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Aplicación de técnicas de monitoreo estructural para la evaluación de propiedades dinámicas y daño en un modelo estructural

En la evaluación de estructuras existentes es usual determinar los parámetros dinámicos mediante modelos matemáticos (Etabs, Sap2000); en muchos casos, esta evaluación es suficiente si se cuenta con información necesaria y de buena calidad. Sin embargo, en otros casos, el comportamiento real de la estructura difiere considerablemente del modelo, como consecuencia de numerosas simplificaciones o de daños no visibles que afectan las propiedades dinámicas. Dentro de las simplificaciones encontramos, entre otras, que no se considera la interacción de la estructura con los elementos no estructurales, la rotación relativa en los nudos o el factor de zona rígida, el giro de la cimentación, que se considera que las conexiones entre elementos y la conexión a la cimentación son completamente rígidas, además de deficiencias constructivas difíciles de cuantificar y de estimar su impacto en el comportamiento dinámico de la estructura. Por otro lado, si se requiere hacer una estimación del daño es usual utilizar metodologías cualitativas que se basan en la inspección visual dependiendo en gran medida del criterio del evaluador, obteniendo resultados algunas veces subjetivos. Estas razones hacen necesario el desarrollo de metodologías para determinar experimentalmente y de manera no invasiva las propiedades dinámicas de una edificación, de tal manera que puedan utilizarse para la calibración de modelos de elementos finitos, o como medida directa para estimar el daño o el estado general de una estructura. Hace ya varias décadas surgió una metodología basada en técnicas de procesamiento de señales para estimar propiedades dinámicas a partir de la medición de diferentes parámetros de respuesta. A eso se le conoce como monitoreo estructural o monitoreo de salud estructural. Con el tiempo, esta metodología se ha implementado tanto para la estimación puntual de propiedades dinámicas, como para el monitoreo en tiempo real de esas mismas propiedades, de tal manera que se puede estimar cómo varia el comportamiento en el tiempo debido al deterioro normal o a eventos como sobrecargas o terremotos; así, comparando valores antes y después del evento se puede estimar el daño, en caso de que exista esta información, o se puede utilizar información de modelos de elementos finitos como línea base. Así mismo, en ocasiones se requiere una estimación de daño más rápida, como en las evaluaciones post – sismo, en las que a partir de la inspección de elementos estructurales se deben establecer daños locales y un daño global con el fin de tomar decisiones sobre la necesidad de evaluación adicional, o sobre la habitabilidad de la edificación. Con el fin de contribuir con herramientas que permitan la evaluación del daño estructural, este trabajo propone evaluar algunas de las metodologías comunes de monitoreo estructural y de estimación de daño basada en los cambios en las propiedades evaluadas a partir del monitoreo sobre un modelo a escala reducida.