MXPA98000560A

MXPA98000560A - Amortiguador modular y estructura que lo contiene

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Publication number: MXPA98000560A
Application number: MXPA/A/1998/000560A
Authority: MX
Inventors: T Weglewski James; Lai Minglai
Original assignee: Minnesota Mining And Manufacturing Company
Priority date: 1995-07-21
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 1998-04-01

Abstract

La presente invención proporciona un amortiguador modular, el cual comprende uno o más elementos amortiguadores individuales, los cuales se encuentran montados en la estructura del amortiguador. Los amortiguadores sonútiles para amortiguar estructuras tales como edificios, puentes, etc.

Description

AMORTIGUADOR MODULAR Y ESTRUCTURA QUE LO CONTIENE La presente invención se relaciona con un amortiguador nodular/ el cual copprende uno o más elementos amortiguadores individuales, los cuales se encuentran montados en el armazón del amortiguador. Los amortiguadores modulares son útiles para amortiguar estructuras tales como edificios, puentes, etc.

ANTECEDENTES CE IA INVENCIÓN Los amortiguadores disipadores de energia se usan de manera convencional en estructuras tales como edificios, puentes, torres de agua, mejoramiento de la infraestructura civil, etc., para reducir el efecto de la vibración debida al viento, terremotos, etc. Típicamente esos amortiguadores disipadores de energia copprenden un material que amortigua la vibración, el cual se encuentra unido directamente a los miembros estructurales relativamente grandes de los amortiguadores. Esos amortiguadores se colocan entonces en una estructura tal coito un edificio en una forma para reducir de manera más efectiva los efectos de la vibración de la estructura. Las siguientes referencias describen amortiguadores disipadores de energía, no nodulares ocnocics que pueden ser usados en edificios, etc. Caldwell et al., Patente Estadounidense No. 3,605,953 describe un amortiguador no modular que tiene una capa viscoelástica unida firmemente de manera adhesiva a un par de miembros rígidos que REF: 26648 tienen superficies amplias. Cada miembro rigido tiene una rigidez del acero que excede de 0.1 pulgadas {2.54 ir ) . La unidad amortiguadora puede ser montada entre una colurana de soporte y una viga de celosía en una estructura en construcción. Scholl, Patente Estadounidense No. 4,910,929, describe un amortiguador no modular que tiene un componente rigido y un componente flexible con tapas disipadoras de calor opcionales estratificadas en el copponente flexible. El componente rigido se encuentra típicamente conectado entre las vigas o columnas de un edificio o estructura para proporcionar amortiguamiento igual a o mayor al 100% del amortiguamiento inherente del edificio. Fükahori et al., Patente Estadounidense No. 4,761,925 describe un cojinete de caucho antisísmico hecho de placas rígidas, firmes y placas flexibles alternadas con propiedades viscoelásticas todas unidas entre los rebordes de una placa de acero gruesa. El cojinete de caucho antisísmico tiene una flexibilidad o un coeficiente de rigidez en la dirección horizontal y se encuentra interpuesto entre un edificio y un cimiento. Robinson, Patente Estadounidense No. 4,117,637 describe un absorbente de energia cortante cíclica interpuesto entre miembros de una estructura para aislarla de terremotos o movimiento causado por un viento fuerte. Los materiales absorbentes de energia útiles nombrados incluyen al plomo, aluminio, aleaciones de superplástico, e hielo. Miles, Patente Estadounidense No. 4,425,980 describe amortiguadores de viga que cccnprenden una viga con rebordes y una capa de material visooelástiso entre los rebordes y la superficie de una estructura a ser amortiguada. La viga puede tener una sección transversal en forma de I, L, Z, U, o T. White, Patente Estadounidense No. 4,823,522 describe un montaje que absorbe energía en el cual un número de elementos similares a placas metálicas, separados, están acoplados de modo que los elementos están elevados lejos de los extremos superiores de los mismos. Los extremos superiores pueden acoplarse a una viga de piso y los extremos en voladizo están acoplados a una columna adyacente a la viga de piso. Renault et al. (US-A-4 121 393) describe un soporte de fricción que copprende una placa metálica superior que rodea un bloque elastomérico el cual está fijado rígidamente tanto a la placa cato a la losa de cimentación por medio de una placa de distribución de carga. La placa metálica ßiferior tiene una superficie de fricción que coopera con otra placa que pretende efectuar la función de una zapata deslizable y la placa metálica que pretende efectuar la función de una placa deslizable. El bloque elastomérico está de este nodo dispuesto en serie con las superficies de fricción, con respecto a la transmisión de las relaciones de aceleración entre el suelo y una estructura, que soporta la carga metálica de la placa. El bloque elastomérico está constituido por un conjunto de placas de elastómero que están unidas entre sí por medio de placas de acero. El número y área superficial de los bloques de cimentación está gobernado por el por ciento de compresión máximo permisible.

La conexión entre el bloque elastopériso y la placa metálica superior puede obtenerse uniendo, soldando, uniendo son remashes, uniendo ocn orni l l s o por medio de unión de lengüeta y ranura o del tipo de cola de ilaro, o moldeando el elastemero acn cavidades o ranuras formadas en la placa.

EREVE DESCRIPCIÓN CE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un amortiguador disipador de energía el cual utiliza un módulo amortiguador (también referido aguí co o elemento amortiguador) hecho de capas alternadas de material amortiguador de vibraciones y miénteos rígidos (placas metálicas, por ejemplo) . Un amortiguador modular puede formarse de módulos aportigua ores individuales asegurando los nodulos amortiguadores individuales a los miembros estructurales del amortiguador. Los elementos amortiguadores individuales pueden, por ejemplo, ser asegurados o de otro odo unidos a los miembros estructurales del amortiguador modular vía cualquier combinación de pernos o tornillos, pasadores, soldadura, o unión adhesiva, características de stperficie de enclavamiento, u otras técnicas de sujeción. Los otros miembros rígidos del módulo opcionalmente pueden ser extendidos, permi tiendo que el elemento amortiguador sea atornillado, soldado, o sujetado de otro modo más fácilmente a los miembros estructurales del amortiguador modular disipador de energia. La técnica del amortiguador modular es única dado que permite que toda la unión del material amortiguador de vibraciones a los miembros rígidos de los elementos amortiguadores tomen lugar lejos de los miembros estructurales grandes del amortiguador modular (cuando se utilizan módulos amortiguadores que tienen dos miembros rígidos externos) . Esto ofrece ventajas tremendas relacionadas a la flexibilidad de diseño, pruebas de funcionamiento, servicios al usuario, manejo de inventarios, procesos de manufactura, costo de manufactura, calidad, seguridad de producción/ergonomía, y embarque. Los amortiguadores se prueban típicamente por la capacidad de disipación de energía y fuerza de unión. Una ventaja ipportante del amortiguador modular de la presente invención es la facilidad de prueba de la capacidad de disipación de energía y fuerza de unión de cada módulo amortiguador que tiene dos miembros rígidos externos. Para amortiguadores más largos y convencionales pesados, para evaluar la capacidad de disipación de energía y fuerza de unión del producto manufacturado, debe probarse el aportiguador ocppleto. Para probar un montaje final grande y pesado es difícil, caro y algunas veces imposible. La prueba de los módulos amortiguadores más pequeños usados en la presente invención en relación a la capacidad de disipación de energía y fuerza de unión es relativamente fácil dado que permite un plan de muestreo de mayor alcance para esas pruebas de funcionamiento. Un amortiguador convencional no está hecho de módulos individuales q?e puedan ser probados individualmente antes de hacer el amortiguador final. De este modo, el amortiguador grande en si debe ser probado. Esto necesita el uso de una máquina grande capaz de una fuerza de entrada grande para probar las propiedades del amortiguador. Esta máquina grande es típicamente una unidad de prueba capaz de una excitación de alta frecuencia (1 Hz) de 200 ips (9.09 x ÍO4 leg) a 1000 ips (4.55 x 105 kg) a desplazamientos de hasta 1.5 pulgadas (38 mm) o más . Este tipo de aparato es muy raro y difícil y caro de operar . Los elementos amortiguadores individuales más pequeños usados en el amortiguador de la presente invención pueden ser probados en una unidad de prueba relativamente pequeña y requieren una fuerza de entrada signifisatiyamente menor debido a sus dimensiones fisisas más pequeñas . Otra ventaja signifisativa es la capacidad de remover y/o reemplazar los módulos o elementos amortiguadores del amortiguador final . Los elementos amortiguadores podrían ser desatornillados, por ejemplo, de los miembros estructurales del amortiguador una vez que el amortiguador ha sido instalado en su localización funcional (en un edificio, puente, etc . ) . Los elementos amortiguadores que están unidos adhesivamente o soldados al amortiguador vía los miembros rígidos externos también podrían ser removidos o reemplazados . Las uniones adhesivas pueden ser rotas mediante el uso de solvente y/o tratamiento térmico y/o cortando para remover los elementos amortiguadores. Las soldaduras pueden ser destruidas o cortadas a la flama para remover los elementos amortiguadores. Aunque los elementos amortiguadores muy posiblemente se dañen durante el rcmpimiento de las uniones adhesivas o la remoción de soldaduras, los miembros estructurales del aportiguador permanecerán inútiles. Los elementos amortiguadores instalados vía pernos o tornillos o pasadores se remueven de manera más conveniente y probablemente no sean dañados durante un proceso de remoción. Es difícil remover el material amortiguador para mantenimiento, reemplazo de material dañado, o ajustes de rigidez del amortiguador convencional puesto que el material amortiguador está unido directamente a los miembros estructurales del amortiguador (un armazón de amortiguador de metal, por ejemplo) . Un "armazón de amortiguador" en un término ampliamente usado para describir colectivamente a todos los miembros estructurales del amortiguador. Las ventajas relacionadas con servicios al cliente, mejorados, son posibles cuando se usa el amortiguador modular de la presente invención, en donde a los módulos amortiguadores puede dárseles servicio, probarse, modificarse o reemplazarse regularmente si la capacidad de disipación de energia se excede durante la operación. Actualmente, la amplia variedad de ambientes de instalación en una estructura requieren amortiguadores únicos de estructura a estructura, haciendo difícil dar servicio al mercado con un producto estándar. Otra ventaja de la presente invención son los inventarios fácilmente disponibles. Puesto que los elementos amortiguadores no son manufacturados para usarse en un solo amortiguador, pueden ser almacenados en un número de configuraciones "estándar". Esos elementos amortiguadores ß "estándar", genéricos, podrían entonces ser incorporados en amortiguadores adaptados, de modo que los amortiguadores adaptados necesarios podrían ser soportados con módulos amortiguadores genéricos. nicamente los miembros estructurales (armazón estructural, por ejemplo) podrían entonces ser adaptados para cada proyecto. Además, la instalación de un elemento amortiguador en el amortiguador final por tornillos o pernos, pasadores, soldadura, características de superficie de enclavamiento, etc, del elemento a los miembros estructurales es mucho más simple que el proceso de unión astual para los amortiguadores sonvensionales. Por ejemplo, son un amortiguador convencional con miembros estructurales de vigas de acero grado estructural, es costoso y difícil fabricar tales miembros con la lisura de superficie requerida para unirlos y son suficientemente grandes para los desafíos actuales durante el proceso de unión. De manera más especifica, para un diseño de amortiguador complejo tal como un amortiguador de tubo cuadrado de cuatro lados, cada lado debe ser preparado para la unión, unido, curado, y a continuación limpiado o curado del adhesivo en exceso, si se usa; en una área fuertemente restringida por los miembros estructurales amortiguadores circundantes. De este modo, la preparación de amortiguadores convencionales es compleja. Tales problemas son superados por el amortiguador modular de la presente invención.

