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Validación en superestructuras de puentes y estructuras de infraestructuras
Análisis de la dinámica estructural mediante un sistema de control modal
La creciente presión sobre las infraestructuras lleva a la necesidad de investigar y evaluar las estructuras existentes, como los puentes, en lo que respecta a la seguridad y la vida útil resultante. Se necesitan soluciones fiables, técnicamente viables y económicas para la monitorización metrológica con el fin de garantizar la seguridad estructural y la idoneidad para el propósito. Este es el requisito previo clave para obtener información significativa sobre los procesos de daños y las propiedades estructurales actuales.
El modelo metrológico de un sistema de monitorización basado en los modos para superestructuras de puentes se está desarrollando en el Instituto de Hormigón Reforzado y Materiales de Construcción del KIT (Instituto Tecnológico de Karlsruhe) como parte del proyecto de cooperación ZIM "Desarrollo de un sistema para el análisis de daños basado en los modos y la monitorización de superestructuras de puentes". Como todas las estructuras, los puentes presentan características de vibración cuando se excitan, que pueden describirse mediante parámetros modales como las frecuencias propias y los modos propios.
La consideración básica para un sistema de monitorización basado en los modos es que los procesos de daño van acompañados de cambios de rigidez en la estructura, que a su vez conducen a cambios medibles en los parámetros modales. Los parámetros modales, las frecuencias propias y los modos propios pueden medirse y caracterizarse para obtener información detallada sobre el estado del puente, su capacidad de carga y la vida útil restante.
En el Instituto de Investigación y Pruebas de Materiales de Karlsruhe, dirigido por Mareike Kohm, se realizaron pruebas a nivel de componentes para verificar y probar experimentalmente un sistema de monitorización basado en los modos. Una viga simple de hormigón armado de 6,5 metros de longitud sirvió de modelo simplificado para simular un puente. Al principio del experimento, la viga de hormigón armado estaba totalmente intacta y fue dañada paso a paso durante las investigaciones por un cilindro hidráulico de trayectoria controlada.
La formación de grietas incrementales se produjo como resultado de la tensión de flexión céntrica en la viga de hormigón armado. Esto se documentó para su posterior evaluación tanto manual como con el sistema de medición óptica GOM Aramis. Se registraron las historias temporales de aceleración en 25 puntos de medición utilizando acelerómetros basados en MEMS de Semex-Engcon para las pruebas metrológicas y la verificación de los parámetros modales. El vibrómetro multipunto Polytec con 27 cabezas sensoras en 4 unidades ópticas se utilizó para los mismos 25 puntos de medición y 2 puntos de medición adicionales en los ejes de apoyo para comprobar y verificar los resultados metrológicos de los acelerómetros.
Lea el artículo completo en la revista web de Polytec.
