rotación. Las almohadillas de fricción o visco elásticas están asegurando una fuerza estable de fricción o visco elástica que actúa en las partes de unión. El material de la almohadilla de fricción o material visco-elástico se puede colocar además en una o ambas de las uniones rotatorias que conectan los elementos del primero y segundo grupo 4, 7 respectivamente al primero y segundo miembros estructurales 1, 2. En una modalidad preferida de la invención, el amortiguador comprende dos elementos, cada uno de ellos conectado a una plataforma separada. Como se ve en la Figura 2 , el elemento 7 se conecta sobre pivote vía una espiga 8 al primer miembro estructural 1 y de este modo por ejemplo a la cimentación de una construcción. El miembro 5 de amortiguamiento · reduce la capacidad del elemento para rotar con relación al primer miembro estructural . Se pueden arreglar elementos adicionales en serie con el elemento 5 o en lugar del elemento 5, por ejemplo, para ajusfar la altura del elemento 7 y de este modo la altura del segundo elemento estructural con relación al primer elemento estructural. De manera similar, el elemento 4 se conecta sobre pivote vía la espiga 8 al segundo elemento estructural 2 a través del miembro 5. La unión 6 se puede proporcionar con una espiga de charnela, por ejemplo, un perno, que conecta las placas 4 y 34
7. El perno puede ser de manera preferente un perno de pretensión. Se pueden insertar varias arandelas de muelle de disco entre el cabezal o la tuerca del perno de la unión 6 y uno de los elementos respectivos 4 y 7. Las arandelas de muelle de disco asegurarán presión constante en las almohadillas de fricción y de esta manera una fuerza contraria relativamente constante contra la rotación mutua de las partes de las uniones . El primero y segundo miembros estructurales deben ser de manera preferente estructuras fuertemente rígidas . Puede deslizarse entre sí por diferentes tipos de correderas y aislantes 9. Como material corredizo ó aislante, se puede usar caucho, acero, metal o cojinetes de bolas. También puede ser cualquier bloque sólido que pueda moverse o deslizarse. De acuerdo a una disposición, el segundo miembro estructural 2 se utiliza en el primer miembro estructural 1 vía un cojinete de bolas con una superficie de bolas libre que se extiende hacia arriba, la bola que se arregla en un cojinete unido al primer miembro estructural y que se le deja rodar libremente. El segundo miembro estructural se proporciona con una superficie parabólica que define una forma de domo que se extiende hacia arriba en la cual la bola puede soportar el segundo miembro estructural 2. Si el segundo miembro estructural 2 está descentrado con relación al primer miembro 35
estructural 1, el ... Cuando se diseña un amortiguador para un propósito especifico, se debe tomar en consideración que existe una relación entre el tamaño del movimiento horizontal de las estructuras rígidas y el movimiento rotacional de los amortiguadores rotatorios. De manera preferente, el amortiguador debe diseñarse de modo que aún con movimientos horizontales muy pequeños de las estructuras físicas se efectúe el movimiento rotacional considerable del amortiguador o amortiguadores rotatorios y de esta manera permita que el amortiguador o amortiguadores disipen tanta energía como sea posible. Al hacer tan cortos como sea posible los elementos 4 y 7, se puede lograr la mejor relación posible entre el movimiento horizontal de las estructuras rígidas y el movimiento rotatorio de los amortiguadores rotatorios y de este modo se disipará la mayoría de la energía. Las Figuras 3 y 4 muestran dos diferentes situaciones en donde el sistema se desplaza desde la posición "original" sin cargar de la Figura 1. La Figura 5 muestra una vista lateral de un sistema similar a uno mostrado en la Figura 1. El sistema comprende dos miembros estructurales en la forma de dos armazones cuadrangulares . Los dos armazones se conectan vía un número de uniones rotatorias. Las uniones rotatorias se proporcionan 36