La presente invención también proporciona un manejo más fácil del material. Para una fábrica de unión, los aspectos logísticos y de manejo de los miembros rígidos más pequeños de los elementos amortiguadores (placas de metal pequeñas, por ejemplo) en un proceso de montaje de precisión se simplifica en gran medida en relación al trato con los miembros estructurales grandes y pesados del amortiguador terminado. Esas ventajas se relacionan con el mejoramiento del uso del espacio de la fábrica, mayor productividad, y menos inversión requerida para el equipo de manejo de material adecuado para manejar partes estructurales grandes de manera segura. De este modo, si se desea, un taller responsable de instalar los elementos amortiguadores o módulos en el amortiguador final podrían entonces tratar esos aspestos logisticos de la parte grande final. Además, la posibilidad de emplear una forma y tamaño consistentes y predecibles de los miembros rígidos del módulo amortiguador hace la automatización del proceso de unión más simple que para un amortiguador convencional, y por lo tanto mucho más factible desde un punto de vista de costos. La naturaleza habitual de los amortiguadores actuales y del pasado, el tamaño y formas impredecibles de las partes, y el volumen de muchas de esas partes ha complicado en gran medida cualquier consideración de producción automatizada. La variedad y unicidad de los amortiguadores del pasado ha reclamado la unión del material amortiguador directamente a un gran surtido de miembros estructurales de tamaño significativo. Dada la naturaleza habitual del mercado de los amortiguadores, es imposible predecir fo'rmas y tamaños característicos de los miembros estructurales solicitados y de este modo ha sido prohibitivamente caro automatizar el proceso de unión. Aún con un amortiguador diseñado como de costumbre, un amortiguador modular adaptado podría permitir a uno automatizar la unión del módulo amortiguador y aún adaptar los miembros estructurales para satisfacer las necesidades del cliente. Con la presente invención, el elemento amortiguador manufacturado podria tener la opción de proporcionar los elementos amortiguadores a un contratista para instalarlos en los miembros estructurales del amortiguador final. De este modo, uno podria ser capaz de apoyar los negocios de un cliente en una forma más barata. La presente invención también proporciona la ventaja de una calidad de unión consistente entre el material amortiguador de vibraciones y el sustrato al cual está unido. En la presente invención el material amortiguador de vibraciones se adhiere a miembros rígidos más pequeños de los módulos amortiguadores en lugar de a los miembros estructurales más grandes del amortiguador en sí, Al excluir las partes grandes, pesadas y de forma complicada que son típicas para los miembros estructurales del amortiguador del proceso de unión, las uniones hechas entre el material amortiguador de vibraciones y los miembros rígidos del elemento amortiguador pueden ser controladas más fácilmente. También, como se mencionó anteriormente, la manufactura de un amortiguador tradicional requiere que el material amortiguador de vibraciones sea unido directamente a los miembros estructurales grandes del amortiguador. En tales circunstancias, cada - miembro estructural debe preferiblemente ser maquinado con precisión a una lisura no mayor de 0.005 pulgadas (0.127 mm) en las áreas a ser unidas al material amortiguador de vibraciones. Este es un proceso muy costoso. Algunas veces, una porción del miembro estructural tiene que ser removida para lograr los requerimientos de lisura, debilitando significativamente el miembro. Utilizando la presente invención, los miembros rígidos del elemento amortiguador se selecsionan típicamente de modo que sean planos y rectangulares y también relativamente pequeños en comparación con los miembros estructurales. Es mucho menos costoso maquinar con precisión los miembros rígidos de los elementos amortiguadores a las especlfisasiones nesesarías. De este modo, en la presente invensión, los miembros estructurales grandes y voluminosos no necesitan ya ser maquinados a una lisura deseada puesto que no están ya implicados en la unión directa al material amortiguador de vibraciones. Además, las partes más pequeñas y más ligeras (es decir unión a los miembros rígidos más pequeños en lugar de los miembros estructurales más pesados y grandes) se traducen en una seguridad mejorada en la producsión. La auto atizasión podría sontribuir además a la seguridad y hergono ia de los módulos amortiguadores. La presente invensión de este modo proporciona un amortiguador modular que comprende: dos o más miembros estructurales y al menos un miembro amortiguador seleccionado del grupo que consiste de elementos amortiguadores, pilas de elementos amortiguadores y combinaciones de los mismos, en donde cada elemento amortiguador comprende independientemente: (i) dos miembros rígidos externos; (ii) al menos una capa de un material amortiguador de vibraciones entre los dos miembros rígidos externos; (iii) opcionalmente uno o más miembros rígidos internos, colocados interiores a los miembros rígidos externos, en donde cada miembro rigido en el elemento amortiguador está separado de otro miembro rígido por al menos una capa de material amortiguador de vibraciones; y (iv) opcionalmente una capa de adhesivo entre cualquiera de los miembros rígidos y las capas de material amortiguador de vibraciones; en donde cada pila de elementos amortiguadores comprende dos o más elementos amortiguadores unidos; en donde los miembros rígidos externos y los miembros estructurales y los miembros rígidos internos, si están presentes, tienen coeficientes de rigidez mayores que los de las capas de material amortiguador de vibraciones, en donde cada miembro estructural está unido a al menos otro miembro estructural via al menos un miembro amortiguador, y en donde los miembros amortiguadores se colocan de modo que la energia mecánica aplicada al miembro estructural del amortiguador sea al menos parcialmente disipada por al menos un miembro amortiguador. El siguiente amortiguador modular de la invención aunque más ventajoso que los amortiguadores convencionales es menos ventajoso que el amortiguador anterior de la invención debido al uso de elementos amortiguadores que tienen únicamente un miembro rigido externo. Tales elementos amortiguadores son más difíciles de reemplazar debido al hecho de que la capa de material amortiguador de vibraciones externa está unida a un miembro estructural. También, la prueba de los elementos amortiguadores individuales de tal amortiguador es más difícil puesto que una unidad de amortiguador/miembro estructural preferiblemente necesitará ser probada junta. La presente invención también proporciona un segundo amortiguador modular que comprende: dos o más miembros estructurales y al menos un miembro amortiguador seleccionado del grupo que consiste de un primer elemento amortiguador; en donde cada primer elemento amortiguador comprende independientemente: (i) un miembro rígido externo; (ii) una capa externa de un material amortiguador de vibraciones unida al miembro rígido externo, y opcionalmente una capa de adhesivo sobre el lado de la capa externa de la capa de material amortiguador de vibraciones más lejana del miembro rígido externo. (iii) opcionalmente uno o más miembros rígidos internos colocados entre el miembro rígido externo y la capa externa de material amortiguador de vibraciones, en donde cada miembro rigido en el elemento amortiguador está separado de otro miembro rígido por al menos una capa de material amortiguador de vibraciones; (iv) opcionalmente una capa de adhesivo entre cualquiera de los miembros rígidos y las capas de material amortiguador de vibraciones; y opcionalmente uno o más miembros amortiguadores seleccionados del grupo que consiste de un segundo elementos amortiguador, segundas pilas de elementos amortiguadores y combinaciones de los mismos; en donde cada segundo elemento amortiguador comprende independientemente: (i) dos miembros rígidos externos; (ii) al menos una capa de un material amortiguador de vibraciones entre los miembros rígidos externos; (iii) opcionalmente uno o más miembros rígidos internos, colocados interiores a los miembros rígidos externos, en donde cada miembro rígido en el elemento amortiguador está separado de otro miembro rígido por al menos una capa de material amortiguador de vibraciones; y (iv) opcionalmente una capa de adhesivo entre cualquiera de los miembros rígidos y las capas de material amortiguador de vibraciones; en donde cada pila de elementos amortiguadores comprende dos o más elementos amortiguadores unidos. en donde los miembros rígidos externos, los miembros estructurales y los miembros rígidos internos, si están presentes, tienen coeficientes de rigidez mayores que las capas de material amortiguador de vibraciones; y en donde cada miembro estructural está unido a al menos otro miembro estructural vía al menos un miembro amortiguador, y en donde los miembros amortiguadores están colosados de modo que la energia mesánica aplicada al miembro estructural del amortiguador es al menos parcialmente disipada por al menos un miembro amortiguador.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 ilustra una vista en elevación lateral de una modalidad de un elemento amortiguador útil en un amortiguador modular de la presente invención. La Figura 2 ilustra una vista en elevación lateral de otro elemento amortiguador útil en el amortiguador modular de la presente invención. La Figura 3 ilustra una vista en elevación lateral de otra modalidad de un elemento amortiguador útil en el amortiguador modular de la presente invención. La Figura 4 ilustra una vista en corte transversal de otra modalidad de un elemento amortiguador útil en el amortiguador modular de la presente invención. La Figura 5 ilustra una vista en elevación lateral de otra modalidad de un elemento amortiguador útil en el amortiguador modular de la presente invención.

La Figura 6 ilustra una vista en corte transversal de un elemento amortiguador útil en el amortiguador modular de la presente invención. La Figura 7 ilustra una vista en corte transversal de una modalidad de un amortiguador modular de la invención. La Figura 8 ilustra una vista en corte transversal de otra modalidad de un amortiguador modular de la invención. La Figura 9 ilustra una vista en corte transversal de otra modalidad de un amortiguador modular de la invención. La Figura 10 ilustra una vista en corte transversal de otra modalidad de un amortiguador modular de la invención. La Figura 11 ilustra una vista en corte transversal de otra modalidad de un amortiguador modular de la invención. La Figura 12 ilustra una vista en corte transversal de otra modalidad de un amortiguador modular de la invención. La Figura 13 ilustra una vista en elevación lateral de otra modalidad de un elemento amortiguador útil en el amortiguador modular de la presente invención. La Figura 14 ilustra una vista en corte transversal de otra modalidad de un elemento amortiguador útil en el amortiguador modular de la invención. Las Figuras 15a-e ilustran vistas en planta de diferentes modalidades de elementos amortiguadores útiles en los amortiguadores modulares de la invención muestran los lugares con orificios de sujeción.

Las Figuras 16a-c ilustran vistas en planta de diferentes modalidades de elementos amortiguadores útiles en los amortiguadores modulares de la invención que muestran los lugares de soldadura posibles. La Figura 17 ilustra una vista en planta de un miembro rigido de un elemento amortiguador útil en un amortiguador modular de la invención. La Figura 18 ilustra una vista en corte transversal de un extremo de otra modalidad de un amortiguador modular de la invención. La Figura 19 ilustra una vista en corte transversal de un extremo de otra modalidad de un amortiguador modular de la invención. La Figura 20 ilustra una vista en elevación lateral de una pieza de construcción con un amortiguador modular de la invención mostrado en sorte. La Figura 21 ilustra la fuerza sobre un amortiguador modular de la presente invención contra el desplazamiento de uno de los elementos amortiguadores. La Figura 22 ilustra la fuerza frente al desplazamiento de un amortiguador modular de la presente invención. La Figura 23a ilustra una vista en elevación de una porción de un elemento amortiguador sometido a flexión.

La Figura 23b ilustra una vista esquemática lateral (modelo) de la Figura 23a sometida a flexión. La Figura 24 ilustra una vista en corte transversal de otra modalidad de un amortiguador modular de la invención. La Figura 25 ilustra una vista en elevación lateral de otra modalidad de un amortiguador de la invención. La Figura 26a ilustra una vista en planta de otra modalidad de un amortiguador modular de la invención. La Figura 26b ilustra una vista en elevación lateral del amortiguador modular de la Figura 26a. La Figura 26c ilustra una vista en elevación amplificada del amortiguador modular de la Figura 26a.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Miembro» Estructúrale» dßl Amortiguador Modular Los miembros estructurales del amortiguador modular referidos aqui pueden tener una variedad de formas. Ellos pueden estar en forma de placas, barras, varillas, tubos, vigas en I, paredes, etc. Pueden ser rectos, angulados, etc. Ellos se hacen típicamente de un metal tal como el acero o aluminio o sus aleaciones, etc. Aunque el ancho y longitud de los miembros estructurales de un amortiguador pueden variar, el ancho típicamente fluctúa de aproximadamente 4 pulgadas (102 rom) hasta aproximadamente 46 pulgadas (1224 mm) , de manera más típica de aproximadamente 6 pulgadas (153 mm) hasta aproximadamente 24 pulgadas (612 mm) y la longitud típicamente fluctúa de aproximadamente 6 pulgadas (153 mm) hasta aproximadamente 216 pulgadas (5486 mm) , de manera más tipica de aproximadamente 12 (305 mm) hasta aproximadamente 144 pulgadas (3658 mm) . Un experto en la técnica del diseño de amortiguadores disipadores de energia para edificios, puentes, etc., podría ser capaz de determinar los miembros estructurales de forma apropiada para un uso particular. Los miembros estructurales útiles incluyen, pero no se limitan a aquellos seleccionados del grupo que consiste de vigas estructurales incluyendo vigas en "I", vigas en "T", vigas acanaladas, ángulos, tubos, u otra forma de viga estructural. Ellos están opcionalmente acartabonados.

Miembros Rígido» Los miembros rígidos que constituyen el elemento amortiguador pueden formarse a partir de una variedad de materiales dependiendo de la aplicasión deseada del amortiguador final. El miembro rígido puede formarse a partir de un material incluyendo, pero sin limitarse a aquellos seleccionados del grupo que consiste de metales, tales como el acero, acero inoxidable, cobre, aluminio, etc.; aleaciones de metales, plásticos; y maderas. Típicamente el miembro rígido se forma a partir de un material metálico- tal como el acero o acero inoxidable. El miembro rígido puede tener una variedad de formas incluyendo, pero sin limitarse a aquellas seleccionadas del grupo que consiste de placas (tales como placas curvas, placas planas, etc.), barras, varillas, tubos, vigas en T, vigas acanaladas, ángulos, vigas en I. Típicamente los miembros rígidos están en forma de placas, de manera más típica placas que son de forma rectangular. Los miembros rígidos (externo e interno, si están presentes), así como los miembros estructurales amortiguadores típicamente tienen un coeficiente de rigidez que es mayor al de la capa amortiguadora de vibraciones que también constituye el elemento amortiguador. El miembro rígido típicamente tiene un coeficiente de rigidez de al menos 10 veces mayor que el de las capas de material amortiguador de vibraciones, de manera preferible al menos aproximadamente 100 veces más grande, de manera más preferible al menos 1000 veces más grande, y de manera más preferible aproximadamente 10,000 veces más grande. La relación de un esfuerzo cortante con la deformación por esfuerzo cortante correspondiente es llamada coeficiente de rigidez de un material y se representa a continuación por G. esfuerzo cortante (10) deformación por esfuerzo cortante Para la mayoría de los materiales este es un tercio a un medio mayor que el módulo de Young. Para una mayor discusión del coeficiente de rigidez, véase Modern University Physics, Capítulo 10, pp 210-219, Addison-Wesley Publishing Company, Inc., (1960). El espesor de los miembros rígidos puede variar dependiendo de la aplicación deseada del elemento amortiguador. Típicamente, el espesor de cada miembro rígido fluctúa de aproximadamente 1/16 pulgadas (1.5 mm) hasta aproximadamente 2 pulgadas (51 mm) , de manera preferible de aproximadamente 1/4 pulgadas (6 rom) hasta aproximadamente 2 pulgadas (51 mm) , y de manera más preferible de aproximadamente 1/2 pulgadas (13 rom) hasta aproximadamente 1 pulgada (25 mm) . Si un miembro rigido es demasiado delgado pueden ocurrir los siguientes problemas: flexión y/o falla del miembro rigido cuando el miembro rígido es sometido a fuerzas grandes. Si el miembro rígido es demasiado grueso el módulo de amortiguamiento y el amortiguador se vuelven más pesados de lo necesario y requieren más área en la construcción u otra estructura en la que el amortiguador sea instalado.

La longitud y ancho de los miembros rígidos puede variar. Típicamente, el ancho de un miembro rigido fluctúa de aproximadamente 2 pulgadas (51 mm) hasta aproximadamente 48 pulgadas (1224 mm) , de manera más típica de aproximadamente 4 pulgadas (102 mm) hasta aproximadamente 24 pulgadas (612 mm) . La longitud de un miembro rígido típicamente fluctúa de aproximadamente 6 pulgadas (153 mm) hasta aproximadamente 96 pulgadas (2448 mm) , de manera más tipica de aproximadamente 6 pulgadas (153 mm) hasta aproximadamente 48 pulgadas (1224 mm) . Un miembro rígido difiere de un miembro estructural amortiguador en que el miembro rigido es típicamente de dimensiones más pequeñas que los miembros estructurales, en longitud y/o ancho.

