Estimación de propiedades modales mediante el uso de funciones de transmisibilidad

Abstract

Este estudio presenta la implementación de una metodología desarrollada recientemente y que asegura la identificación de parámetros modales (frecuencia, amortiguamiento y forma modal), bajo el concepto de funciones de transmisibilidad. Esta técnica está concebida para ser implementada en un contexto tipo OMA (Output Modal Analysis), esto significa que no hay necesidad de determinar el input asociado a un sistema, permitiendo así realizar estimaciones durante el régimen operacional de una estructura. La principal ventaja de este método yace en la ausencia de suposiciones respecto a la naturaleza de la excitación, lo cual es un factor común en la mayoría de los métodos tipo OMA, donde regularmente se asume la solicitación como un proceso estocástico de ruido blanco. Para llevar a cabo este trabajo se analizaron los diversos aportes realizados hasta la fecha, de tal forma de generar una metodología clara y eficiente para la detección de parámetros modales. Esto involucra tanto a las funciones de transmisibilidad, así como los estimadores paramétricos que pueden ser empleados sobre dichas funciones para extraer la información modal. Considerando los diversos experimentos realizados en cada uno de los estudios relativos al concepto de transmisibilidad, se intentó extrapolar el uso del método a una estructura de tipo civil, y por lo tanto de gran envergadura, contrariamente a lo desarrollado en la mayoría de los estudios previos, donde se ha aplicado la metodología a estructuras/componentes menores relacionados a la industria automotriz, así como aeroespacial. Para poder realizar lo anterior, se utilizaron los registros de aceleraciones existentes del monitoreo continuo del edificio Torre Central, ubicado en las dependencias de facultad de Ingeniería de la Universidad de Chile. Tomando en cuenta el requisito principal del método, el cual corresponde a identificar más de una condición de carga presente en la estructura, se estudió la factibilidad de considerar el conjunto de respuestas frente a solicitaciones sísmicas, uso diurno y nocturno, resultando lo suficientemente distintas en su distribución espacial, y por lo tanto útiles, para llevar a cabo el proceso de identificación de manera satisfactoria. Los resultados muestran que el uso de funciones de transmisibilidad sólo permite conocer de manera confiable valores frecuencias naturales amortiguadas y las formas modales respectivas. La combinación de escenarios de carga con distinto nivel de excitación impide asegurar invarianza en el tiempo para sistemas cuyo nivel de amortiguamiento dependa del nivel de respuesta que éstos experimenten.