con un número de muelles 51 de disco arreglados para asegurar una presión de sujeción constante contra los números de amortiguamiento. A fin de permitir que un armazón se mueva con relación al otro armazón, y aún asegurar, que los armazones, durante el tiempo, estén substancialmente al menos en la parte superior uno del otro en una posición mutua "original", los miembros estructurales 1, 2 se desvían hacia la posición "original" por medio de uno o más muelles 52 fuertes que fuerzan los miembros estructurales hacia la "posición original" . La Figura 6 muestra una configuración del dispositivo, en donde el primer miembro estructural 61 está comprendido en un bloque 62 de cimiento pesado y en donde el segundo miembro estructural 63 está comprendido en un cimiento para una máquina centrífuga 64, es decir, una máquina con la necesidad de amortiguar las vibraciones. Como se muestra, el primer miembro estructural 61 se une a un primero y un segundo elemento 65, 66 via la primera y segunda unión 67, 68 rotatorias. El primer elemento 65 se une contra un tercer elemento 69 vía una tercera unión 70 rotatoria. El segundo elemento 66 se une al tercer elemento en una cuarta unión rotatoria 71. El segundo miembro estructural 63 se une al cuarto y quinto elementos 72, 73, elementos que se interconectan en una quinta unión rotatoria 74. La quinta unión rotatoria y la cuarta unión rotatoria se interconectan 37
por un sexto elemento 75. Como se indica en la Figura 6, el dispositivo permite que la máquina centrifuga se mueva en todas las direcciones de un plano horizontal. La resistencia de fricción y/o visco elástica en las uniones, amortiguan el movimiento en cualquier dirección Las Figuras 7 y 8 muestran dos modalidades alternativas del dispositivo mostrado en la Figura 6. En ambas figuras, el miembro 81 de deslizamiento se proporciona para proporcionar ya sea resistencia de fricción y/o visco elástica contra el deslizamiento entre los dos elementos 82, 83. La Figura 9 muestra una modalidad más simple del dispositivo mostrado en la Figura 6 con un número reducido de uniones rotatorias y elementos . La Figura 10 muestra una modalidad del dispositivo, en donde la unión rígida 101 conecta el elemento 102 con la estructura, por ejemplo, una máquina 103 que se va amortiguar. Las uniones rotatorias 104 y 107 se proporcionan para amortiguar un movimiento mutuo entre los elementos respectivos.- La unión 104 amortigua el movimiento entre el elemento 105, 106 y 102, en tanto que la unión 107 amortigua el movimiento entre los elementos 106 y 108. Las uniones 104 y 107 se pueden proporcionar con un miembro de amortiguamiento para la provisión de una resistencia por fricción y/o visco elástica. El sistema se puede proporcionar adicionalmente con un muelle o un conjunto de muelles que 38
permitan que la estructura 103 regrese después del desplazamiento a su posición original. El muelle o conjunto de muelles se puede proporcionar ya sea entre la estructura 103 y un punto fijo de los puntos aledaños, por ejemplo un punto de la cimentación o el muelle o conjunto de muelles se puede proporcionar integrado en una o ambas de las uniones rotatorias 104 y 107. La Figura 11 muestra una modalidad alternativa del dispositivo mostrado en la Figura 10. En esta modalidad, el movimiento horizontal de la máquina se amortigua por fricción y/o por resistencia visco elástica en la unión 112. En la unión 111 lineal y rotatoria combinada, el elemento 113 se deja deslizar horizontalmente y rotar alrededor de la espiga