Capas de Material Amortiguador de Vibraciones Una capa de material amortiguador de vibraciones puede ser continua o discontinua. Una capa de material amortiguador de vibraciones continua puede contener un tipo de material amortiguador o puede comprender secciones adyacentes de diferentes materiales amortiguadores de vibraciones, por ejemplo. Una capa continua puede contener secciones de material amortiguador separado por materiales o espacios no amortiguadores, por ejemplo. Además, cuando al menos dos capas amortiguadores están presentes cada capa puede comprender el mismo o diferentes materiales amortiguadores. De manera preferible, los miembros rígidos son cubiertos sustancialmente con una capa continua de material amortiguador, aunque las capas pueden ser discontinuas. El material amortiguador de vibraciones comprende un material viscoelástico. Un material viscoelástico es aquel que es viscoso, y por lo tanto capaz de disipar energía, exhibiendo aún ciertas propiedades elásticas, y por lo tanto capaz de almacenar energía en el intervalo de temperatura y frecuencia deseado. Es decir, que un material viscoelástico es un material elastomérico que típicamente y contiene moléculas de cadena larga que pueden convertir energia mecánica en calor cuando se deforman. Tal material puede, típicamente, ser deformado, por ejemplo, estirado, por una carga aplicada y recuperar gradualmente su forma original, por ejemplo, contraerse, un tiempo después de que la carga ha sido removida. Los materiales viscoelásticos adecuados para usarse en los materiales amortiguadores de vibraciones de la presente invención tienen un módulo de almacenamiento cortante G' , es decir, la medición de la energía almacenada durante la deformación, de al menos aproximadamente 1 psi (6.9 x 103 Paséales) a la temperatura y frecuencia de operación (típicamente de aproximadamente -40°C hasta 50°C y aproximadamente 0.1 Hz hasta 15 Hz) . El módulo de almacenamiento de los materiales viscoelásticos útiles puede ser tan alto como 10,000 psi (6.9 x 107 Pascales); sin embargo, de manera tipica es de aproximadamente 50-5000 psi (3.5 x 105 - 3.5 x 107 Paséales) . Los materiales viscoelásticos particularmente preferidos proporcionan la estructura, (el edificio construido, por ejemplo) con una relación de energía de esfuerzo, es decir, fracción de energia de esfuerzo almacenada en el material amortiguador en relación a la energia de esfuerzo total almacenada en la estructura, de al menos aproximadamente 2%. Los materiales viscoelásticos adecuados, a la temperatura y frecuencia de operación, para usarse en los materiales amortiguadores de vibración de la presente invención tienen un factor de pérdida ?, es decir, la relación de pérdida de energía a almacenamiento de energía o la relación del módulo de pérdida cortante G" a el módulo de almacenamiento cortante G' , de al menos aproximadamente 0.1. De manera preferible el factor de pérdida es de al menos aproximadamente 0.5, de manera más preferible mayor de aproximadamente 0.8, y de manera más preferible superior a 1.0, a la frecuencia y temperatura de operación experimentadas por el material. Este factor de pérdida representa una medida de la disipación de la energía del material y depende de la frecuencia y temperatura experimentadas por el material amortiguador. Por ejemplo, para Scotchdamp"* SJ2015X Tipo 110, un polímero de acrilico reticulado, a una frecuencia de 1 Hz, el factor de pérdida a 68°F (20°C) es de aproximadamente 1.3, mientras que a 158°F (70°C) el factor de pérdida es de aproximadamente 1.0. La rigidez de una capa de material amortiguador de vibraciones en el corte se calcula como sigue: k - k' + jk" (20) G'A G"A (30) h h en donde k - rigidez compleja de la capa de material amortiguador kr - rigidez de acomodación de la capa de material amortiguador k" - rigidez de pérdida de la capa de material amortiguador j - V-l G' - coeficiente de rigidez de almacenamiento de la capa de material amortiguador G" - coeficiente de rigidez de pérdida de la capa de material amortiguador A - área de corte de la capa de material amortiguador h = espesor de la capa de material amortiguador.

Los materiales amortiguadores de vibraciones útiles pueden ser materiales isotrópicos así como anisotrópicos, particularmente con respecto a sus propiedades eléctricas. Como se usa aquí, un "material anisotrópico" o "material no isotrópico" es uno en el cual las propiedades dependen de la dirección de la medición. Los materiales adecuados que tienen propiedades viscoelásticas incluyen a los cauchos de uretano, cauchos de silicón, caushos de nitrilo, cauchos de butilo, cauchos de acrílico, cauchos naturales, cauchos de estireno-butadieno, y similares. Otros materiales amortiguadores útiles incluyen a los poliésteres, poliuretanos, poliamidas, copolimeros de etileno-acetato de vinilo, polivinil butiral, copolímeros de polivinilbutiral-acetato de polivinilo, redes interpenetrantes de epoxi-acrilato, y similares. Las resinas termoplásticas y 'termoendurecibles adecuadas para usarse como material amortiguador de vibraciones también pueden utilizarse en la manufactura de elementos amortiguadores. Los materiales amortiguadores de vibraciones útiles también pueden ser reticulables para aumentar sus resistencia y procesabilidad. Tales materiales se clasifican como residuos termoendurecibles. Cuando el material viscoelástico es una resina termoendurecible, antes de manufacturar el amortiguador, la resina termoendurecible está típicamente en un estado térmoplástico. Durante el proceso de manufactura, la resina termoendurecible puede ser curada y/o reticulada, típicamente hasta un estado sólido, aunque podría ser un gel después de curar en tanto el material curado posea las propiedades viscoelástisas descritas anteriormente. Dependiendo de la resina termoendurecible particular empleada, la resina termoendurecible puede incluir un agente de curado, por ejemplo, satalizador, el cual cuando se expone a una fuente de energía apropiada (tal como energía térmica) inicia la polimerización de la resina termoendurecible. Los materiales de vibraciones particularmente preferidos son aquellos basados en acrilatos. En general, puede usarse cualquier material viscoelástico adecuado. La elección del material viscoelástico para un conjunto partículas de condiciones, por ejemplo, temperatura y frecuencia de vibración, etc., está dentro del conocimiento de un experto en la técnica de la amortiguación de vibraciones. La selección del material amortiguador adecuado también se basa en la procesabilidad del material amortiguador en un elemento amortiguador (corte u otra fabricación) y la integridad estructural deseada de la construcción amortiguadora terminada con el material amortiguador seleccionado. Debe comprenderse que también pueden usarse mezclas de cualquiera de los materiales anteriores. Además, del material viscoelástico, el material amortiguador de vibraciones de la presente invención puede incluir una cantidad efectiva de material fibroso y/o particulado. Aquí, una "cantidad efectiva" de un material fibroso y/o particulado es una cantidad suficiente para impartir al menos una mejoría en las características deseables del material viscoelástico, pero no demasiada que de lugar a cualquier efecto dañino significativo sobre la integridad estructural del amortiguador en el cual el material viscoelástico se incorporó. De manera general, el material fibroso y/o particulado es particularmente efectiva para incrementar la relación de la energia de esfuerzo de un elemento amortiguador que contiene la misma cantidad y tipo de material viscoelástico sin el material fibroso o particulado. Típicamente, la cantidad de material fibroso en el material viscoelástico está dentro del intervalo de aproximadamente -3-60% en peso en base al peso total del material amortiguador de vibraciones. Típicamente, la cantidad de material particulado, la cantidad de material particulado en el material viscoelástico, está dentro del intervalo de aproximadamente 0.5-70%, en base al peso total del material amortiguador de vibraciones.

. El material fibroso puede estar en forma de una felpa fibrosa o tela, aunque se prefieren las hebras fibrosas. Las hebras fibrosas pueden estar en forma de hebras, cordones, hilos, madejas, filamentos, etc., en tanto que el material viscoelástico pueda mojar la superficie del material. Ellas pueden dispersarse de manera aleatoria o de manera uniforme en un orden específico. Los ejemplos de materiales fibrosos útiles, incluyen materiales fibrosos metálicos, tales como fibras de óxido de aluminio, magnesio, o acero, materiales fibrosos no metálicos, tales como fibra de vidrio, materiales fibrosos orgánicos naturales tales como la lana, algodón, y celulosa y materiales fibrosos sintéticos tales como el alcohol polivinílico, nylon, poliéster, rayón, poliamida, acrílico, poliolefina, aramida, y fenol. El material particulado útil en la invención puede estar en forma de nodulos, burbujas, perlas, laminillas, o polvo, en tanto el material viscoelástico puede mojar la superficie de la partícula. El material particulado puede variar en tamaño", pero típicamente no deberá ser más grande que el espesor de la capa de material amortiguador. Los ejemplos de materiales particulados útiles incluyen burbujas o perlas de vidrio y cerámica recubiertas o no recubiertas tales como burbujas térmicamente conductoras, polvos tales como polvo de óxido de aluminio y polvo de nitruro de aluminio, sílice, laminillas metálicas, tales como laminillas de cobre, nodulos de epoxi curado, y similares. Además de las fibras y el material particulado, el material amortiguador de vibraciones de la presente invención puede incluir aditivos tales como rellenadores, (por ejemplo talco, etc.), colorantes, agentes de refuerzo, pirorretardantes, antioxidantes, agentes antiestáticos, y similares. Pueden usarse cantidades suficientes en cada uno de esos materiales para producir el resultado deseado. Las combinaciones de material fibroso y material particulado también podrían ser útiles y podrían usarse en el intervalo de aproximadamente 0.5 a 70 por ciento en peso del peso total del material amortiguador de vibraciones. El material viscoelástico preferido es el polímero viscoelástico de acrílico ScotchdampMR SJ2015X, tipos 109, 110, 112 y 113 disponible de 3M, St. Paul, Minnesota, y descrito en Suggested Purchase Specification, ScotchdampMR Viscoelastic Polymers, No. 70-072-0225-7 (89.3) Rl de 3M Industrial Tape and Specialties División. Los materiales viscoelásticos son sensibles a la temperatura. Específicamente, Chang et al., "Viscoleastic Dampers as Energy Dissipation Devices for Seismic Applications" in Earthquake Spectra, Vol. 9, No. 3 (1993) pp. 371-387, hace notar que un incremento en la temperatura ablanda el material viscoelástico y la eficiencia de amortiguamiento del material diminuye. La información adicional sobre la sensibilidad a la temperatura sobre el polímero viscoelástico de acrílico ScotchdampMR SJ2015X, tipos 109, 110, 112, y 113 se proporcionan en la Suggested Purchase Specification citada anteriormente. En consecuencia, pueden considerarse los cambios de temperatura en el material viscoelástico cuando se selecciona un material amortiguador de vibraciones para construir los amortiguadores modulares de la presente invención. _ Capa Adhesiva Para facilitar la adhesión en la capa de material amortiguador de vibraciones a los miembros rígidos, se proporciona preferiblemente una sapa de adhesivo tal como un epoxi entre el miembro rígido y la capa de material amortiguador de vibraciones para unir más efestivamente ambas sapas. El adhesivo usado deberá formar una unión entre el miembro rigido 'y la capa amortiguadora que tenga mayor resistencia que la resistencia de la capa amortiguadora en sí. De manera preferible, se usa un adhesivo estructural. Típicamente, un adhesivo se considera estructural si su resistensia al sorte es mayor de 1000 psi (6.9 x 106 paséales), de manera preferible mayor de 2000 psi (1.4 x 107 paséales), y de manera más preferible mayor de 3000 psi (2.1 x 107 paséales) . La capa adhesiva es de manera preferible resistente a la humedad y resistente a cualquiera de solventes, gases, o químicos que pueden ponerse en contacto con ella en su ambiente de operación. Además, la capa adhesiva es preferiblemente resistente a los plastificantes o solventes residuales que pueden estar contenidos en el material amortiguador. De manera preferible, la capa adhesiva es más resistente que la capa amortiguadora de vibraciones a medida que la resistencia al corte disminuye, con el incremento de la temperatura. Típicamente, tanto el material amortiguador como el adhesivo se ablandarán cuando sus temperaturas se incrementen. Un adhesivo preferido tendrá una resistencia al corte que exceda la resistencia al corte del material amortiguador a todas las temperaturas de operación, típicamente de aproximadamente -A O hasta aproximadamente 50°C, de manera más típica de aproximadamente 0°C hasta aproximadamente 40°C, de manera más típica de aproximadamente 15°C hasta aproximadamente 35°C.

Diseño y Método de Manufactura del Elemento Amortiguador El diseño de los elementos amortiguadores individuales puede variar. De manera preferible, el elemento amortiguador comprende dos miembros rígidos externos: un primer miembro rígido externo y un segundo miembro rígido externo y una capa de material amortiguador de vibraciones entre ellos. El elemento amortiguador puede, opcionalmente comprender además, uno o más miembros rígidos internos y capas alternadas de material amortiguador de vibraciones. El número de capas alternadas de material amortiguador de vibraciones y miembros rígidos puede variar en tanto la integridad estructural del elemento amortiguador se mantenga. Típicamente, el número de miembros rígidos (incluyendo tanto los miembros rígidos externos como internos) en un elemento amortiguador fluctúa de 1 hasta aproximadamente 120, de manera más preferible, de 2 hasta aproximadamente 24, de manera preferible de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 8, y de manera más preferible, de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 4, para facilitar la manufactura. El número de capas más deseable para cualquier elemento amortiguador dependerá de si o no el esfuerzo en la capa amortiguadora y/o acumulación de calor en el elemento de la operación están relacionados. El uso de miembros rígidos con buena conductividad térmica y calor específico o materiales fibrosos o particulados térmicamente conductores en el material amortiguador de vibraciones reducirá la acumulación del calor en el material amortiguador.

