La fracción crítica de amortiguamiento es una medida adimensional que describe la cantidad de energía que un sistema disipa en relación con la energía total almacenada durante un ciclo de vibración. Se utiliza ampliamente en análisis dinámico de sistemas mecánicos y estructuras, incluyendo geotecnia sísmica.
Concepto técnico
- Amortiguamiento crítico: Es el nivel de amortiguamiento necesario para que un sistema dinámico vuelva a su posición de equilibrio sin oscilaciones tras ser perturbado.
- Fracción crítica: Es la proporción del amortiguamiento real (C) con respecto al amortiguamiento crítico (Cc):
ξ = C / Cc
donde:
-
- ξ es la fracción crítica de amortiguamiento.
- C es el coeficiente de amortiguamiento real del sistema.
- Cc es el coeficiente de amortiguamiento crítico calculado según las propiedades del sistema.
Valores típicos en geotecnia
En geotecnia sísmica, los valores de la fracción crítica de amortiguamiento varían según el tipo de suelo o material:
- Suelos de grano grueso (arenas): ξ ≈ 2-5%.
- Suelos de grano fino (arcillas): ξ ≈ 3-10%.
- Rocas y materiales más rígidos: ξ ≈ 0.5-2%.
Aplicaciones prácticas
La fracción crítica de amortiguamiento se usa en:
- Diseño de estructuras: Para calcular cómo la energía sísmica afecta cimientos y estructuras.
- Modelos dinámicos: En análisis de respuesta sísmica para evaluar amplificaciones de vibración en el suelo.
- Interpretación de ensayos de campo: Como ensayos de vibración de pilares o resonancia de suelos, donde el damping se calcula para predecir comportamientos bajo cargas cíclicas o dinámicas.
Su correcta estimación es crucial para evaluar la estabilidad sísmica y diseñar medidas de mitigación.