Metodologías para la estimación de los parámetros modales en pasarelas peatonalesaplicación a la pasarela del Museo de la Ciencia de Valladolid

Resumen

Obras de ingeniería civil como las pasarelas peatonales, son estructuras cada vez más esbeltas, ambiciosas y complejas en las que los efectos dinámicos producidos por las solicitaciones a las que están sometidas pueden inducir, además de problemas de servicio, amplificaciones importantes y repetitivas de los esfuerzos y deformaciones que pueden afectar a la seguridad y viga a fatiga de la estructura. Aunque las normativas recogen diversos criterios de evaluación de estos fenómenos, también reflejan la dificultad de evaluar con precisión el comportamiento dinámico de las estructuras, exigiendo en algunos casos un estudio dinámico riguroso. El principal objetivo de este trabajo es validar diferentes métodos y herramientas de análisis modal y caracterización dinámica, aplicándolos a un caso real, una pasarela peatonal actualmente en servicio, y complementando un análisis dinámico anterior realizado sobre la misma. De esta forma se amplía el abanico de metodologías que faciliten la implantación del estudio de las vibraciones en las estructuras de obra civil, permitiendo que este tipo de acciones dinámicas no limiten la progresiva evolución que se está desarrollando en el diseño de estructuras cada vez más esbeltas. El presente estudio se estructura como se describe a continuación: • Estudios sobre la Pasarela del Museo de la Ciencia de Valladolid: o Modelización de la estructura completa mediante el Software de Elementos Finitos ANSYS. o Ajuste del modelo (FEM Updating) mediante la comparación de las frecuencias y formas modales logradas, con los resultados experimentales obtenidos en un estudio anterior. • Análisis modal y dinámico de la Pasarela del Museo de la Ciencia de Valladolid: o Validación de una metodología para estimar los parámetros modales del sistema dinámico, partiendo de una representación en el espacio de estados mediante la técnica de identificación en el subespacio estocástico (SSI - Stochastic Subspace Identificarion), y obteniendo mediante la adecuada matriz de transformación los parámetros físicos del sistema (matrices de masa, amortiguamiento y rigidez) que permiten calcular las masas modales y/o modos normalizados respecto a la matriz de masa. o Validación de una segunda metodología en la que partiendo de nuevo de una representación en el espacio de estados mediante la técnica SSI, se escalan los modos de vibración a partir de la estimación de los residuos de la descomposición en fracciones parciales de la función en frecuencia (FRF - Frequency Response Function) de las mediciones. La aplicación práctica de las herramientas que se evalúan en este trabajo no se limita exclusivamente a las etapas de puesta en servicio y mantenimiento, ya que se incluye uno de los instrumentos, el análisis de elementos finitos (FEA – Finite Element Analysis), que con mayor profusión se está aplicando también en las fases más tempranas de los proyectos. El objetivo es que la implementación de este recurso en la etapa de diseño de este tipo de estructuras permita efectuar modificaciones o correcciones al menor coste tanto económico como en la calidad del proyecto, siendo necesario para su difusión el análisis de su viabilidad en casos actualmente en servicio. Algunos de los puntos anteriores han supuesto aportaciones originales que han dado lugar a distintos artículos científicos publicados en revistas internacionales, recogidos éstos en la parte final del documento.