De manera preferible, la conductividad térmica de los miembros rígidos deberá ser mayor de aproximadamente 0.2 watts/m grados C, de manera preferible mayor de aproximadamente 30 watts/m grados C, y de manera más preferible mayor de aproximadamente 40 watts/m grados C. Otro factor a considerar en la determinación del número de capas en el elemento amortiguador son los espesores disponibles del material amortiguador. Por ejemplo, si se requieren 5/8 pulgadas (15.9 mm) de material amortiguador para satisfacer las demandas de amortiguamiento y el material amortiguador seleccionado está disponible únicamente en espesores de 1/8 (3.18 mm) , 1/4 pulgadas (6.35 mm) , y 1/2 pulgadas (12.7 mm) , pueden usarse cinco capas de 1/8 pulgadas (3.18 mm) de material en el elemento amortiguador. Un elemento amortiguador menos preferido es uno que tiene un miembro rígido externo únicamente y una capa de material amortiguador de vibraciones externa. Como se indicó anteriormente, tal elemento puede tener miembros rígidos internos opcionales y capas de material amortiguador de vibraciones en tanto esté presente una capa de material amortiguador de vibraciones externa. La superficie externa de la capa de material amortiguador de vibraciones (la superficie en contasto con el miembro estructural) puede opcionalmente ser recubierta con un adhesivo. Tal elemento puede ser atornillado, soldado, unido con pasadores, unido adhesivamente, unido vía carasteristicas de superficie de enclavamiento, etc., a un miembro estructural amortiguador vía su miembro rígido externo. La capa amortiguadora podría entonces ser unida a un miembro estructural vía medios convencionales tales como unión térmica o adhesiva. Tal elemento proporciona de este modo algunas de las ventajas del elemento amortiguador que tiene dos miembros rígidos externos. Sin embargo, el elemento que tiene dos miembros rígidos externos es mucho más preferido. Aunque el método de preparar el elemento amortiguador puede variar, un proceso típico es como sigue: se proporcionan primero miembros rígidos los cuales típicamente han sido producidos a una lisura de aproximadamente 0.001 pulgadas (0.025 mm) hasta aproximadamente 0.025 pulgadas (0.63 mm) , de manera preferible de aproximadamente 0.001 (0.025 mm) hasta aproximadamente 0.015 pulgadas (0.381 mm) y de manera más preferible de 0.001 pulgadas (0.025 mm) hasta aproximadamente 0.005 pulgadas (0.125 mm) . Si los miembros rígidos no se producen a la lisura deseada, puede ser difícil obtener la fuerza de unión necesaria entre el miembro rígido y la capa amortiguadora de vibraciones. Si el requerimiento de lisura es de este modo más aplicable a las superficies de los miembros rígidos que están realmente unidos a una capa amortiguadora de vibraciones. Idealmente todos los miembros rígidos utilizados sin importar su composición: metal, plástico, etc., tienen lisuras de aproximadamente 0.001 pulgadas (0.025 mm) hasta aproximadamente 0.005 pulgadas (0.125 ram) . La superficie exterior de un miembro rígido más externo que entra en contacto con los miembros estructurales del amortiguador vía tornillos o pernos, por ejemplo, podría no necesariamente necesitar tener esta lisura particular. Si un miembro rigido externo va a ser unido adhesivamente a los miembros estructurales, sin embargo, la superficie del miembro rígido externo y la superficie del miembro estructural preferiblemente deberán satisfacer los mismos requerimientos de lisura. Una capa de un adhesivo tal como un epoxi se recubre típicamente sobre una superficie del miembro rígido que entra en contacto con la capa de material amortiguador de vibraciones. El espesor de la capa adhesiva puede variar dependiendo de la aplicación. De manera preferible, este recubrimiento adhesivo es una capa continua delgada. Típicamente, la capa adhesiva tiene un espesor de aproximadamente 0.002 pulgadas (0.051 mm) hasta aproximadamente 0.050 pulgadas (1.27 mm) , de manera preferible de aproximadamente 0.002 pulgadas (0.051 mm) hasta aproximadamente 0.15 pulgadas (0.381 mm) . La capa adhesiva debe ser mínimamente suficientemente gruesa para proporcionar un contacto íntimo entre las superficies de unión comunes de las capas amortiguadoras y los miembros rígidos. Cualquier hueco en la capa adhesiva reducirá la fuerza de unión total y concentrará el esfuerzo durante la operación de amortiguador modular y nucleará una fractura en la capa del material amortiguador. La fuerza de unión se optimiza cuando se usa una capa adhesiva que tiene un espesor de aproximadamente 0.002 pulgadas (0.051 mm) pulgadas hasta aproximadamente 0.015 pulgadas (0.381 mm) cuando se usa el epoxi estructural preferido. Los adhesivos epoxi generalmente proporcionan una unión más fuerte y más confiable entre el material amortiguador y el miembro rígido que otros adhesivos. Las capas adhesivas pueden recubrirse por una variedad de métodos tales como el rocío, extensión a la flama, con brocha, etc. De manera preferible el adhesivo se aplica tanto al miembro rígido como a la capa de material amortiguador de vibraciones implicados en la unión. Debe tenerse cuidado en no introducir aire en la capa adhesiva cuando se pongan en contacto las capas para ser unidas juntas. Típicamente, la capa adhesiva se recubre tanto sobre el miembro rígido como sobre la capa de material amortiguador por medio de una boquilla de distribución la cual libera una carga de adhesivo a las superficies de unión la cual se distribuye uniformemente sobre el área de unión. Los términos "superficie de unión" y "área de unión" y "área de corte" se usan de manera intercambiable aquí. Esos términos representan el área superficial común entre dos capas que son unidas. A continuación, la capa recubierta de adhesivo de material amortiguador de vibraciones se coloca sobre la parte superior de la capa adhesiva sobre el primer miembro rígido. Si el material amortiguador de vibraciones es líquido, este puede ser inyectado o vertido alternativamente en un molde, en el cual los miembros rígidos del elemento amortiguador ha sido arreglado de manera adecuada. El material amortiguador de vibraciones cura entonces de modo que el material amortiguador líquido solidifica. De manera adicional, es posible con algunos materiales amortiguadores formar una unión entre las capas amortiguadoras y los miembros rígidos a través de calor y/o presión. Cualquier método de unión que produzca una unión entre las capas de material amortiguador y los miembros rígidos de fuerza que exceda la fuerza del material amortiguador en sí, es un método de manufactura aceptable. El uso de un adhesivo de epoxi se prefiere en la manufactura de los elementos amortiguadores. Típicamente, la capa amortiguadora de vibraciones tiene un espesor de aproximadamente 0.06 pulgadas (1.5 mtn) hasta aproximadamente 5 pulgadas (127 mm) , de manera preferible de aproximadamente 0.15 pulgadas (3.8 mm) hasta aproximadamente 2 pulgadas (50.8 mm) . Si la capa de material amortiguador de vibraciones es muy delgada serán necesarias muchas capas amortiguadoras para mantener un esfuerzo cortante a un nivel suficientemente bajo para evitar fallas por fractura en las capas de material amortiguador. Típicamente es deseable desde la perspectiva de manufactura reducir al mínimo el número requerido de capas de material amortiguador. A continuación, un lado del segundo miembro rígido que ha sido producido a la lisura necesaria se proporciona con una capa de adhesivo sobre el mismo y se asegura al lado opuesto del material amortiguador de vibraciones que también ha sido recubierto con una capa adhesiva. El elemento amortiguador puede entonces ser colocado en un dispositivo de sujeción que controla la alineación relativa de las capas según sea apropiado. Sin embargo, los dispositivos de sujeción externos no están fácilmente disponibles para un producto adaptado. Tales dispositivos de sujeción sin embargo, pueden ser adaptados. Típicamente, un dispositivo de sujeción de alineamiento diseñado para usarse en la manufactura del elemento amortiguador de la presente invención comprende un armazón de acero o aluminio expansible equipado con un número efectivo de "parachoques" o "colchones amortiguadores". El armazón se colosa típicamente alrededor del elemento amortiguador no presionado en el estado expandido y a continuación se acopla de modo que los parachoques proporcionados formen un perímetro de restricción alrededor de las capas que están siendo unidas, sujetándolas en la alineación correcta hasta que todas las uniones adhesivas hayan curado suficientemente, de modo que el elemento amortiguador pueda ser movido sin dañar las uniones adhesivas o perturbar la alineasión deseada de las sapas. El dispositivo de sujeción sirve para las capas amortiguadoras precuradas así que un molde podría servir para el material amortiguador líquido en la producción de los elementos amortiguadores. Para decir esto de manera simple, el dispositivo de sujeción simplemente restringe las capas amortiguadoras, los miembros rígidos, y cualesquier capas opcionales, para producir la alineación correcta de las partes en el elemento amortiguador hasta que todas las uniones entre las capas amortiguadoras, miembros rígidos, y cualesquier capas adhesivas se hayan formado. El elemento de sujeción que contiene el elemento amortiguador se colosa entonses en una prensa y se presiona o somprime hasta un espesor que sontribuya al espesor total del elemento amortiguador, incluyendo las capas de material amortiguador, miembros rígidos, y cualesquier capas adhesivas utilizadas. Los elementos amortiguadores formados con adhesivos estructurales de dos partes, típicos pueden dejarse curar a temperatura ambiente o en un horno para acelerar el curado (típicamente a aproximadamente 32 hasta aproximadamente 150 grados C) . Como se discutió anteriormente, este método puede ser modificado cuando el material amortiguador sea adecuado para usarse en un proceso de unión térmica o fusión en caliente. El único límite al número de capas que pueden ser unidas concurrentemente con el adhesivo es el tiempo requerido para aplicar el adhesivo al elemento amortiguador apropiado y presionar el elemento en oposición al "vida de trabajo" del adhesivo, del cual su resistencia al flujo permanece baja. Si la vida de trabajo del adhesivo se excede, el control del espesor de las diferentes capas adhesivas se reducirá. La presión de compresión debe ser adecuada para aplanar el elemento al espesor del elemento amortiguador deseado final. Como se discutió anteriormente, los espesores de los miembros rígidos así como los espesores de las capas amortiguadoras de vibraciones pueden variar. En cada elemento amortiguador particular, los miembros rígidos pueden tener diferentes espesores aunque preferiblemente cada uno tiene los mismos espesores para reducir al mínimo el número de partes únicas que deben ser manejadas en la manufactura. También, en cada elemento amortiguador particular cada capa amortiguadora de vibraciones tiene típicamente el mismo espesor aunque pueden proporcionarse capas amortiguadoras de diferentes espesores. De manera preferible, las capas espesoras de vibraciones en un elemento particular tienen el mismo espesor para reducir al mínimo el número de partes únicas que deben ser manejadas en la manufactura y de este modo reducir el inventario de partes, requiriendo menos dispositivos de montaje, facilitando la automatización, e incrementando la facilidad y conveniencia de manufactura. El espesor total de cada elemento amortiguador o pila de elemento amortiguador es preferiblemente el mismo para los elementos amortiguadores localizados entre los mismos dos miembros estructurales amortiguadores modulares, simplemente por razones logísticas en la instalación de los elementos amortiguadores. No existen requerimientos de que todas las capas de tales elementos amortiguadores de tales elementos amortiguadores colocados tengan la misma forma, espesor, área, o composición de material. Se prefiere, aunque no se requiere, que cada elemento amortiguador incorporado en un amortiguador dado sea de construcción similar en términos del número de capas y materiales. El tamaño en términos del ancho y longitud de los elementos amortiguadores individuales puede variar dentro del amortiguador con el propósito de utilizar el diseño de amortiguador "mezclado y uniforme". Por diseño de amortiguador "mezclado y uniforme" significa que los elementos amortiguadores que tienen diferentes capacidades de disipación de energia se usan en el amortiguador para producir un amortiguador final que tiene la capacidad de disipación de energía deseado. Como se mencionó anteriormente, los elementos amortiguadores pueden prepararse para que tengan capacidades de disipación de energía diferentes. Esto puede hacerse alterando la composición de las capas amortiguadoras o el espesor y/o área de las capas amortiguadores. La capa amortiguadora en sí se selecciona típicamente para operar a un esfuerzo cortante de hasta 100%. La fuerza de unión entre la capa de material amortiguador y el miembro rígido deberá ser suficientemente grande para resistir el esfuerzo de operación de amortiguación máximo. Como tal, la resistencia al corte total de los elementos amortiguadores deberá al menos ser adecuada para asegurarse de que el material amortiguador falle cohesivamente antes que cualquiera de las interfases de unión se deslaminen o el adhesivo falle en si cohesivamente. El elemento "amortiguador se monta y une preferiblemente a los miembros estructurales amortiguadores con una introducción de esfuerzo mínima en las capas de material amortiguador. Es una práctica común que el esfuerzo inicial en el material amortiguador en un amortiguador en general deberá ser superior al 5% y de manera preferible superior al 2%. Normalmente, se requiere que la variación del espesor de la capa amortiguadora debe ser menor del 10%.

Asumiendo que el elemento amortiguador se produce con un esfuerzo mínimo en las capas de material amortiguador el elemento se produce preferiblemente de modo que todas las superficies de unión de los miembros rígidos y cualesquier superficie de unión de los miembros estructurales amortiguadores sean sustancialmente paralelos, de manera más preferible paralelos. El término "superficie de unión" como se usa aquí, se refiere a una superficie en interfaz o interconexión directa vía una unión adhesiva, con una capa de material amortiguador. Esto se hace de modo que la interfaz de unión entre las capas de material amortiguador y los miembros rígidos adyacentes, o miembros estructurales amortiguadores adyacentes experimenten esfuerzos cortantes principalmente durante la operación del amortiguador. Aparte del paralelismo de la superficie de unión de esos miembros se introducirán esfuerzos adicionales sobre las uniones de la operación del amortiguador. Esto no limita la forma de los miembros rígidos a placas planas estrictamente. En tanto, las superficies de unión de los miembros rígidos y las superficies de unión, si están presentes, de los miembros estructurales amortiguadores están paralelas o sustancialmente paralelas, algunos o todos los miembros rígidos pueden ser contorneados o biselados. Nótese qué las superficies de unión de los miembros rígidos con diferentes espesores pueden mantenerse paralelas o sustancialmente paralelas entre sí o a la superficie de unión de los miembros estructurales amortiguadores si los miembros estructurales a los cuales se encuentran unidos están provistos con características de superficie de acoplamiento o de acoplamiento sustancial, respectivamente. Aunque los elementos amortiguadores preferidos se manufacturan de modo, que sus superficies de unión del miembro rígido sean sustancialmente paralelas, (de manera más preferible paralelas) y que los elementos amortiguadores o pila de elementos amortiguadores estén unidos a los miembros estructurales del amortiguador de modo que esas superficies de unión y cualesquier superficies de unión de los miembros estructurales amortiguadores permanezcan sustancialmente paralelas (de manera más preferible paralelas), con las condiciones de que también preferiblemente se hagan para mantener esas superficies de unión sustancialmente paralelas o paralelas durante la operación del amortiguador modular. Las fuerzas que actúan sobre los miembros estructurales del amortiguador pueden hacer que se muevan aparte, jalando las superficies de unión de los miembros rígidos del elemento amortiguador o los miembros estructurales amortiguadores fuera de paralelismo. El uso de una varilla de tope o separador sujetado, o cualesquier otros medios para mantener la alineación apropiada de la superficie de unión del miembro estructural amortiguador y/o las superficies de unión del miembro de rígido durante la operación del amortiguador son métodos aceptables para mantener las superficies de unión sustancialmente paralelas o paralelas. Los miembros amortiguadores (elementos amortiguadores y/o pilas de elementos amortiguadores) deberán ser colocados dentro del amortiguador de modo que la energía mecánica aplicada a los miembros estructurales del amortiguador sea disipada al menos parcialmente por al menos uno de los miembros amortiguadores, (preferiblemente todos los miembros amortiguadores cuando está presente más de uno) de manera preferible debe disiparse al menos aproximadamente el 10%, de manera más preferible debe disiparse al menos aproximadamente el 25%, de manera más preferible disiparse al menos aproximadamente el 50%.

