Metodos de identificacion modal en puentes atirantados caso de estudio: Puente Rayitos de Sol

Autores/as

  • Julio Alfredo León Deza Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú
  • Carlos Javier Melchor Placencia Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú
  • Víctor Sánchez Moya Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú

DOI:

https://doi.org/10.21754/tecnia.v32i2.1437

Palabras clave:

Análisis Modal experimental, Métodos de identificación Modal, Parámetros modales, Puente atirantado

Resumen

La estimación precisa de los parámetros modales de los puentes atirantados juega un papel clave en la evaluación de la seguridad de estas estructuras bajo cargas dinámicas como el tráfico, el viento y los terremotos. Además, la dificultad para excitar este tipo de estructura hace que las mediciones de vibraciones ambientales sean una fuente significativa de información para validar los modelos de elementos finitos tridimensionales completos desarrollados que se utilizan para evaluar la respuesta dinámica de este tipo de puentes. En este trabajo se seleccionó como caso de estudio el puente atirantado Rayitos de Sol. Para evaluar los parámetros modales del puente, se recolectaron datos de vibraciones ambientales de puntos estratégicos sobre la plataforma. Utilizando los datos registrados en campo, se llevaron a cabo y luego se compararon una serie de métodos de identificación de sistemas en el dominio del tiempo y la frecuencia. Los datos recopilados se analizaron en función de métodos de identificación only-output: selección de picos, descomposición del dominio de la frecuencia, identificación del subespacio estocástico, decremento aleatorio e identificación del dominio del tiempo de Ibrahim. El propósito de realizar diferentes análisis es examinar la eficacia y los límites de aplicabilidad de estas técnicas para abordar los desafíos específicos involucrados en la identificación modal de puentes por etapas. Para complementar el análisis de datos de vibraciones ambientales, el modelo de elementos finitos validado del puente se sometió a excitaciones ambientales artificiales para realizar una comparación exhaustiva de los métodos de identificación. En el desarrollo del modelo numérico, considerar la rigidez efectiva de los elementos de hormigón armado, así como modelar las condiciones de contorno correctas en las juntas de dilatación, fueron los principales factores para lograr una buena correlación con los parámetros modales medidos.

