Técnicas numéricas para la detección, localización y cuantificación de daño en estructuras ligeras

Abstract

En construcciones ligeras es relativamente sencillo obtener, tanto experimentalmente como de forma computacional por simulación, las funciones de respuesta en frecuencia (FRF). Analizando estas funciones se obtiene información detallada sobre características mecánicas de cada estructura como son las frecuencias y amortiguamientos propios, las formas modales y los factores de amplificación dinámica. Cualquier cambio estructural puede verse reflejado en las FRFs. Estos cambios pueden ser debidos a factores como envejecimiento, fisuras, roturas, etc. que se engloban en la denominación común de daño. La detección de ese daño es el objetivo de las técnicas de monitorizado estructural conocidas genéricamente como SHM (Structural Health Monitoring). Este Trabajo Fin de Máster supone un primer acercamiento a este campo. Se trabajará a nivel computacional para comprobar que efectivamente los cambios estructurales inducidos en el modelo de simulación pueden ser detectados tras el postproceso de las FRFs. Para dicho estudio se realiza una API utilizando MATLAB® para que haga las modificaciones pertinentes en un modelo digital de la plataforma existente en el laboratorio realizada con SAP2000® y mediante la comparación de los resultados de las distintas simulaciones conseguir determinar el daño.

In lightweight constructions it is relatively easy to obtain, both experimentally and computationally by simulation, the frequency response functions (FRF). By analysing these functions, detailed information is obtained about the mechanical characteristics of each structure such as eigenfrequencies and damping, modal shapes and dynamic amplification factors. Any structural change can be reflected in the FRFs. These changes can be due to factors such as ageing, cracks, breaks, etc. which are commonly referred to as "damage". The detection of this damage is the objective of the structural monitoring techniques known generically as SHM (Structural Health Monitoring). This Master's Thesis is a first approach to this field. Work will be carried out at the computational level to verify that the structural changes induced in the simulation model can be detected after post-processing the FRFs. For this study, an API is created using MATLAB® to make the appropiate modifications in a digital model of the existing platform in the laboratory using SAP2000® and by comparing the results of the different simulations, determine the damage.