Estudios recientes han demostrado que las propiedades modales de diversas estructuras
varían en función de cambios ambientales. Un ejemplo muy estudiado, es el caso del edificio
de la biblioteca Millikan del Instituto Técnológico de California (Caltech). En este edificio se
ha observado una sensibilidad importante de las frecuencias ante eventos metereológicos,
encontrándose variaciones del 3% durante lluvias, un aumento de hasta 2% ante altas
temperaturas y una variación diaria del 2%. Estas variaciones presentan una dificultad a
los sistemas automáticos que intentan reportar el daño o perturbaciones anormales de una
estructura en tiempo real.
El presente trabajo tiene como objetivo la identificación de los parámetros modales
del edificio de la Cámara Chilena de la Construcción a través del registro continuo de
vibraciones, y el análisis de su variación en función de variables metereológicas.
La primera etapa de este trabajo fue la validación del método de identificación utilizado,
Subespacio Estocástico, en un modelo computacional del edificio. Se ingresaron al modelo
10 registros artificiales de aceleración de ruido blanco en la base. De este procedimiento
se concluye que los resultados de las frecuencias identificadas son bastante precisos, con
errores menores a 0.5%; en cambio el amortiguamiento presenta una gran sensibilidad,
con errores de hasta un 52%.
Para el proceso de identificación en el edificio, se midieron aceleraciones durante 7
meses continuos. De todo el período de tiempo, se seleccionaron los primeros 10 minutos
de cada hora y se identificaron las primeras 7 frecuencias y sus respectivas razones de
amortiguamiento. Para este caso los valores de las frecuencias presentan una variación
moderada (2.1% hasta 6.7%), en contraste con el amortiguamiento, que sufre grandes
variaciones (168% hasta 264%) en relación al valor medio.
Para el modo 1, que corresponde al caso con menor variación, un 99.9% de la muestra
tiene valores en frecuencia en el rango 1.004 Hz y 1.026 Hz, con media de 1.015 Hz. La
variación con respecto a la media es de 2.1%. Para esta frecuencia el amortiguamiento
está comprendido en el rango 0.20% y 1.56%, con media de 0.67%. Para el modo 6,
que corresponde al caso con mayor variación, un 99.9% de la muestra tiene valores en
frecuencia en el rango 3.761 Hz y 4.020 Hz, con media de 3.895 Hz. La variación con
respecto a la media es de 6.7%. Para esta frecuencia el amortiguamiento está comprendido
en el rango 0.32% y 3.09%, con media de 1.05%.
Posteriormente, se analizó en conjunto los parámetros modales y variables
metereológicas. Se observa que las frecuencias estudiadas son afectadas por parámetros
climáticos, principalmente, temperatura y precipitación. Todas las frecuencias analizadas
presentas ciclos diarios de similar comportamiento a los ciclos de temperatura. Durante
24 horas continuas de un ciclo normal de temperatura y sin precitaciones por ejemplo, la
frecuencia asociada al modo 6 tuvo una variación de 7% con respecto a los valores mínimos
y máximos identificados en esas 24 horas.
En el caso de precipitaciones, éstas tienen una influencia en las frecuencias
predominantes de la estructura. En un caso se observó que las frecuencias aumentaron
en 1.2%. La variación de la frecuencia comienza casi inmediatamente al iniciarse la lluvia, aumentando su valor durante las precipitaciones y luego comienzan a disminuir
paulatinamente hasta el sexto día.
Del presente estudio se concluye que las frecuencias modales analizadas varían en
promedio 4% debido a factores ambientales. El fenómeno metereológico que más influye
en la variación de la frecuencia es la temperatura.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/103100 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Lazcano Corvalán, Patricio Andrés |
| Contributors | Boroschek Krauskopf, Rubén, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Ingeniería Civil, Guendelman Bedrack, Tomás, Lagos Contreras, René |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/ |
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