114 de charnela. El sistema se puede proporcionar adicionalmente con un muelle a un conjunto de muelles que permitan que la estructura 115 regrese después del desplazamiento a su posición original. El muelle o conjunto de muelles se puede proporcionar ya sea entre la estructura
115 y un punto fijo de los puntos circundantes, por e emplo, un punto de la cimentación o el muelle o conjunto de muelles se puede proporcionar integrado en la unión 112 rotatoria. La Figura 12 muestra aún otra modalidad del amortiguador mostrado en la Figura 10. En este montaje, la máquina se amortigua por dos uniones rotatorias 121, 122. El muelle 125 se conecta entre la unión rotatoria 123 y la unión 39
124. Los elementos 127 y 128 se conectan de manera separada a la unión 124 por una charnela. A fin de que la estructura, por ejemplo una máquina 126, no gire, se debe soportar de manera preferente por una pluralidad de por ejemplo 2, 3, 4 ó más montajes de la clase mostrada. Las Figuras restantes mostrarán todas las varias modalidades de un amortiguador de acuerdo al segundo aspecto de la presente invención. Como se ve en las Figuras 13 y 14, un amortiguador de acuerdo a la presente invención puede tener una placa central 131 provista con un agujero 138 para la unión de la placa por ejemplo a un armazón superior 1418 de un sistema estructural. El amortiguador se proporciona además con dos placas laterales 134. Las placas laterales también se proporcionan con agujeros para la unión de las placas laterales a soportes 1413. Calces de ya sea material de fricción o un material visco-elástico 133 se han arreglado entre la placa central 131 y las placas laterales 134. El perno 132, la tuerca 135 y los muelles de disco 136 sirven para aplicar una fuerza de sujeción compresiva contra las almohadillas o calces de material visco-elástico de fricción. Si los calces se hacen de un material visco-elástico, se pueden pegar o sujetar de una manera similar a las placas de acero o como una alternativa, el disco o discos se pueden arreglar de manera suelta entre las placas de acero. Si la fricción entre las 40
placas de acero y el (los) calce (s) es relativamente alto en comparación a la resistencia visco elástica contra el movimiento de las placas de acero, asegurará que el movimiento se amortigüe visco elásticamente antes del deslizamiento entre las placas de acero y los discos visco-elásticos, si se deba presentar deslizamiento. Se puede insertar una arandela 137 entre la placa lateral y los muelles de disco. Cuando se instala el amortiguador en un armazón estructural, como se ve en la Figura 14, sigue el movimiento horizontal del armazón, como se ve en la Figura 15. Debido a la conexión de charnela entre la placa central y la columna superior y las conexiones de charnela entre las placas laterales y los soportes 1413, nuevamente que se conectan sobre pivote a la columna base 1417, las fuerzas del movimiento del armazón estructural se transfieren rotacionalmente a las partes de amortiguamiento, como se. puede ver en la Figura 15. Cuando empieza el desplazamiento del armazón estructural, el amortiguador disipará energía por medio de fuerzas visco elásticas que empiezan a acumularse. Cuando las fuerzas aplicadas en el amortiguador exceden las fuerzas de fricción, toma lugar un deslizamiento entre la placa central y los calces visco-elásticos o de fricción. Las placas ahora se deslizan en un movimiento circular alrededor de la espiga o perno de charnela. Debido a las fuerzas de 41
tensión en el soporte, un deslizamiento entre los calces del material de fricción y las placas laterales o entre los calces del material de fricción y los calces de un material visco-elástico también. En la fase de deslizamiento, el amortiguador disipará la energía por medio de fricción entre las superficies deslizantes. Esta fase mantendrá y cambiará a la fase visco elástica cuando la carga invierta su dirección.
