Análisis dinámico experimental de edificios esbeltos

Es conocido que la variacion del comportamiento dinamico de las estructuras puede ser empleado dentro de un sistema de monitorizacion de su integridad estructural. Asi, este estudio tiene como objetivo comprender el comportamiento dinamico de edificios esbeltos, frente a diferentes agentes ambientales como la temperatura y/o direccion y velocidad del viento. En el marco de esta investigacion, se estudian dos edificios: la Torre de la ETSI (Escuela Tecnica Superior de Ingenieros) de Caminos, Canales y Puertos de la UPM (Universidad Politecnica de Madrid) y un edificio de viviendas situado en la calle de Arturo Soria de Madrid. Los datos medioambientales antes mencionados, se registraron con sendas estacionales meteorologicas situadas en las azoteas de ambos edificios. Se realiza el analisis modal operacional de ambas estructuras. Este analisis se realiza a partir de las mediciones de las aceleraciones ante excitaciones ambientales, es un analisis basado solo en la respuesta de la estructura. Por tanto, no es necesario interrumpir el funcionamiento en servicio de la instalacion, obteniendo su comportamientos en este estado. A partir de este analisis, se obtienen las frecuencias naturales, los amortiguamientos modales y las formas modales. Asi, en este trabajo se ha estudiado la relacion existente entre la variacion en la estimacion de las frecuencias naturales y la variacion de los agentes ambientales (fundamentalmente la temperatura). Los ensayos dinamicos en los dos edificios mencionados anteriormente, se han realizado utilizando acelerometros de alta sensibilidad sincronizados inalambricamente, lo cual ha simplificado el trabajo experimental si lo comparamos con los sistemas tradicionales. Como resultado del trabajo realizado se pueden destacar los siguientes puntos: (i) se ha visto que con el equipamiento disponible se pueden realizar analisis dinamicos de edificios, (ii) se ha mejorado el conocimiento dinamico de estas estructuras, y (iii) se ha visto la importancia que pueden tener los agentes ambientales dependiendo por un lado del tipo estructura del edificio. A partir del trabajo, se podrian actualizar modelos matematicos que sirvan para la prediccion de danos en las estructuras, y por otro, se podran eliminar los efectos de los agentes ambientales, lo cual es un punto vital si se quiere emplear los parametros modales para el calculo de indices de dano. La aplicacion de este tipo de investigacion ayudara a tener una informacion mayor sobre el comportamiento de las estructuras y asi, en el futuro, poder realizar distintos tipos de procesos, como la formulacion de modelos matematicos que reflejen con mayor fidelidad el comportamiento real. De esta forma, la monitorizacion de los agentes medioambientales permitiran valorar la influencia de estas variaciones sobre la estructura pudiendose eliminar estos efectos. Con ello, se mejora la incertidumbre en la variacion de frecuencias que puede ser utilizada como un sistema de activacion de alarmas frente a la deteccion de danos estructurales. It is known that the variation of the dynamic behavior of structures can be used within a system to monitor structural integrity. So, this study aims to understand the dynamic behavior of slender buildings, against different environmental agents such as temperature and / or wind direction and velocity. As part of this investigation, two buildings are studied: the ETSI's (Escuela Tecnica Superior de Ingenieros) main tower of Escuela de Caminos, Canales y Puertos of UPM (Universidad Politecnica de Madrid) and a residential building located in the streets Arturo Soria Madrid. The environmental data were recorded with weather stations located on the roof of both buildings. In both structures a modal operational analysis has been carried out. This analysis is performed from the measurements of the acceleration to the environmental excitation, this analysis is based only on the response of the structure. Therefore, it is not necessary to interrupt the operation of the structure, getting its behavior in this state. From this analysis, the natural frequencies, modal damping and mode shapes are obtained. So, in this work we have studied the existing relationship between the variation in the estimate of the natural frequencies and the variation of environmental agents (mainly temperature). The dynamic tests in the two buildings mentioned above, have been made using high-sensitivity accelerometers wirelessly synchronized, which has simplified the experimental work when compared to traditional systems. As a result of work performed can highlight the following points: (i) it has been found that with the available equipment can perform dynamic analysis of buildings, (ii) has improved dynamic knowledge of these structures, and, (iii) can be seen the potential importance of environmental agents depending on the type of building structure. From the work, mathematical models can be updated that serve to prediction of damage to structures, and on the other side, may eliminate the effects of environmental agents, which is a vital point if you want to use the modal parameters for calculating damage ratings. The application of this type of research will help to have more information about the behavior of structures and so, in the future, conduct various processes, as the formulation of mathematical models that reflect more accurately an actual behavior. In this way the monitoring of environmental agents will allow evaluate the influence of these variations on the structure being possible eliminate these effects. Thereby, improvement the uncertainty in the frequencies variation that can be used as an alarm activation system from detection of structural damage.