Cálculo de la Capacidad de Disipación de Energia en el Elemento Amortiguador y el Amortiguador Un elemento amortiguador se diseña de modo que tenga una capacidad de disipación de energia específica. Para un elemento amortiguador con un material amortiguador que se comporta linealmente, es decir, que una unidad de fuerza de entrada da como resultado una unidad de desplazamiento en el material amortiguador a través del intervalo de fuerzas de entrada encontradas, la rigidez de almacenamiento (k') y el factor de pérdida (?) se usan para carasterizar la sapacidad de disipación de energía del elemento amortiguador. Para una respuesta armónica, la disipación de energia por ciclo (Eß?ßmßnto) se determina como: E. Iemento - px k'? en donde: x - amplitud del desplazamiento; k'- rigidez de almacenamiento del elemento amortiguador ? - factor de pérdida La Ecuación 40 también puede usarse para calcular la disipación de energía para un amortiguador modular sustituyendo la rigidez de almacenamiento y factor de pérdida de todo el amortiguador modular para k' y ?, respectivamente. Considérese primero la modalidad más sencilla de un elemento amortiguador que tiene dos miembros rígidos externos como se muestra en la Figura 1. La Figura 1 ilustra un elemento amortiguador hecho hasta de dos miembros rígidos externos 2 y 6, una capa de material amortiguador de vibraciones 4, y sin capas de miembro rígido interno interiores o uniones adhesivas uniendo la capa de material amortiguador de vibraciones a las dos capas rígidas externas. Debe asumirse que una unión térmica ha efectuado la unión de la capa amortiguadora de vibraciones a los miembros rígidos mostrados. Se considera que el elemento posee una rigidez compleja de acuerdo a lo definido por: ßißm#nto" ßl«manto + «: emento 0 ) en donde: j- A; k.lßm.nto- rigidez compleja del elemento amortiguador; k'.?««.nto- rigidez de almacenamiento del elemento amortiguador; y kwßi«„.nto- rigidez de pérdida del elemento amortiguador.

La relación de k".?ßw.nt. a k'ß?ßm#r?to se define como el factor de pérdida del elemento amortiguador.

Esta rigidez compleja del elemento amortiguador ilustrado en la Figura 1 puede calcularse como la rigidez compleja de las capas individuales combinadas en serie: ( 80 ) k ' ?l + j k , k » R2 + j k"R2 k ' D + j k "D en donde : kR?- rigidez compleja del miembro rígido 2 k'Rl- rigidez de almacenamiento del miembro rígido 2 k*Ri- rigidez de pérdida del miembro rígido 2 km- rigidez compleja del miembro rígido 6 k'w- rigidez de almacenamiento del miembro rígido 6 kwR2- rigidez de pérdida del miembro rígido 6 o- rigidez compleja de la capa amortiguadora de vibraciones 4 k'D- rigidez de almacenamiento de la capa amortiguadora de vibraciones 4 k"0- rigidez de pérdida de la capa amortiguadora de vibraciones 4 La Figura 2 ilustra un módulo amortiguador que tiene un miembro rígido externo Ri identificado como 20 y RN identificado como 40, miembro rígido interno R2 identificado como 24, R3 identificado como 28, y RN-t identificado como 36, El módulo amortiguador tiene capas de material amortiguador de vibraciones Dj identificadas como 22, D2 identificadas como 26, D3 identificadas como 30, DM-I identificadas como 34, y DM identificadas como 38. Para un caso general de un elemento amortiguador unido térmicamente, como se muestra en la Figura 2, comprendido de cualquier número de capas de miembro rígido (N) y capas amortiguadoras de vibraciones (M) , la combinación en serie de las rígidas complejas de las capas individuales está dada por: en donde: N- el número de miembros rígidos en el elemento amortiguador (incluyendo los miembros rígidos interno y externo) M- el número de capas amortiguadoras de vibraciones en el elemento amortiguador kRn- la rigidez compleja del miembro rigido enésimo la rigidez compleja de la capa amortiguadora del vibraciones enésimo.

Puesto que los miembros rígidos del elemento amortiguador se seleccionan usando de modo que |kRt,| >> |krtn| para cualquier n y cualquier m, la contribución de las capas del miembro rigido. a la rigidez compleja del elemento amortiguador total seria despreciable en comparación con el de las capas amortiguadoras de vibraciones. Esto puede ser representado reduciendo la Ecuación 90 como sigue: 0 ?mnmto de modo que : Como se hizo notar anteriormente en las Ecuaciones 20 y 30, la rigidez compleja de las capas de amortiguador de vibraciones individuales en el corte está dada por: en donde: km- rigidez compleja de la capa de material amortiguador de vibraciones G'om" coeficiente de rigidez de almacenamiento de la capa de material amortiguador de vibraciones Ctm,- coeficiente de rigidez de pérdida de la capa de material amortiguador de vibraciones j » Ao- área de corte de la capa de material amortiguador de vibraciones hom- espesor de la capa de material amortiguador de vibraciones Las Ecuaciones 110 y 120 puede emplearse para graduar la rigidez compleja de un elemento amortiguador. Incrementando G'n,, Gn?*., y A^ de cualquier capa amortiguadora de vibraciones, por ejemplo, se obtendrá como resultado un incremento en ko» y K.i.m.nto. De igual modo, el incremento de hom de cualquier capa amortiguadora de vibraciones tendrá el efecto de reducir ko» y k.?ßra.„to. Un experto en la técnica podria de este modo modificar la Ecuación 120 para tomar en cuenta el efecto de las capas adhesivas sobre la rigidez compleja para un elemento amortiguador construido con uniones adhesivas entre las capas del miembro rígido y las capas amortiguadoras de vibraciones. Una vez que la rigidez compleja de los elementos amortiguadores individuales de un amortiguador dado sean conocidas, la rigidez compleja total de todo el amortiguador puede determinarse. Las Figura 8, 9 y 10 muestran las formas representativas en las cuales los elementos amortiguadores pueden combinarse para formar un amortiguador: en paralelo (Figura 8), en serie (Figura 9), o en combinación de en paralelo y en serie (Figura 10) . También son posibles otras configuraciones. Se considera que un amortiguador modular está compuesto de elementos amortiguadores en paralelo si los elementos amortiguadores están rígidamente unidos, directa o indirectamente, entre puntos de unión a tierra comunes y el desplazamiento experimentado por los elementos amortiguadores (es decir paralelos) en cualquier momento es el mismo que el desplazamiento del amortiguador modula en si. La Figura 12 muestra el desplazamiento absoluto de los elementos amortiguadores (?x) y todo el amortiguador (?X) . Nótese que los elementos 386 y 388 en la Figura 12 están en paralelo puesto que: ?xjße - ?x3ßß - ?X (130) Si no existe desplazamiento entre los elementos amortiguadores y los miembros estructurales amortiguadores y todos los miembros rígidos y todos los miembros estructurales del amortiguador son suficientemente rígidos, un amortiguador compuesto de un número de elementos amortiguadores en paralelo pueden ser calsulados por: en donde: kßmoriguaor- rigidez compleja de un amortiguador modular Q- el número de elementos amortiguadores en paralelo k.?„».ntoq- rigidez sompleja del elemento amortiguador qésimo.

De manera similar, un amortiguador modular somprende elementos amortiguadores en serie si los elementos amortiguadores están unidos en un arreglo de pila y la fuerza que actúa a través de cada uno de los elementos amortiguadores individuales es la misma. Los elementos amortiguadores conestados en serie de este modo también son sonosidos somo pilas. Asumiendo una vez más que no ocurre deslizamiento entre los elementos amortiguadores y los miembros estructurales amortiguadores y todos los miembros rígidos y todos los miembros estructurales del amortiguador son suficientemente rígidos, la rigidez compleja de un amortiguador compuesto de un número de elementos amortiguadores en serie puede determinarse por: en donde: kanßreiquadcir- rigidez compleja de un amortiguador modular S« el número de elementos amortiguadores en serie k#J.m.„tos- rigidez compleja del elemento amortiguador s(ésimo).

Un ejemplo de un amortiguador modular hecho de los elementos amortiguadores A 172, B 174, C 174, y D 176 en paralelo se muestra en la Figura 8. Aplicando la Ecuación 140 a este amortiguador se obtiene: Kfcmort l guarior kA + kB + kc + kD ( 1 60 ) en donde kA, kB, c, y kD - rigidez compleja de los elementos amortiguadores A, B, C y D, respectivamente. Un ejemplo de un amortiguador modular hecho de los elementos amortiguadores E 227 y F 237 en serie se muestra en la Figura 9. Aplicando la Ecuación 150 a este amortiguador se obtiene: 1 - 1 + 1 (170) íamortiguador kE en donde kE y kr m rigidez compleja de los elementos amortiguadores E y F, respectivamente. La Figura 10 ilustra un amortiguador modular más complejo en donde los elomenloa amor t. hju u i uu U fi'J « l.'tvl están en paralelo y el elemento superior J268 y el elemento inferior K268 están en paralelo, pero la rigidez compleja combinada de los elementos H269 e 1267 están en serie con la rigidez compleja combinada de los elementos J268 y K268. Con la suposición usrual de que 1) no ocurre deslizamiento entre los elementos amortiguadores y los miembros estructurales del amortiguador y 2) los miembros estructurales y el miembro rigido del amortiguador se selecsionan de modo que sean suficientemente rígidos, la rigidez compleja resultante del amortiguador mostrado en la Figura 10 es: 1 1 + 1 (180) kamort lguador ( kj + kfj) ( j + kfc ) Un experto en la tésnica podrá extender este resultado para que al calcular la rigidez de un amortiguador modular emplee cualquier número de combinaciones en serie y en paralelo de elementos amortiguadores.

Instalación de los Elementos Amortiguadores en el Amortiguador Modular Los elementos amortiguadores se construyen típicamente de modo que los miembros rígidos y externos sean de diferentes longitudes cuando se usen tornillos o pernos como medios de conexión como en la Figura 1, Figura 4, Figura 13 y Figura 14. Por ejemplo, los miembros rígidos internos, si están presentes, podrían típicamente ser de la misma área cortante que las capas amortiguadoras como en la Figura 13. De manera alternativa, los miembros rígidos internos pueden extenderse más allá de las capas amortiguadoras como se muestra en la Figura 4, Figura 6 y Figura 14 para facilitar la disipación de calor en el elemento amortiguador durante la operación. Típicamente, cuando se usan tornillos o pernos, los miembros rígidos externos son de diferentes longitudes, de modo que los orificios para los tornillos o pernos en uno se localizan más allá de las capas amortiguadoras que en los otros para prevenir la interferencia entre los tornillos o pernos durante la instalación del elemento en el amortiguador. Para un amortiguador que tiene dos miembros estructurales externos y un miembro estructural central, uno de los elementos amortiguadores se une típicamente primero al centro del miembro estructural, en donde uno de los lugares para atornillar el miembro rigido externo (cuando se usan tornillos o pernos) son fácilmente accesibles con herramientas debido a las longitudes apiladas de dos miembros rígidos externos del elemento amortiguador. Un miembro estructural externo del amortiguador se conesta entonces al otro miembro rígido externo del elemento amortiguador. Una operación de atornillado similar puede ser seguida cuando se insertan uno o más elementos amortiguadores entre el miembro estructural central y los otros miembros estructurales externos. Pueden usarse diferentes medios de unión de los elementos amortiguadores a los miembros estructurales de los amortiguadores tales como tuersas/tornillo, pasadores, soldadura, sarasteristisas de superficie de enclavamiento, unión, etc. Cada método particular tiene sus propias ventajas y desventajas. El atornillado, por ejemplo, permite una instalación rápida y fácil del elemento amortiguador. Además, no se requiere calor durante el atornillado el cual podría ablandar las capas de material amortiguador y cualesquier capas adhesivas que estén presentes. Una desventaja del atornillado es que algunas veces permite el deslizamiento entre el elemento amortiguador y los miembros estructurales debido a la holgura del orificio para el tornillo cuando la fuerza de fricción entre ellos es más pequeña que la fuerza experimentada en el amortiguador. El deslizamiento en el amortiguador disminuirla la eficiencia, es decir, su estabilidad al funcionamiento como amortiguador, del amortiguador. Esta disminución resulta de la cantidad de desplazamiento del amortiguador que no es transferida al material amortiguador a través de los miembros rígidos cuando los tornillos o pernos se mueven dentro de espacio de la holgura del orificio. Las partes estrechamente acopladas (es decir, los elementos amortiguadores y miembros estructurales amortiguadores) transfieren sustancialmente toda la energía introducida a las sapas amortiguadoras cuando las partes se colocan o ajustan holgadamente dando como resultado menor energia transferida a las capas de material amortiguador. La flexión en los miembros rígidos y los miembros estructurales también es preocupante cuando se atornilla aunque esta es una preocupasión para todos los métodos de unión del elemento amortiguador. Otra desventaja del atornillado es que los miembros rígidos externos pueden nesesitar extenderse hasia atrás de las sapas amortiguadoras para permitir el atornillado. Incrementando de este modo la longitud del elemento amortiguador. De este modo, los elementos amortiguadores se unen típicamente primero al miembro estructural central del amortiguador (cuando un amortiguador que tiene tres miembros estructurales como en la Figura 7, Figura 8, Figura 9, Figura 11, Figura 12, Figura 18 y Figura 20 está siendo preparado) seguido por la unión a los miembros estructurales externos. Los elementos amortiguadores pueden instalarse en el amortiguador de manera diferente. Si un elemento amortiguador va a ser instalado entre dos miembros estructurales el elemento amortiguador se instala típisamente de modo que sada superfisie del miembro rígido externo del elemento amortiguador se una a la superfisie de un miembro estrustural diferente. Si van a ser instalados tres elementos amortiguadores en serie entre dos miembros estructurales de un amortiguador, los elementos amortiguadores pueden ser apilados verticalmente y unidos entre sí vía sus miembros rígidos externos son la parte superior expuesta y los miembros rígidos externos en el fondo de la pila unidos sada uno a un miembro estructural separado. Véase la Figura 11. De este modo, la superficie del primer miembro rígido de un primer elemento amortiguador podría unirse a la superficie de un primer miembro estrustural, y la superficie de un segundo miembro rígido externo del elemento amortiguador unido a la superfisie del primer miembro rígido externo de un segundo elemento amortiguador. La superficie del segundo miembro rígido externo del segundo elemento amortiguador se une a la superficie de un primer miembro rígido de un tercer elemento amortiguador. La superficie del segundo miembro rígido externo del tercer elemento amortiguador podría unirse entonces a la superficie del segundo miembro estrustural. De este modo, pueden unirse dos o más elementos amortiguadores apilados o unidos verticalmente entre dos miembros estructurales. Otra situación representativa es cuando tres elementos amortiguadores en lugar de ser apilados verticalmente son colosados horizontalmente entre sí, de modo que la superfisie del primer miembro rígido externo de sada elemento amortiguador se une a la superfisie de un primer miembro estrustural y la superfisie del segundo miembro rigido externo de sada elemento amortiguador se une a una superfisie del segundo miembro estrustural. Tales elementos están de este modo sonfigurados en paralelo entre el primer y segundo miembros estrusturales del amortiguador. También son posibles otras configuraciones y números de elementos amortiguadores.