Este proceso de mover de fase a fase se repite hasta la inversión de la dirección de la aplicación de fuerza. A fin de mantener una fuerza de sujeción constante cuando el amortiguador está en operación, uno o más muelles 136 de disco se montan de manera preferente entre el cabezal de perno y la placa lateral, entre la tuerca y la placa lateral o en ambos lados. El muelle puede ser de cualquier clase pero en una modalidad preferida de la invención, se usan una combinación de muelles de disco 136 y arandelas 137, tal como arandelas Belleville. Estos muelles son inicialmente muelles de disco anular en forma de cono que se aplanan bajo compresión. Las arandelas se colocan a fin de prevenir cualquier marca en la placa de acero debido a los muelles de disco cuando están en compresión. El amortiguador se basa en un diseño muy simple y comprende solo partes que se producen fácilmente. Al mismo tiempo, es fácil montar y muy flexible de arreglo. Como se ve en las Figuras 14, 15 y 16, el amortiguador se puede arreglar en diferentes configuraciones así como en diferentes tipos de sistemas de soporte. Las dos placas laterales 134 conectan el amortiguador a un sistema de soporte tal como un soporte Chevron, como se ve en la Figura 14, o arreglo similar de soportes por ejemplo en una forma D o en una forma K. El sistema de soporte puede tener barras 1413 que se pre-tensan a fin de impedirles la deformación de vida a la fuerza de compresión. Sin embargo, el sistema de soporte también puede tener miembros estructurales capaces de absorber compresión. Los soportes se conectan de manera preferente sobre pivote en ambos extremos 1401 y 1403, al tener un miembro de cojinete simple para conectar el soporte al amortiguador 1402 y a la conexión 1417 de base de columna, como se muestra en la Figura 14. El armazón 1418 es la columna de armazón superior. La razón para usar, si es necesario, dos placas laterales es incrementar el área superficial de fricción y proporcionar la simetría necesaria para obtener comportamiento plano del dispositivo. Todas las placas y almohadillas de fricción tienen un agujero central para el montaje con un perno 132 con una cerca 135 o clase similar de espiga de charnela de confinamiento. El perno o espiga de charnela similar comprime las tres placas 131 y 134 del amortiguador y las almohadillas de fricción 133 visco-elásticas o de fricción en una conexión tipo charnela. Al 43
mismo tiempo, el perno 132 se usa para controlar la fuerza normal aplicada en los discos de almohadilla de fricción visco elástica de las placas de acero, por lo que se están cambiando las características de amortiguamiento del amortiguador . La Figura 16 muestra un ejemplo de múltiples amortiguadores unitarios, que dan al diseñador la capacidad de construir un amortiguador que comprende varias unidades . La simplicidad del diseño de amortiguador permite la construcción de un dispositivo con múltiples unidades, en base a los requerimientos de las fuerzas aplicadas de diseño y las limitaciones de espacio. La Figura 17A muestra una vista lateral del amortiguador de la Figura 13. El amortiguador tiene una placa central 131 y dos placas laterales 134. Entre la placa central y las placas laterales, se arreglan - calces o almohadillas de ya sea material visco-elástico o material de fricción. El material también puede ser una combinación entre un material visco-elástico que proporciona resistencia de fricción en sus superficies. La Figura 173 muestra otra modalidad del amortiguador de la Figura 17A, en donde se ha arreglado una pluralidad de muelles 136 de disco adyacentes en una o ambas de las placas laterales 134 o, como se muestra en la Figura 17B, adyacente a la arandela 137. Los muelles 136 de disco son importantes 44
en el caso en donde los calces o almohadillas 133 se hagan de un material de fricción o al menos en el caso donde los calces o almohadillas tengan una característica de superficie de fricción que se use para el amortiguamiento del movimiento mutuo entre la placa central y las placas laterales por fricción. Como se ve en la Figura 18, se pueden arreglar más calces 133 de disco circular de ya sea un material visco-elástico y/o de fricción entre las placas de acero, por ejemplo la placa central 131, y el calce 133 de un material visco-elástico o entre más calces de material visco-elástico. El movimiento de este modo se amortigua por una combinación entre el amortiguamiento visco-elástico del material visco-elástico y el amortiguamiento de fricción del material de fricción. El amortiguamiento visco-elástico se presentará típicamente ya para vibraciones muy pequeñas de la estructura, en tanto que se presenta el amortiguamiento de fricción conforme el movimiento llega a ser fuerte de modo que se presente el deslizamiento entre los calces y/o placas de acero. Como se ve en la Figura 19, se pueden arreglar aún más placas laterales 134 y/o calces 133 de un tercer material, por ejemplo, placas de acero, entre cualquiera de los otros calces de material visco-elástico o material de fricción o entre uno de los calces y una de las placas de acero. Las 45
