Evaluación de vibraciones en el diagnóstico de estructurasEstudio de comportamiento de estructuras en deterioro

Resumen

La respuesta dinámica de una estructura a lo largo de su vida útil varia debido al deterioro causado por diferentes factores, siendo los agentes ambientales y las cargas los causantes principales de degradación. Las acciones dinámicas representan uno de los mayores causantes de daño, evidenciado en fenómenos fatiga, microfisuración, agrietamiento, plastificación, desprendimiento y hasta colapso. Este daño puede ser usualmente mínimo para cargas de servicio y severo para el caso de cargas dinámicas extraordinarias de alta intensidad (impactos, sismos, explosiones, viento fuerte). La interacción entre las acciones y la respuesta también puede ocasionar daños importantes como en el caso de cargas moderadas de servicio con amplificación de la respuesta por fenómenos de resonancia. En la práctica, la evaluación del estado de las estructuras se basa principalmente en observaciones visuales y se describe mediante índices subjetivos que no permiten un diagnóstico preciso del comportamiento, la capacidad de servicio y la seguridad. Una evaluación confiable del comportamiento dinámico de una estructura depende de información cuantitativa más que cualitativa, por lo que, existe actualmente una necesidad para desarrollar metodologías de diagnóstico que incluyan parámetros de cuantificación de daño basados en pruebas directas de la respuesta vibratoria. Dentro de la gestión de infraestructura, un proceso más objetivo y confiable para la evaluación y cuantificación del estado de deterioro de las estructuras es requerido para ser utilizado en inspecciones rutinarias dirigidas al control, mantenimiento y rehabilitación. La presente tesis estudia las metodologías de evaluación experimental de la respuesta vibratoria aplicadas al diagnóstico de estructuras en deterioro, buscando prácticas estandarizadas de diagnóstico que determinen con confianza el grado de cumplimiento, deterioro o severidad del daño de una estructura, tanto para casos de carga extrema como para condiciones de operación normal. Las contribuciones fundamentales parten del estudio experimental de la degradación de las propiedades de un modelo estructural de laboratorio sometido a la acción de fuerzas dinámicas y se desarrollan ampliamente con la ejecución de dos investigaciones experimentales profundas de estructuras reales con un grado evidente de deterioro. Se comparan las técnicas de diagnóstico directo por inspección del daño contra las técnicas basadas en vibración. Diferentes formas de cuantificación del daño, el deterioro, la calidad y la incomodidad fueron propuestos. El desarrollo del trabajo doctoral parte de una síntesis de las bases y aplicaciones de la predicción, medición y análisis de las vibraciones en estructuras, enfocada a generar herramientas de diagnóstico para la implementación en pruebas rutinarias de evaluación para condiciones de servicio y de seguridad. En este sentido, se muestran ejemplos prácticos que ilustran de mejor manera los conceptos involucrados. Se describen las herramientas para la identificación de propiedades dinámicas y de cuantificación del daño basada en pruebas de vibración.