Identificación de las propiedades dinámicas de un estanque de nivel de agua variable

Abstract

El presente trabajo está orientado en la implementación y validación de la técnica de análisis SMFDD (Seismic Modal Frequency Domain Descomposition) a través de pequeñas ventanas de tiempo, el cual se propone como una técnica de identificación de la variación de las propiedades dinámicas de estructuras a través del tiempo, que es especialmente útil para estructuras que presentan modos de frecuencias cercanas. Para comprobar la fiabilidad del método, se realiza un ensayo experimental a escala de un estanque semicilíndrico que permite almacenar líquidos, el cual es vaciado durante el tiempo y excitado en su base por registros de aceleraciones en dos direcciones del tipo aleatorios independientes a través del uso de una mesa vibradora, generando como consecuencia la variación de sus frecuencias naturales a medida que este es vaciado. Además, al ser una estructura simétrica presenta modos perpendiculares con frecuencias de valores cercanos. De esta forma, se implementa el algoritmo SMFDD (Seismic Modal Frequency Domain Descomposition) por pequeñas ventanas de tiempo en el programa Matlab, el cual es empleado para estimar la variación de las propiedades dinámicas de la estructura ensayada. La validación del método se comprueba de la alta correlación que se obtiene con la identificación realizada al usar otras técnicas de identificación aplicadas a los mismos registros y cuando el estanque contiene diversos niveles de líquido invariables en el tiempo, tales como ITD (Ibrahim Time Domain), DSI por pequeñas ventanas de tiempo (Deterministic-Stochastic Subspace Identification), Espectrograma (STFT) y tfTF (función de transferencia por pequeñas ventanas de tiempo). La ventaja de emplear SMFDD por pequeñas ventanas de tiempo radica en que la metodología, al usar múltiples sensores como inputs y outputs, permite desagregar y descomponer directamente la respuesta modal, identificando con mayor eficacia los modos de frecuencias similares (o idénticas), siendo de esta forma un avance en técnicas de identificación de estructuras con métodos tiempo-frecuencia. Observándose, que el método SMFDD por pequeñas ventanas permite obtener un tfTF para cada modo en forma independiente. Se comprobó que mediante la técnica SMFDD por pequeñas ventanas se logra definir correctamente las frecuencias fundamentales y formas modales a través del tiempo, encontrándose la existencia de dos modos perpendiculares (de frecuencias variables) que dominan el movimiento sísmico del estanque estudiado.