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Citas

[1] J. He y Z.-F. Fu, Modal Analysis, 1st ed. Butterwoth-Heinemann, Linacre House, Jordan Hill, Oxford, 2001.
[2] J. M. W. Brownjhon, P. Reynolds, S. K. Au, D. Hester y M. Bocian, “Experimental Modal Analysis of civil structures: State of the art”, in Proc. 7th Int. Conf. on Structural Health Monitoring of Intelligent Infrastructure SHMII 2015, Torino.
[3] R. J. Allemang y D. L. Brown, “Experimental Modal Analysis and Dynamic Component Synthesis”, Fly Dynamics Laboratory, Air Force Wright Aeronautical Laboratories, Final Technical Report, Ohio, 1987.
[4] S. Braun, D. J. Ewins y S. S. Ro, Encyclopedia of Vibration. 1st ed. Elsevier, Cornwall, UK, 2002.
[5] A. Cunha, E. Caetano, F. Magalhaes y C. Moutinho, “From Input-Output to Output-Only Modal Identification of Civil Engineering Structures”, SAMCO, Final Report, 2006.
[6] P. Gatti y V. Ferrari, Applied Structural and Mechanical Vibrations, 2º ed. E & FN Spon, USA, 2003.
[7] C. C. Chang, T. Y. P. Chang and Q. W. Zhang, “Ambient Vibration of Long-span Cable-Stayed Bridge”, J. Bridge Eng., vol. 6, Nº 1, pp. 46-53, 2001.
[8] W. X. Ren and X. L. Peng, “Baseline finite element modeling of a large span cable-stayed bridge through field ambient vibration tests”. J. compstruc, vol. 83, pp. 536-550, 2005.
[9] K. C. Lu, Y. Wang, J. P. Lynch, C. H. Loh, Y. J. Chen, P. Y. Lin and Z. K. Lee, “Ambient Vibration Study of the Gi-Lu Cable-Stay Bridge: Application of Wireless Sensing Units”. Proceedings of SPIE-Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, San Diego, California, April, 2006-
[10] A. Kamal, M. Rabei , A. El-Attar, M. Kunieda y H. Nakamura, “Ambient Vibration Test of Aswan Cable Stayed Bridge”, J. Appl. Mech., Vol. 9, 2006.
[11] A. Kibboua, M. N. Farsi, J. C. Chatelain, B. Guillier, H. Bechtoula and Y. Mehani. “Modal Analysis and ambient Vibration measurements on Mila-Algeria cable stayed bridge”. Structural Engineering and Mechanics, vol. 29, Nº. 2, pp. 171-186, 2008
[12] B. Peeters y C. E. Ventura, “Comparative study of modal analysis techniques for bridge dynamic characteristics”, Mech. Syst. Sig. Process., Vol. 17, Nº 5, pp. 965-988, 2003.
[13] R. Aguilar, “Dynamic Structural Identification using Wireless Sensor Networks”, Doctoral Thesis, Engineering School of the University of Minho, Portugal, 2010.
[14] R. W. Clough y J. Penzien, Dynamics of Structures, Third Edition, Computers & Structures, Inc, USA, 2003.
[15] A. K. Chopra, Dynamics of Structures, Fourth Edition, Pearson Education, One Lake Street, 2012.
[16] V. Zabel, “Operational modal analysis Theory and aspects of application in civil engineering”, Doctoral Thesis, Universidad Bauhaus de Weimar, 2018.
[17] R. E. D. Bishop y G. M. L. Gladwell, “An Investigation into the theory of Resonance Testing”, Philosophical Trans. Of the Royal Society of London, 225A (1055), pp. 241-280, 1963.
[18] R. Brincker, L. Zhang y P. Andersen, “Modal identification from Ambient Responses using Frequency Domain Decomposition”. International Modal Analysis Conference 18 (IMAC), Texas, USA, 2000.
[19] R. Brincker y L. Zhang, “Frequency Domain Decomposition Revisited”. 3rd International Operational Modal Analysis Conference (IOMAC), Portonovo, Italia, 2009.
[20] R. Brincker, C. Ventura y P. Andersen, “Damping Estimation by Frequency Domain Decomposition”, International Modal Analysis Conference 19 (IMAC), Kissimmee, USA, 2001.
[21] S. Dominguez, P. Campoy, J. M. Sebastian y A. Jimenez, Control en el Espacio de Estado, Segunda Edición, Pearson Educación, Madrid, 2006.
[22] B. Peeters y G. De Roeck, “Stochastic subspace system identification of a steel transmitter mast”, In Proceeding of IMAC 16, The International Modal Analysis Conference, pp. 130-136, 1998.
[23] B. Peeters, “System Identification and Damage Detection in Civil Engineering”, Doctoral Thesis, Catholic University Leuven, 2000.
[24] A. E. Castillo y R. L. Boroschek, Código Nº A14-11 Uso del Método de Frecuencia no Paramétrica y SSI para la Identificación de Propiedades Modales de Edificios, Congreso Chileno de Sismología e Ingeniería Antisísmica IX Jornadas, 2005.
[25] H. A. Cole, “On-The-Line Analysis of Random Vibrations”, AIAA/ASME 9º structures, structural dynamics and Materials Conference, California, AIAA Paper, Nº. 68-288, 1968.
[26] H. A. Cole, “On-Line Failure Detection and Damping Measurements of Aerospace Structures By Random Decrement Signature”. NASA CR-22205, 1973.
[27] S. R. Ibrahim, “Random Decrement Technique for Modal identification of Structures”, Journal of Spacecraft and Rocket, vol. 14, Nov., pp. 696-700, 1977.
[28] J. C. Aamussen, “Modal Analysis based on the Random Decrement Technique. Application to Civil Engineering Structures”, Ph.D. Thesis, Univ. Aalborg, Dinamarca, 1997.
[29] S. R. Ibrahim y E. C. Mikulcik, “A Method for the direct identification of Vibration Parameters from the Free Response”, The Shock and Vibration Bulletin 47, pp. 183-196, 1977.
[30] R. Brincker, P. Olsen, S. Amador, M. Juul, A. Malekjafarian y M. Ashory, “Modal participation in multiple input Ibrahim time domain identification”, Mathematics and Mechanics of Solids, vol. 24, Nº 1, pp. 168-180, 2019.
[31] A.Malekjafarian, R. Brincker, M. R. Ashory y M. M. Khatibi, “Modified Ibrahim Time Domain Method for Identification of Closely Spaced Modes: Experimental Results, In: Caicedo et al. (eds)Topics on the Dynamics of Civil Structures, Volume 1”. Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series 26. Springer, New York, 2012.
[32] C. Liu y J. Teng, “Modal analysis of cable-stayed bridge model using a modified Ibrahim Time domain algorithm”, Journal of Vibroengineering, vol. 16, Nº 6, pp. 3033-3044, 2014.
[33] R. S. Pappa y S. R. Ibrahim, “A Parametric Study of the Ibrahim time domain Modal Identification Algorithm”, 1985.
[34] S. R. Ibrahim, “Time Domain Modal Parameter Identification and Modeling of Structures”, American Control Conference 1983, pp. 989-996, 1983.
[35] J. Leon Deza, C. Melchor Placencia, and V. Sanchez Moya, “Estudio del Fenomeno de Excitacion Sincronica Lateral caso: Puente Peatonal “Rayitos de Sol””, tecnia, vol.30, Nov., Nº 2, pp. 18-26, 2020.
[36] J. León, “Respuesta Dinámica de Puentes Peatonales en la dirección lateral frente a cargas Peatonales”, Thesis, National University of Engineering, Perú, 2018.

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Publicado

2022-08-08

Cómo citar

[1]
J. A. León Deza, C. J. Melchor Placencia, y V. Sánchez Moya, «Metodos de identificacion modal en puentes atirantados caso de estudio: Puente Rayitos de Sol», TEC, vol. 32, n.º 2, pp. 101–111, ago. 2022.

Número

Sección

Procesamiento de Señales e Imágenes