La soldadura es un medio relativamente fácil de unir los elementos amortiguadores. Puede ocurrir muy poca reducción en la eficiencia del amortiguador debido al deslizamiento mínimo entre los miembros rígidos y el miembro estructural mientras la soldadura permanezca intacta. Además, los miembros rígidos externos pueden no extenderse para que el elemento amortiguador sea instalado en el amortiguador. Una desventaja de la soldadura es que al calor generado durante el proceso puede elevar la temperatura de las capas de material amortiguador y/o capas adhesivas introduciendo de este modo un riesgo de dañar las uniones o material amortiguador. La unión de los elementos amortiguadores en el amortiguador vía adhesivos es ventajosa dado que es menos probable que ocurra flexión en los miembros rígidos externos de los elementos amortiguadores. También es ventajoso en que esa extensión de los miembros rígidos externos hacia atrás de la capa amortiguadora no se requiere. Una desventaja de la unión adhesiva es que es más difícil y consume tiempo que otros métodos. El amortiguador debe ser manejado cuidadosamente hasta que el adhesivo haya fraguado o endurecido. La sujeción con pasadores de los elementos amortiguadores es ventajosa dado que se reduce la ocurrencia de deslizamiento en comparasión son el atornillado. Además, es fásil unir los elementos amortiguadores a los miembros estructurales amortiguadores vía la sujeción son pasadores. También, los miembros rígidos no tienen que extenderse para unir el elemento amortiguador. Una desventaja de la sujeción son pasadores es que se requiere una maquinasión precisa de los orificios para los pasadores en los miembros estructurales amortiguadores. Es necesario tener un ajuste de precisión entre el pasador y el orificio para el pasador, de modo que no existan pérdida de eficiensia del amortiguador. La posible flexión de los miembros rígidos externos de los elementos amortiguadores es un factor que debe tomarse en considerasión suando se construya el amortiguador modular de la presente invención. La flexión puede osurrir suando un miembro rígido externo sea sometido a una sarga de sompresión exsesiva durante la operación del amortiguador (Véase la Figura 23a). como un ejemplo, asúmase que el miembro rígido externo está unido firmemente solo a un miembro estructural a un extremo del miembro rígido y la carga P se aplica al otro extremo del miembro rígido como se muestra en la Figura 23b. La carga crítica (Pr) para la fricsión del miembro rígido se calcula como: en donde / = (200) 12 w - ansho del miembro rígido h - espesor del miembro rígido L - longitud del miembro rigido E - el módulo de elastisidad del miembro rígido. Si la sarga real aplisada al miembro rígido es sersana a la sarga de flexión sritisa, el miembro rígido puede engrosarse, hacerse más ancho, o acortarse para incrementar la carga crítisa.

Resistencia del Miembro Rigido, Miembros Estructurales y Sujetadores Los miembros rígidos externos de un elemento amortiguador y los sujetadores mecánisos que pueden usarse entre esos miembros rígidos externos y un miembro estrustural amortiguador y/o un miembro rígido externo de otro elemento amortiguador deben ser sufisientemente fuertes para transferir fuerzas entre tales miembros. La dissusión de uniones atornilladas, son pasadores, y remashes puede ensontrarse en el Capítulo 8 de Meshanisal Engineering Design, 5a Edisión, autorizada por J. E. Shigley y C. R. Misshke, publisada por MsGraw-Hill, Ins. 1989.

Cada patrón de tornillos (o pasadores, etc.,) particular tendrá sus propias ventajas y desventajas y deberá selecsionarse en base a los materiales usados y el uso final antisipado del amortiguador. Un ejemplo representativo de un patrón de tornillos posible insluye tornillos que abarcan los perímetros de los miembros rígidos externos del elemento amortiguador como se muestra en la Figura 15c. Otro ejemplo representativo de un patrón de tornillos posible implisa una serie de tornillos sobre los bordes a lo ansho (Figura 15a) o a lo largo (Figura 15b) únisamente de los miembros rígidos externos. La sonfigurasión de tornillos (o pasadores, etc.) preferida depende de las restrissiones de espasio del amortiguador y la carga de entrada del amortiguador durante la operación. También se muestran ejemplos similares para la soldadura en la Figura 16a en donde los bordes a todo lo ancho han sido soldados, la Figura 16b en donde los bordes a todo lo largo han sido soldados, y la Figura 16c en donde se han colosado puntos de soldadura alrededor de un perímetro del miembro rígido externo. Las Figuras 15d y 15e muestran dos arreglos de orifisios para pernos pasadores, representativos. Los siguientes fastores se tomaron en suenta en la determinasión de la sonfigurasión del tornillo: la posible flexión de un miembro rígido, el tamaño de las partes implisadas en el atornillado (por ejemplo, los miembros rígidos y los miembros estrusturales amortiguadores pueden necesitar ser alargados y/o hacerse mas anchos para acomodar los orificios para los tornillos o pernos) , el tamaño y cantidad de tornillos adecuados para generar suficiente fricción para prevenir el deslizamiento del miembro rígido del elemento amortiguador contra los miembros estructurales amortiguadores; la necesidad de tener acseso a los tornillos para la instalasidn y remosión; y la nesesidad de tener espasio para la instalasión y remosión de los elementos amortiguadores . La Figura 17 muestra un miembro rígido externo generalizado sessionado en regiones 564 y 566 (bordes longitudinales), 568 y 570 (bordes a lo ansho), y 562 (interior) . El limite entre límites y el interior es el limite de la superfisie de unión en sontasto son la sapa amortiguadora adyasente. Nótese que sada elemento amortiguador tendrá un arreglo interior, pero que las regiones del borde no siempre están presentes, por ejemplo, en la Figura 5, en donde las sapas amortiguadoras tienen una longitud y ansho que los miembros rígidos externos. Para sualquier saso general, sin embargo, los lugares de unión pueden selessionarse en sualquier parte en sualquiera de una o más de esas regiones en tanto todos los factores mensionados previamente hayan sido sonsiderados de manera adecuada. Adicionalmente, un elemento amortiguador dado puede ser unido por cualquier combinasión de métodos, por ejemplo, la Figura 4 muestra un elemento suyos miembros rígidos externos están unidos por una combinación de tornillos y pernos pasadores. Puede emplearse cualquier configuración de tornillo en tanto no se excedan las restricciones de tamaños sobre el amortiguador y las cargas de diseño sobre los tornillos y las otras partes. Se aplican consideraciones similares a los otros métodos de sujeción.

Instalación del Amortiguador Modular en una Estructura El amortiguador modular de la presente invención puede utilizarse en numerosas estructuras, incluyendo pero sin limitarse a las siguientes: edifisios, postes, torres, (tales somo torres de agua, torres de equipo, etc.) chimeneas, máquinas, equipo, pisos, fachadas, vehículos, monumentos, estantes, esculturas, paneles solares, telescopios, armazones, diques, techos, etc. El amortiguador modular de la invención puede ser instalado en la estructura final a ser amortiguada en una variedad de lugares dependiendo del amortiguador deseado. Por ejemplo, el amortiguador modular puede ser conectado vía sus miembros estructurales amortiguadores a miembros estructurales secundarios de la estructura a ser amortiguada (tal somo un edifisio) . Esos miembros estrusturales sesundarios de la estrustura se ensuentran entonses sonectados típicamente de manera directa a los miembros estructurales primarios de la estructura a ser amortiguada. Ver la Figura 20 en donde el amortiguador está conectado vía sus miembros estructurales amortiguadores 806 y 810 a los miembros estructurales 816, 820 y 822 de la estructura a ser amortiguada. El término "números estructurales primarios", como se usa aquí, se refiere a columnas, viguetas, paredes, y brazos de la superestructura. "Miembros estructurales secundarios" como se usa aquí, se refieren a miembros de conexión de los miembros estructurales primarios y los miembros estructurales amortiguadores. En ausencia del amortiguador, esos miembros estructurales secundarios soportan únicamente la carga resultante de su propio peso. Otro, método de instalación implica conectar los miembros del amortiguador directamente a los miembros estructurales de la estructura a ser amortiguada. En esta cirsunstansia, los miembros estrusturales del amortiguador podrian tipisamente nesesitar ser alargados en relasión al saso anterior de modo que pudieran ser sapases de alsanzar los miembros estrusturales primarios de la estructura a ser amortiguada.

Otros métodos de solosasión y losalizasión del amortiguador modular de la invensión en la estrustura a ser amortiguada serán somprendidas por aquellos expertos en la tésnisa. La presente invensión puede comprenderse mejor haciendo referencia a las siguientes figuras. La Figura 1 ilustra un módulo amortiguador que comprende los miembros rígidos 2 y 6 y la capa de material amortiguador de vibraciones 4. El miembro rígido externo 6 se extiende más allá del miembro rígido 2 para facilitar la instalación del módulo en un amortiguador. Los orificios para tornillos 8 están contenidos en los miembros rígidos externos 2 y 6. Fi y F2 representan las fuerzas que actúan sobre el módulo amortiguador. La Figura 3 ilustra un módulo amortiguador que comprende los miembros rígidos externos 42, las capas adhesivas 44. y la capa de material amortiguador de vibraciones 46. La Figura 4 ilustra un módulo amortiguador que somprende un miembro rígido externo 52, un miembro rígido externo 68, un miembro rígido extendido interno 60 y las sapas de material amortiguador de vibrasiones 58 y 64. Las sapas adhesivas 54 se usan entre las interfases del miembro rigido y la sapa de material amortiguador de vibraciones. Los orifisios para tornillo 70 y los orifisios para pasadores 78 están presentes en los miembros rígidos externos 52 y 68. La Figura 5 ilustra un módulo amortiguador que tiene miembros rígidos 86 y las capas de material amortiguador de vibraciones 90 y 94. Las capas adhesivas 88 están presentes entre las interfases del miembro rígido y la capa de material amortiguador de vibraciones. La Figura 6 ilustra un módulo amortiguador que comprende miembros rígidos externos 104 y las capas de material amortiguador de vibraciones 106 con bordes fileteados. Una sapa de miembro rígido interno 108 se ensuentra unida entre la sapa de material amortiguador de vibrasiones 106. El miembro rígido interno se extiende más allá de las sapas amortiguadoras 106 y los miembros rígidos externos 104. La Figura 7 ilustra una modalidad de un amortiguador modular de la invensión. El amortiguador somprende los miembros estrusturales externos 114 y el miembro estrustúral sentral 116. El amortiguador también somprende los elementos amortiguadores individuales 117 unidos a los miembros estrusturales externos 114 y el miembro estrustural sentral 116 vía los tornillos 150, las tuersas 151 y los pasadores 161 y 162. Cada elemento amortiguador 117 somprende los miembros rígidos externos 140, miembros rígidos internos 142 y las sapas de material amortiguador de vibraciones 144. Los miembros estrusturales externos 114 están sonestados vía las varillas de tope 122 y los tornillos 158. Los miembros estrusturales 114 también están unidos al miembro estrustural primario 120. Las varillas de tope 122 y 124 pasan a través de los orificios 160 en el miembro estructural central 116. Aunque los elementos amortiguadores 117 se presentan aquí como idénticos, cada elemento amortiguador individual 117 podría tener diferentes valores de rigidez. Por ejemplo, dos elementos pueden tener cada uno 5 unidades de rigidez, mientras que otros dos elementos amortiguadores pueden tener cada uno 10 unidades de rigidez, mientras que otros dos elementos amortiguadores remanentes pueden tener cada uno 50 unidades de rigidez, dando somo resultado de este modo en 65 unidades de rigidez por lado son respesto al miembro estrustural central 116 si el elemento amortiguador 117 que tiene la misma rigidez fuese colosado sobre los lados opuestos del miembro estructural central 116. La Figura 8 ilustra un amortiguador modular que tiene miembros estructurales externos 166 y miembros estructurales 168. El amortiguador comprende además los elementos amortiguador 172, 176, y 174, atornillados entre el miembro estructural interno 168 y los miembros estructurales externos 166. El elemento amortiguador 172 comprende los miembros rígidos externos 180, los miembros rígidos internos 182 y las capas de material amortiguador 184 unidas entre los miembros rígidos. Los elementos amortiguadores 176 comprenden los miembros rígidos externos 190 y la capa de material amortiguador de vibraciones 192 unida entre ellos. Los elementos amortiguadores 174 comprenden los miembros rígidos externos 196, el miembro rígido interno 200, y las capas de material amortiguador de vibraciones 198. Los miembros rígidos externos sobre de todos los elementos amortiguadores se extienden más allá de las sapas de material amortiguador de vibrasiones y sualquier miembro rígido interno, si está presente, para fasilitar el atornillado de los elementos amortiguadores a los miembros estrusturales internos 168 y externos 166 vía los tornillos 216. Las varillas de tope 124 los suales pasan a través de los orifisios 160 en el miembro estrustural interno 168, sonesta los miembros estrusturales externos 166 vía los tornillos 158. La Figura 9 ilustra un amortiguador modular, sonstruido usando una "serie" de módulos amortiguadores, que somprende los miembros estrusturales externos 226 y 248, miembro estrustural interno 223, y los elementos amortiguadores 227 y 237. El elemento amortiguador 227 que se atornilla entre el miembro estrustural interno 226 y el miembro estrustural interno 234 vía los tornillos 250, somprenden los miembros rígidos externos 228 y la sapa de material amortiguador de vibrasiones 230 unidos entre ellos. Los miembros rígidos externos 228 se extienden más allá de la sapa de material amortiguador de vibrasiones 230. El elemento amortiguador 237 comprende miembros rígidos externos 246, el miembro rígido interno 240, y las capas de material amortiguador 238 unidas entre los miembros rígidos. Cada miembro rígido externo 246 se extiende más allá del miembro rígido 240 y las capas de material amortiguador de vibraciones 238. La Figura 10 ilustra un amortiguador modular que comprende los miembros estructurales internos 254 y el miembro estructural interno 258. Los módulos amortiguadores 264 y 268 están atornillados entre ellos vía los tornillos 255. El módulo amortiguador 264 comprende los miembros rígidos externos 272 y la capa de material amortiguador de vibraciones 274 unida entre ellos. Los miembros rígidos externos 272 y 286 se extienden más allá de los miembros rígidos internos 290, si están presentes, y las sapas de material amortiguador de vibrasiones 274 y 288 para todos los elementos amortiguadores, 269, 264, y 268. Las varillas de tope 124, dos de los suales pasan a través de los hoyos 160 en el miembro estrustural interno 258, sonestan los miembros estrusturales externos 254. La Figura 11 ilustra un amortiguador modular que somprende los miembros estructurales externos 308, miembro estructural central 310 y los elementos amortiguadores 314 y 316 soldados entre ellos. El elemento amortiguador 314 está soldado al elemento estrustural 308 y también al elemento amortiguador 316 vía la soldadura 344. El elemento amortiguador 316 está también soldado al miembro estructural central 310 vía las soldaduras 344. El elemento amortiguador 314 comprende los miembros rígidos externos 334 y el miembro rígido interno 338 y las capas de material amortiguador de vibrasiones 336 y 340, las suales tienen diferentes espesores, unidas entre ellos. El elemento amortiguador 316 somprende los miembros rígidos externos 346 y la capa de material amortiguador de vibraciones 347 unida entre ellos. Los miembros estructurales externos 308 están conectados a los tornillos 326 y las varillas de tope 324. Las varillas de tope 324 pasan a través del miembro estructural 310 vía los hoyos 160. El propósito de las varillas de tope 324 es mantener los miembros estructurales 324 paralelos durante la operación del amortiguador. La Figura 12 ilustra un amortiguador modular que somprende los miembros estrusturales externos 380 y 384, el miembro estrustural interno 382, y los elementos amortiguadores 386 y 388 soldados entre ellos vía las soldaduras 408. El elemento amortiguador 386 somprende los miembros rígidos externos 394 y la sapa de material amortiguador de vibraciones 390 unida entre ellos. El elemento amortiguador 388 comprende los miembros rígidos externos 394 y la capa de material amortiguador de vibraciones 390 unida entre ellos. F! ilustra la fuerza en el miembro estructural externo 380. F2 ilustra la fuerza en el miembro estructural externo 384. F3 ilustra la fuerza en el miembro estructural interno 382. ?x ilustra el desplazamiento relativo entre los dos miembros rígidos externos 394 de cada uno de los módulos amortiguadores 386 y 388. ?X ilustra el desplazamiento relativo entre el miembro estructural central 382 y los miembros estructurales externos 382 y 384 del amortiguador modular. La Figura 13 ilustra un módulo amortiguador que comprende los miembros rígidos 420 y 432 y las capas alternadas de las capas de material amortiguador de vibrasiones 422 y los miembros rígidos 428 unidos entre ellos. El miembro rígido externos 420 y el miembro rígido externo 432, los suales se extienden más allá del miembro rígido 420, poseen ambos orificios para tornillo 436. La Figura 14 ilustra un módulo amortiguador que comprende los miembros rígidos 450 y 451 y las capas alternadas de sapas de material amortiguador de vibraciones 452 y los miembros rígidos internos 454. Los miembros rígidos internos 454 se extienden más allá de las capas de material amortiguador 452. Los miembros rígidos externos 450 y 451 contienen orificios para tornillos 472 y orificios para pasadores 480.

