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En este trabajo se emplearon distintos métodos de correlación modal para detectar daño estructural en marcos planos y en la estructura de un puente; el daño fue representado como pérdida de rigidez en los elementos. La metodología aquí presentada, dependiente de la información de parámetros modales (modos de vibrar de la estructura), presenta como limitación que no dan una medida cuantitativa de la magnitud del daño.

 

 

 

 

En aplicaciones reales, debido a que los parámetros son obtenidos a través de mediciones limitadas, y pocos modos son estimados, en este trabajo se emplearon solo los primeros modos de las estructuras estudiadas, a fin de intentar representar una visión más real del problema. Además, en la presencia de errores de modelación, casi inevitables, así como ruido en la información experimental, algunos modelos de la estructura erróneos podrían tener parámetros modales más cercanos a los estimados que el modelo real sujeto al estado de daño.

 

Este trabajo ha mostrado la aplicabilidad de éstos métodos, resumiéndose los resultados de esta forma. Para el caso del marco de Biggs, modelado como estructura de cortante, se aprecia que aunque los periodos de vibración cambian significativamente entre un estado de daño y el modelo sin daño, esto no es un parámetro para identificar la severidad del daño representado.

 

Los métodos MAC, IMAC y POC no son capaces de identificar a los casos de daño más severos (que son los que presentan daño en el primer entrepiso), los tres detectan al tercer modo como el mas afectado. En el caso del CoMAC y del ECoMAC, en algunos casos son capaces de identificar al entrepiso mas dañado, pero no son capaces de representar la magnitud del daño.

 

Lo anterior puede atribuirse a las características de una estructura de cortante, la formulación de la matriz de rigideces presenta una contribución para un grado de libertad en específico, por ejemplo para el primer piso, contribuye la rigidez del piso inferior y del superior; así que en este caso el daño que se detecta es indistinto para una columna por debajo o por arriba de ese nivel.

 

En el caso del mismo marco, pero modelado como estructura de flexión, los métodos MAC, IMAC y POC siguen sin ser capaces de detectar a los casos más severos; mientras que el CoMAC y el ECoMAC no se vuelven más sensibles, no detectan mas casos correctamente. En este caso, también existe contribución de rigideces entre los entrepisos.

 

Para el caso del marco STC los resultados muestran que aunque los periodos de vibración no cambian tan abruptamente entre un estado sin daño y los estados con daño, lo cual no daría un parámetro para pensar en la existencia de daño (y en algunos casos severo) existe. Los métodos MAC, IMAC y POC son capaces de detectar a los casos más severos (los que presentan daño en los primeros niveles). Entre el CoMAC y el ECoMAC, el segundo es más sensible ya que detecta mas casos de daño correctamente.

 

En este modelo se presenta la peculiaridad (a diferencia del marco de Biggs) de que el daño es simulado no solo en columnas, sino también en trabes. Y por la formulación en la contribución de rigideces, es un tanto difícil para los métodos (sobre todo aquellos que hacen la correlación por grado de libertad) identificar al entrepiso dañado; esto debido a que las masas se modelaron concentradas, los métodos consideran igual una trabe dañada en el piso o una columna dañada en el entrepiso inferior. Tendría que discretizarse la masa, tener información de más grados de libertad para ver si los métodos son capaces de identificar correctamente la localización del daño.

 

En cuanto a la estructura del puente, se validó un modelo empleando los métodos de correlación; ya que ésta parte revestía una importancia preponderante en el proceso completo de la detección de daño. El MAC y el IMAC muestran una buena correlación, con errores del orden del 2%, esto nos da una visión global de la exactitud de los modelos; mientras que el CoMAC y el ECoMAC presentan una visión punto por punto (grados de libertad). Para ningún método se presentaba una discrepancia mayor al 5%, por lo que se considero adecuado el tercer modelo para representar a la estructura. Cabe hace notar, que aunque, pudo haberse escogido un modelo más sencillo o más complicado que representara la respuesta del puente, se buscó uno que fuera sencillo, pero que a su vez, permitiera el modelaje del daño.

 

Para la detección de daño en este modelo, los métodos MAC, IMAC y POC son capaces de detectar daño desde el primer estado (D1), pero se hace completamente evidente hasta el cuarto estado (D4), sobre todo si revisan las magnitudes de los errores calculados. Los tres métodos detectan al segundo modo como el más afectado.

 

Esto es atribuible a que estos métodos efectúan la correlación de manera global (entre modos) y a que los modos dañados son muy parecidos a los modos sin daño. Estos métodos dependen directamente de la forma modal que se evalúe; para obtener resultados adecuados con estos métodos, es necesario que el daño afecte al modo medido.

 

En el caso del método CoMAC, este es capaz de detectar el daño correctamente hasta el último estado (D4); no así el ECoMAC que es capaz de detectarlo desde el segundo estado (D2). Además, este último método representa, cualitativamente, la diferencia en la severidad del daño (manifestándose en la magnitud del error calculado para cada estado de daño).

 

Los resultados de este trabajo están basados en pocos modos de vibración, los tres primeros para el marco de Biggs, cuatro para el marco STC y tres para el puente. En parte, para que sean más representativos los resultados de lo que se puede obtener en una estructura real, y además; porque en el proceso se emplearon mas modos (10 para el marco STC y 6 para el puente), encontrándose que los resultados no se afectaban de manera significativa.

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