PLATAFORMA DE MEDICIÓN DE CORTE BASAL PARA ESTRUCTURAS A ESCALA REDUCIDA

El presente trabajo se realizó en el Laboratorio de Ing. Sismorresistente del Departamento de Obras Civiles de la UTFSM, y tuvo como objetivo diseñar y construir una plataforma de medición directa para el corte basal que se genera en los modelos a escala al ser sometidos a movimientos sísmicos en la mesa de simulación del laboratorio. El gran peso del lastre que se coloca sobre los modelos, conlleva importantes fuerzas de roce que interfieren la medición de la fuerza en la horizontal, el trabajo se centró entonces en solucionar este problemaLo usual en el Laboratorio Sismorresistente es medir el corte basal en forma indirecta, a partir de la aceleración de la masa del modelo, determinada mediante acelerómetros o por derivación numérica de los desplazamientos medidos por transductores tipo LVDT. En realidad, aunque existe un par de sensores para la medición directa del corte basal desarrollados en el mismo laboratorio, éstos tienen poca capacidad y son difíciles de usar.La plataforma de medición posee una matriz de perforaciones roscadas para fijar sobre ella los modelos a ensayar y está posicionada sobre un conjunto de bielas birrotuladas, con muy poco roce, las cuales tienen integrado un transductor de fuerza en su parte intermedia. Las lecturas de todos estos instrumentos se ingresan a un sistema de adquisición de datos de alta velocidad y muestreo simultáneo, el cual las transfiere al computador donde a partir de ellas, se calcula el corte basal, el momento volcante y otras variables de interés.Para probar la plataforma se utilizaron distintas estructuras representativas construidas con perfilería metálica a escala 1/10, algunas aisladas sísmicamente. Las pruebas fueron realizadas con registros de terremotos reales escalados y movimientos basales senoidales. Se realizaron también ensayos estáticos con la estructura sometida a fuerzas externas. En los ensayos se midieron fuerzas y aceleraciones en diversos puntos de la estructura aparte de las fuerzas de los transductores incorporados en la plataforma. El cruce de la información verificó que el corte y momento basal estaban siendo determinados correctamente.El sistema permitió medir fácilmente el corte basal y momento volcante de la estructura sometida a prueba, aun soportando elevadas cargas verticales. Además la flexibilidad del diseño permitió instalar y sustituir fácilmente los diversos componentes según fuera necesario.
 The objectives of this work were designing and constructing a base shear measurement system for scale models to be used on the shaking table of the Earthquake Simulation Laboratory at UTFSM.The system consists of a rigid platform positioned on a set of steel rods oriented in different directions. Each rod has an accurate force transducer incorporated near its middle part and low friction hinges at its ends. The platform has a matrix of threaded holes which allow to grab firmly the model test at the desired position. Also, there is a base plate which keeps all components together and allows the easy installation or uninstallation of the system on the shaking table.Weight of massive lead ballast pieces placed on models, entails important friction forces that interfere with horizontal force measurements. One of the main concerns of this work was to keep friction forces low enough to minimize the problem.Several 1/10 scale metal structures, some of them seismically isolated, were used for testing the platform. The tests were performed under scaled earthquakes records and sinusoidal base movements. Signals from force transducers and other instruments were entered into a high speed data acquisition system (with simultaneous sampling and hold), and then transferred to a computer, where base shear, overturning moment and other variables of interest were calculated. Forces and accelerations were also measured in other places of the structure. Cross checking of all the information yielded that base shear and base moment were being determined correctly.The system developed in this work allowed accurate measurements of base shear and overturning moment even under large vertical loads. Furthermore, the flexibility of its design made possible to change components easily, according to tests requirements.