Las Figuras 15a-s ilustran varias sonfigurasiones de tornillo para el elemento amortiguador representativo. La Figura 15a ilustra un elemento amortiguador 496 que tiene un miembro rígido externo 490 que tiene orificios para tornillos 492 colosados a lo largo de los extremos únicamente . La Figura 15b ilustra un elemento amortiguador que tiene un miembro rígido externo 502 que tiene orificios para tornillos 500 a lo largo de los lados únicamente. La Figura 15c ilustra un elemento amortiguador que tiene un miembro rígido externo 506, que tiene orifisios 504 a lo largo de los extremos y los lados. La Figura 15d-e ilustra patrones de pasadores para un elemento amortiguador. La Figura 15d ilustra un elemento amortiguador que tiene un miembro rígido externo que tiene orificios para pernos pasadores 522 y un patrón de hileras ordenadas. La Figura 15e ilustra un elemento amortiguador que tiene un miembro' rígido externo 532 que tiene orificios para pernos pasadores 530 en un patrón de hilera apilada. Las Figuras 16a-c ilustran patrones de soldadura para un elemento amortiguador. La Figura 16a ilustra un elemento amortiguador que tiene un miembro rígido externo 540 que tiene extremos soldados sontinuos 542.

La Figura 16b ilustra un elemento amortiguador que tiene un miembro rígido externo 550 y soldaduras laterales sontinuas 548. La Figura 16c ilustra un elemento amortiguador que tiene un miembro rígido externo 556 y puntos de soldadura 554 alrededor de los extremos hilados. La Figura 17 ilustra un miembro rígido externo 563 que tiene un interior 562 y bordes 564, 566, 568 y 570. La Figura 18 ilustra un amortiguador modular que comprende los miembros estructurales externos 708 y un miembro estructural interno en forma de T 702, y los elementos amortiguadores 704 unidos entre ellos. Cada elemento amortiguador 704 comprende miembros rígidos alternados 712 y las capas de material amortiguador de vibraciones 714 unidas entre ellos. El amortiguador puede ser conestado a la estrustura a ser amortiguada vía los orifisios para tornillos 710. La Figura 19 ilustra un amortiguador modular que tiene una sonfigurasión de "tubo" que comprende miembros estructurales externos 594 y el miembro estructural interno 598, y los elementos amortiguadores 584 unidos entre ellos. Los elementos amortiguadores 584 comprenden cada uno los miembros rígidos externos 602, el miembro rígido interno 606 y capas de material amortiguador de vibraciones 604 unidas entre ellos.

La Figura 20 ilustra un amortiguador modular que somprende lo miembros estrusturales externos 810, el miembro estrustural sentral 806 y los módulos amortiguadores 812 sonestados vía tornillos y pasadores entre ellos. El elemento amortiguador 812 somprende los miembros rígidos externos 814 y la sapa de material amortiguadora de vibraciones 815. El miembro de soporte 820 está asegurado entre los miembros estructurales externos 810. El miembro estructural secundario 822 asegura el miembro de soporte 820 a la cartela 816 la cual está unida a la viga 800. El miembro estructural central 806 está unido a la cartela 816, la sual está unida a la viga 800. Las varillas de tope 809 que pasan a través de los orifisios 160 en el miembro estrustural sentral 806, sonectan los miembros estructurales externos 810 vía los tornillos 811. La Figura 23a ilustra una situación de flexión sencilla en donde el miembro rigido 900 está unido a la capa amortiguadora 902. El miembro rígido tiene una longitud 910, un ancho 914 y un espesor 912, y está unido al miembro estructural amortiguador (no se muestra) via los tornillos 906 a través de los orificios para tornillos 904. La carga distribuida 916 se aplica a través del área de corte de la capa amortiguadora. La Figura 23b representa un modelo de la situación ilustrada en la Figura 23a. La fuerza P actúa sobre el miembro rigido soportado de manera simple 908, el cual está unido en un punto a tierra 910.

La Figura 24 ilustra un amortiguador modular que comprende miembros estructurales externos de viga acanalada. 980, el miembro estructural interno de viga tubular cuadrada 986, elementos amortiguadores que comprende los miembros rígidos externos 990 y las capas de material amortiguador de vibraciones externas 992, y los sujetadores 994 los cuales unen los miembros rígidos externos al miembro estructural interno de viga tubular cuadrada 986. Las varillas de tope 982, las cuales pasan a través de los orificios 160 en el miembro estructural interno de viga tubular suadrada 986 conectado a los miembros estructurales externos de viga acanalada 980 vía los sujetadores 988. La Figura 25 ilustra un amortiguador modular de la invensión que comprende miembros estructurales externos de viga en "I" 950, el miembro estructural interno 956, los elementos amortiguadores que comprenden los miembros rígidos externos 958,. las capas de material amortiguador de vibraciones 962, y las capas adhesivas 964. Las soldaduras 960 sirven para' unir los elementos amortiguadores vía los miembros rígidos externos 958 a los miembros estructurales externos 950. Las varillas de tope 954 que pasan a través de los orificios 160 en el miembro estructural interno 956 conestan los miembros estrusturales externos 950 vía los sujetadores 952.

MÉTODO DE PRUEBA Se utilizó el siguiente método de prueba aquí.

Prueba Dinámica del Amortiguador Un amortiguador modular de la invención se instaló entre la celda de carga y el assionador de una máquina de prueba dinámisa grande somersialmente disponible de MTS Systems Corporation, Edén Prairie, MN, de modo que el miembro estrustural sentral del amortiguador modular se sonestó a la selda de sarga y los miembros estrusturales externos del amortiguador se sonestaron al assionador. La máquina de prueba tuvo los siguientes somponentes: un armazón de carga Modelo 311.31, un controlador Modelo 445, un accionador Modelo 204.41, y una celda de carga Modelo 3317 106 somersialmente disponible de Lebow Associates, In., Oak Park, Michigan. Usando el acsionador, los dos miembros estrusturales externos se desplazaron simultáneamente en una forma de onda sinusoidal a 0.5 Hertz durante 5 ciclos. El desplazamiento entre los dos miembros rígidos externos de un elemento amortiguador y el desplazamiento entre el miembro estructural central y uno de los miembros estrusturales externos se midió usando un transdustor de desplazamiento variable lineal Modelo GCD-121-1000 (LVDT) , comercialmente disponible de Schaevitz Engineering, Pennsauken, NJ. Las señales de salida de la selda de sarga y el LVDT se alimentaron a un sistema de adquisición de datos Modelo 420 de Nicolet comersialmente disponible de Nicolet Intrument Corporation, Madison, Wl, del sual se obtuvieron gráficas de fuerza-desplazamiento.

EJEMPLO El siguiente Ejemplo ilustra mejor pero no limita la presente invención. Todas las partes, porcentajes, relaciones, etc., en el Ejemplo y el resto de la especifisasión están en peso a menos que se especifique otra sosa.

EJEMPLO 1 Un amortiguador modular de la presente invensión ilustrado en la Figura 26a, Figura 26b, y Figura 26s se preparó somo sigue. Primero, se montaron dos elementos amortiguadores 1002, sada uno somprendiendo los miembros rígidos externos 1004 y 1009 y dos miembros rígidos externos 1008 estratifisados son tres sapas de material amortiguador 1006 y las sapas adhesivas 1003 entre todas interfases. Los dos miembros rígidos externos 1004 y 1009 fueron plasas de asero laminado en saliente de la American Iron and Steel Institute (ANSÍ) 1020. La primer placa del miembro rígido externo 1009 tuvo 24.00 pulgadas (610 mm) de longitud por 12.00 _ pulgadas (305 mm) de ancho por 0.470 pulgadas (11.9 mm) de espesor. Sobre cada extremo, se perforaron cuatro orificios para tornillo con un diámetro de 1 1/6 pulgadas (27 mm) igualmente separados 3 pulgadas (76.2 mm) en una hilera paralela al borde a lo ancho de la placa. El primero de esos orificios se localizó a una distancia de 1.50 pulgadas (38.1 mm) del borde longitudinal y 1.50 pulgadas (38.1 mm) del borde a lo ancho. La placa del segundo miembro rígido externo 1004 fue de 19.50 pulgadas (495 mm) de longitud por 12.00 pulgadas (305 mm) de ancho por 0.970 pulgadas (24.6 mm) de espesor. Sobre cada extremo de 1004, se perforaron cuatro orificios para tornillo roscados con un diámetro de 7/8 pulgadas (22.2 mm) igualmente separados 2.62 pulgadas (66.5 mm) en una fila paralela con los bordes a lo ancho de la plasa y biselados a 8 rossas por pulgada. El primero se esos orifisios se localizó a una distancia de 2.07 pulgadas (52.6 mm) del borde longitudinal y 1.50 pulgadas (38.1 mm) del borde a lo ancho. La superficie mayor doblada de cada lado rígido se aplanó a 0.005 pulgadas (0.127 mm) y tuvo una rugosidad medida de 63 micropulgadas (2.5 x 10"J mm) . Se usaron miembros rígidos externos de diferentes dimensiones, de modo que el miembro rígido 1009 podría extenderse más allá del miembro rígido externo 1004 para atornillar los miembros estructurales amortiguadores 1000, 1001, y 1028. La superficie plana, uniforme de las placas externas 1004 y 1009 se limpiaron con una solución desengrasante comersialmente disponible y se desbastaron para exponer una superficie de" metal lista para la unión. Los dos miembros rígidos internos 1008 fueron placas de acero laminadas en caliente de 12 pulgadas (305 mm) de ancho por 15 pulgadas (381 mm) de largo por 1/8 pulgadas (3.2 mm) de espesor AISI 1020. La superficie mayor de cada lado de cada miembro rigido se aplanó a 0.005 pulgadas (0.127 mm) y tuvo una rugosidad final medida de 62 micropulgadas (2.5 x 10"3 mm) . Las superficies planas, uniformes, de los miembros rígidos se limpiaron con una solución desengrasante comersialmente disponible y se desbastaron antes de la unión. Cada una de las tres sapas de material amortiguador de vibrasiones 1006 fueron de 0.53 pulgadas (13.5 mm) de espesor por 12 pulgadas (305 mm) de ansho por 15 pulgadas (381 mm) de largo. El material amortiguador usado fue SsotshdampMR SJ 2015X tipo 109 disponible de Minnesota Minning and Manufasturing Co., St. Paul, MN. Cada superficie mayor del material amortiguador viscoelástiso se texturizó son una almohadilla abrasiva antes de la unión. Un adhesivo epoxi de dos partes, Scotch-WeldMR Adhesivo DP-460, comercialmente disponible de Minnesota Minning and Manufacturing Co., St. Paul, MN, se mezcló y aplicó a la superficie limpia, desbastada de la primer placa de metal 1009 y a una de las superficies preparadas de la capa de material amortiguador de vibraciones 1006. La superficie recubierta con adhesivo de la capa amortiguadora se acopló a la superficie recubierta con adhesivo de la capa de metal para formar la capa adhesiva 1003. Se tuvo cuidado en evitar que se atrapara aire en la capa adhesiva. En forma similar, se formaron las uniones restantes entre las capas del elemento amortiguador restantes, agregando capa a la lámina hasta que se aplicó la segunda placa del miembro rígido externo 1004. Se tuvo cuidado en no exceder la vida de trabajo de epoxi durante este proceso. La lámina completa que contenía las capas como se ilustra en la Figura 26c se colocó en un dispositivo para mantener la alineación apropiada de las diferentes capas durante el curado del epoxi. El elemento amortiguador se presionó entonces hasta a aproximadamente 5 psi (3.5 x 104 Paséales) durante dos horas a aproximadamente 72°F (22°C) y una humedad relativa del 40%. Un tope de prensa losalizado en sada extremo entre los miembros rígidos externos extendidos 1004 y 1009 se solosó de modo que el espesor total del elemento amortiguador 1002 fuese de 3.37 pulgadas (85.6 mm) . Cada uno de los miembros estructurales externos 1000 y 1001 fue una viga acanalada estructural de 20.7 lb/ft (30.9 kg/m) de acero laminado en caliente AISI 1020 de 12 pulgadas (305 mm) de ansho por 37.62 (966 mm) de largo. Se sortó un ángulo de 45° en sada extremo de cada uno de esos miembros estructurales 1000 y 1001 como se ilustra en la Figura 26b. Se perforaron cuatro hileras de orificios en hileras paralelas al borde a lo ancho de los miembros estructurales 1000 y 1001 para acomodar los tornillos de unión 1010 y el tornillo de tope o reborde 1016. La primer hilera de orificios de tornillos de tope se localizó a 3.00 pulgadas (76.2 mm) del extremo angular del canal. Esos dos orificios de 13/16 pulgadas (20.6 mm) de diámetro se colocaron 7 pulgadas (179 mm) separados, comenzando a 2.50 pulgadas (63.5 mm) del borde longitudinal sobre ambas partes. La segunda hilera de orificios para tornillos de tope se localizó 32.12 pulgadas (816 mm) del extremo angulado de 1000 y 1001 con los dos orificios separados 7 pulgadas (179 mm) y a 2.5 pulgadas (63.5 mm) de cada borde longitudinal.