placas se introducen a fin de asegurar una presión uniforme en las superficies completas del calce visco-elástico y/o calce de fricción. Como se ve en la Figura 20, aún más calces 2021 de un material piezoeléctrico se pueden arreglar entre cualquiera de las otras placas, en este caso entre las placas laterales 134 y los calces visco-elásticos 133. Mediante la aplicación de un voltaje eléctrico al material piezoeléctrico, cambiará el tamaño de estas placas. De este modo, la presión contra los calces visco-elásticos y/o la presión contra los calces de fricción cambiará y por consiguiente, cambiará las características del amortiguador. En general, las placas laterales 134 y una pluralidad de calces ya sea de un material de fricción o calces de un material visco-elástico se pueden arreglar en cualquier orden. Como un ejemplo, en el orden de la placa central y a la arandela 137, las placas de discos pueden estar como sigue : Visco-elástico, fricción, visco-elástico, un tercer material (por ejemplo disco de acero), y una placa lateral, o visco-elástico, un tercer material (por ejemplo disco de acero) , fricción, visco-elástico, y una placa lateral, o fricción, visco-elástico, un tercer material (por ejemplo disco de acero), visco-elástico y una placa lateral, o fricción, visco-elástico, fricción, un tercer material (por ejemplo disco de acero) y una placa lateral.
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Se pueden usar todas las posibles combinaciones entre los materiales dependiendo de las características deseadas de amortiguamiento. La Figura 21 muestra el amortiguador 212 en tres diferentes situaciones para amortiguar vibraciones en cables de puente. El cable 211 de puente se conecta a una parte fija del puente a través de conjuntos de uniones rotatorias amortiguadas . La Figura 22 muestra dos estructuras 221, 222 de construcción adyacente que se interconectan por varios elementos 223 interconectados en uniones 224 rotatorias amortiguadas . El movimiento de ambos a las construcciones puede amortiguar de esta manera. El mecanismo de amortiguamiento protege de este modo las construcciones del golpeteo entre sí. La Figura 23 muestra un amortiguador de pared adaptado específicamente para amortiguar el movimiento de estructuras pequeñas, por ejemplo, casas o armazones rígidos tal como paneles de' pared que son relativamente altos en comparación a su ancho, es decir, una estructura que tiene dos superficies laterales 231 que son relativamente largas en comparación a otras superficies laterales 232 de la estructura. El amortiguador 233 se proporciona en uno o ambos de ya sea las superficies superiores y/o del fondo, es decir, en una o ambas de las partes terminales de las superficies laterales 47
relativamente largas de la estructura. Una pluralidad de amortiguadores se puede proporcionar en estas áreas de la estructura. Cada amortiguador se une a la estructura 239 que puede ser un panel rígido o un armazón rígido. Los amortiguadores conectan de esta manera el armazón o panel a un armazón o panel 240 circundante, vía una primera y segunda uniones 237, 238 rotatorias, respectivamente. Una o ambas de las uniones rotatorias se pueden amortiguar al amortiguar los miembros, por ejemplo, una almohadilla de un material viseóelástico o una almohadilla de un material de fricción. La Figura 24 muestra un amortiguador de fricción y visco-elástico combinado que comprende dos uniones rotatorias amortiguadas 241, 242. Una primera de las uniones 241 se amortigua por un material de fricción 243, arreglado entre la placa central 244 y las placas laterales 245, 246. Un material visco-elástico arreglado de manera similar amortigua la segunda de las uniones 242. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la presente invención, es el que resulta claro a partir de la presente descripción de la invención.