Análisis de señales vibratorias para la detección y localización de daño en puentes Aplicación al puente Tianjin Yonghe

Abstract

En los últimos años, ha habido un creciente interés por contar con Sistemas de Monitoreo de la salud Estructural en estructuras civiles y realizar un seguimiento en tiempo real de parámetros que permitan estimar el estado de salud de la estructura. Estos sistemas constan de sensores instalados en las estructuras y de software que interpreta la información entregada por estos durante su operación. En el caso de puentes, los sensores recolectan datos durante su operación de manera ininterrumpida. Interesa discriminar cuáles son los datos que contengan mayor información sobre la condición estructural del puente y guardar los más relevantes. En esta investigación se proponen y comparan distintas técnicas para la segmentación de las señales unidimensionales. Se realizan los análisis sobre datos de aceleración medidos en el caso de estudio de un puente real que sufrió daño progresivo durante el período de recolección de datos. Se evalúan las distintas técnicas en base a su capacidad de detección de daño. Para detectar daño a partir de los datos recolectados por una red de sensores, se deben extraer características que sean sensibles a cambios en el sistema y que puedan reflejar cambios en el estado de salud estructural del puente. Este trabajo utiliza como características significativas sensibles al daño, los coeficientes de un modelo autorregresivo ajustado a tramos segmentados de señal y los parámetros dinámicos del puente (frecuencias y formas modales) obtenidos mediante el procesamiento de las vibraciones ambientales de este. Se analizan las variaciones de estas características en el tiempo y luego se comparan estas variaciones con información proveniente de reportes reales de daño del puente analizado. Las técnicas propuestas para la segmentación de la señal permitieron aplicar sobre un puente real, técnicas de detección y localización de daño basadas en modelos autorregresivos. Los parámetros autorregresivos son buenos indicadores de la presencia de daño para el puente analizado, pero no sirven para localizarlo. El análisis de cambios en las frecuencias fundamentales permitió identificar la fecha donde se ocasionaron daños graves en el puente. Luego, con el análisis de las formas modales, se logró generar indicadores de localización del daño sobre el tablero del puente que permitieron localizarlo. Sin embargo, para la tipología del mismo, se requieren otras técnicas.