Adisionalmente, se solosó una hilera de orifisios para tornillo tanto a 7.06 pulgadas (179 mm) somo a 28.06 pulgadas (713 mm) entre el extremo angulado de 1000 y 1001 para asomodar los tornillos 1010. Cada una de esas hileras incluyó cuatro orificios de 1 1/16 pulgadas (27.0 mm) ae diámetro igualmente separados 2.26 pulgadas (66.5 mm) comenzando a 2.07 pulgadas (52.6 mm) del borde longitudinal en ambas partes. El miembro estructural central 1028 fue una placa laminada en caliente AISI 1020 de 12 pulgadas (305 mm) de ancho por 38.38 pulgadas (975 mm) de longitud por 1 pulgada (25.4 mm) de espesor son los mismos orifisios para tornillos que el primer miembro rígido externo dessrito aquí anteriormente. De manera adisional, se perforó una hilera de suatro orifisios de unión de selda de sarga de equipo de prueba son un diámetro de 1 1/16 pulgadas ( 27.0 mm) separados igualmente 1020 sobre un extremo 1028. Esos orificios se separaron 3 pulgadas (76.2 mm) , comenzando en un lugar a 1.37 pulgadas (34.8 mm) de un borde a lo ancho y 1.50 pulgadas (38.1 mm) del borde longitudinal. El miembro estructural 1028 también tuvo cuatro ranuras 1018 que sorren paralelas a los bordes longitudinales, que miden 1.03 pulgadas (26.2 mm) de ansho por 5.03 pulgadas (128 mm) de largo son 0.52 pulgadas (13.2 mm) de radio en cada extremo. Esas ranuras 1018 permitieron que los tornillos de tope 1016 se movieran con respecto a 1028 durante la operación del amortiguador. Dos de esas ranuras 1018 se centraron 7 pulgadas (178 mm) , comenzando a 2.50 pulgadas (63.5 mm) del borde longitudinal de 1028 y 3.5 pulgadas (88.9 mm) del borde a lo ancho opuesto a la hilera de orificio de unión de celda de carga 1020. Las otras dos ranuras 1018 fueron igualmente separadas 7 pulgadas (178 mm) y centradas comenzando a 29.12 pulgadas (740 mm) del centro del primer conjunto de ranuras 1018 y 2.50 pulgadas (63.5 mm) del borde longitudinal del miembro estructural 1028. Se fabricaron cuatro tornillos de tope con un diámetro de 1 pulgada (25.4) 1016 a partir de acero laminado en frío AISI 1018. La longitud total de cada tornillo fue de 10.23 pulgadas (260 mm) y la distancia entre las superficies de reborde fue de 7.74 pulgadas (197 mm) . Ambos extremos del tornillo de tope 1016 se roscaron a un diámetro de 3/4 pulgadas (19.1 mm) y 10 roscas por pulgadas para una distancia de 1.26 pulgadas (32.0 mm) a partir del extremo de tornillo. El amortiguador se montó de la siguiente manera. Un extremo de una placa de acero de 20.0 pulgadas (508 mm) por 15.50 pulgadas (394 mm) por 2 pulgadas (51 mm) de espesor 1022 se unió vía la soldadura 1030 al extremo no angulado del miembro estructural 1000 para proporcionar un reborde para unir el amortiguador al accionador de la máquina de prueba. Se perforaron cuatro orificios 1024 en esta placa de tope o reborde, cada uno localizado en una esquina de la placa a 2.25 pulgadas (57.2 mm) de cada borde. El reborde 1022 y el miembro estructural 1000 se colocaron de modo que el lado plano quedó 4.00 pulgadas (102 mm) separado 20.00 pulgadas (508 mm) del borde del reborde y centrado a través de la longitud de ese borde. El primer elemento amortiguador 1002 se colocó sobre el lado plano del miembro estructural externo 1000 que había sido soldado al reborde 1022. Los orificios para tornillos en el miembro rígido externo 1004 del elemento amortiguador se alinearon con los orificios para tornillos en 1000. Se insertaron tornillos de acero al sarbón Grado 5, 1010 de una pulgada (25.4 mm) de diámetro - 8 roscas/pulgada por 1.5 pulgadas (38 mm) de largo en los orificios para tornillo perforados en 1000, en los orificios para tornillos roscados en 1004, y se apretaron con una llave neumática. El siguiente miembro estructural central 1028 se colocó sobre el elemento amortiguador 1002 de modo que los orificios para tornillos estuviesen alineados. De igual modo, el segundo elemento amortiguador 1002 se colocó y alineó sobre 1028 con 1009 del segundo elemento 1002 colocado en contasto son 1028. Se usaron tornillos 1012 similares a aquellos dessritos anteriormente, pero que median 3 1/4 pulgadas (82.6 mm) de largo para asoplarse de manera holgada a los miembros rígidos externos 1009 y el miembro estrustural sentral 1028 son tuercas hexagonales de 1 pulgada (25.4 mm) 1014. Un tornillo de tope 1016, se insertó a través de cada ranura 1018 en 1028, a través del orificio para el tornillo de tope en el miembro 1000, colosado son una tuersa hexagonal de 3/4 pulgadas (19.1 mm) , y apretado en su lugar son una llave neumátisa. El segundo miembro estructural externo 1001 se colocó entonces sobre el segundo elemento amortiguador 1002 con su superficie plana en contacto con 1004 del segundo miembro amortiguador 1002 de modo que todos los orificios para tornillo se alinearon con los orificios de acoplamiento en el elemento amortiguador 1002 y los extremos roscados del tornillo de tope. Los tornillos 1010 y las tuercas hexagonales 1026 se agregaron y apretaron con una llave neumática. Todas las tuercas restantes 1014 se apretaron. Finalmente, el extremo del segundo miembro estructural externo 1001 que no estaba angulado se soldó a la placa de reborde o tope 1022 vía la soldadura 1032. El amortiguador modular se insertó en el equipo de prueba y se probó de acuerdo a la Prueba Dinámisa del Amortiguador dessrita aquí anteriormente. La prueba se efestuó a 70°F (21°C) . La amplitud de desplazamiento máxima fue de 0.3 pulgadas (7.6 mm) . El amortiguador disipó aproximadamente 30,000 lb-pulgada (3,500 N-m) en sada sislo. Los resultados de prueba se ilustran gráfisamente en las Figuras 21 y 22. La Figura 21 representa el desplazamiento entre los dos miembros rígidos externos de uno de los dos elementos amortiguadores frente a la fuerza en el amortiguador. La Figura 22 representa el desplazamiento entre el miembro estrustural sentral y un miembro estrustural externo frente a la fuerza en el amortiguador. El área en sada sirsuito elíptiso representa la energía disipada en un siclo de desplazamiento. Las Figuras 21 y 22 muestran circuitos de desplazamiento de fuerza y capacidad de disipación de energía similares. Esto indica que la conexión entre el elemento amortiguador y los miembros estructurales del amortiguador fue buena y no ocurrió deslizamiento para esta sondisión de prueba. Aunque la invensión ha sido descrita en conexión con las modalidades específicas, deberá entenderse que es capaz de modificasiones adicionales. Las reivindicaciones de la presente pretenden cubrir aquellas variaciones que un experto en la técnisa podrían resonoser somo equivalentes de lo que ha sido dessrito aquí. Se hase sonstar que son relación a esta fecha, el mejor método conosido por la solisitante para llevar a la prástisa la sitada invensión, es el sonvensional para la manufastura de los objetos a que la misma se refiere. Habiéndose dessrito la invensión, se reslama somo propiedad lo sontenido en las siguientes:

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un amortiguador modular, caracterizado porque comprende : dos o más miembros estructurales, en donde cada miembro estructural está unido a al menos un elemento amortiguador, en donde sada elemento amortiguador comprende independientemente: (i) dos miembros rígidos externos; (ii) al menos una capa de material amortiguador de vibraciones entre los miembros rígidos externos; en donde los miembros rígidos externos y los miembros estructurales tienen coeficientes de rigidez mayores que los de las capas de material amortiguador de vibraciones, en donde cada miembro estructural está unido a al menos otro miembro estructural vía un elemento amortiguador, y en donde los elementos amortiguadores están colosados de modo que la energía mecánica aplicada a los miembros estructurales amortiguadores es disipada al menos parsialmente por al menos un alimento amortiguador.

2. Un amortiguador modular, sarasterizado porque somprende : dos o más miembros estrusturales y al menos un primer elemento amortiguador; en donde sada elemento amortiguador somprende independientemente: (i) un miembro rígido externo; (ii) una sapa externa de material amortiguador de vibrasiones unida al miembro externo, en donde el miembro rígido externo y los miembros estrusturales tienen soefisientes de rigidez mayores que las sapas de material amortiguador de vibraciones; y en donde cada miembro estructural está unido a al menos otro miembro estructural vía al menos un elemento amortiguador, y en donde los elementos amortiguadores están colosados de modo que la energía mesánica aplicada a los miembros estructurales amortiguadores es disipada al menos parcialmente por al menos un elemento amortiguador.

3. El amortiguador modular de conformidad con la reivindicasión l'ó 2, sarasterizado porque uno o más miembros rígidos internos están solosados en el interior del elemento amortiguador, en donde sada miembro rigido en el elemento amortiguador está separado de otro miembro rígido por al menos una sapa de material amortiguador de vibrasiones.

4. El amortiguador modular de conformidad con la reivindicasión 1 ó 2, saracterizado porque al menos un miembro rígido de cada elemento amortiguador está separado de la capa del material amortiguador de vibraciones por una capa de adhesivo.

5. El amortiguador modular de conformidad con la reivindicación 1 6 2, caracterizado porque los elementos amortiguadores están unidos a los miembros estructurales vía medios de unión selecsionados del grupo que consiste de tornillos o pernos, pasadores, soldadura, adhesivos, carasterísticas de superficie de enclavamiento y combinasiones de los mismos.

6. El amortiguador modular de sonformidad con la reivindicasión 1 ó la reivindisación 2, caracterizado porque el elemento amortiguador tiene capas de material amortiguador de vibraciones con espesores de aproximadamente 1.5 mm hasta aproximadamente 127 mm.

7. El amortiguador modular de conformidad con la reivindicasión 1 ó la reivindicasión 2, saracterizado porque los miembros estructurales se selecsionan del grupo que sonsiste de vigas en I, vigas en T, vigas acanaladas, ángulos, placas de metal planas, y tubos.

8. El amortiguador modular de conformidad con la reivindicasión 1 ó la reivindisasión 2, sarasterizado porque los miembros rígidos del elemento amortiguador se seleccionan del grupo que consiste de barras, varillas, placas, vigas en I, vigas en T, vigas acanaladas, ángulos, placas de metal planas, y secciones de tubo.

9. El amortiguador modular de conformidad con la reivindicasión 1 ó la reivindicación 2, carasterizado porque los miembros estrusturales, y los miembros rígidos tienen un coeficiente de rigidez al menos aproximadamente 10 veces más grande que el de las capas de material amortiguador de vibraciones.

10. El amortiguador modular de conformidad con la reivindicasión 1 ó 2, sarasterizado porque 2 o más de los elementos amortiguadores están apilados y unidos entre sí.

11. Uña estrustura, sarasterizada porque tiene al menos un amortiguador modular de sonformidad son la reivindisasión 1 o la reivindicación 2 incorporado en ella.

12. La estructura de conformidad son la reivindicación 11, caracterizada porque el amortiguador modular está unido vía sus miembros estructurales a los miembros estructurales secundarios de la estructura.

13. La estructura de conformidad con la reivindicasión 11, caracterizada porque el amortiguador modular está unido vía sus miembros estructurales a los miembros estructurales primarios de la estructura.