Distribución de sensores en edificios para el cálculo de la deriva entre piso y las fuerzas basales sísmicas

Abstract

La instrumentación en los edificios de zonas altamente sísmicas permite a interesados obtener información acerca de la deriva y fuerzas basales de estos durante el sismo, la cual, es de gran utilidad para la verificación de supuestos normativos y una constante mejora continua e, incluso, podría alertar de un eventual deterioro de la estructura. Sin embargo, es costoso tener sensores en toda su altura, por lo que se debe estudiar cuál es la precisión que se puede alcanzar en dichos parámetros con una cantidad limitada. La presente investigación se basa en la generación de sensores virtuales a partir de la información derivada de sensores existentes mediante dos tipos de interpolación, verificando la precisión alcanzada para diversas cantidades y distribuciones de dichos sensores. El estudio se divide en dos análisis: cuatro modelos planos de corte que difieren en la cantidad de pisos y cinco modelos tridimensionales de estructuras reales chilenas. Para ello se consideran diversos registros de seis sismos de magnitud considerable ocurridos en el país. La metodología consiste en la comparación de la respuesta real de los modelos con la respuesta obtenida de interpolaciones lineales y cúbicas para distintas cantidades y distribuciones de sensores, definiendo como parámetro de comparación la relación de deriva entre piso máxima, el corte basal y el momento volcante. En modelos planos se logran errores aceptables instrumentando un 40 % del edificio para los tres parámetros, independiente de la distribución. Sin embargo, una menor instrumentación con distribuciones espaciadas también logra dar una buena aproximación. Priorizar la zona inferior de los modelos entrega mejores respuestas para la deriva, mientras que la zona superior da un mejor resultado para el cortante y volcante. En modelos tridimensionales basta instrumentar un 30 % del edificio y, análogamente, cantidades menores pero espaciadas entregan buenos resultados. Ahora bien, cambios en la geometría o simetría de los edificios afectan en las aproximaciones, por lo que en dichas zonas se debe priorizar la instrumentación sin descuidar la del resto del edificio.