Notas
 
Instituto Mexicano del Transporte
Publicación mensual de divulgación externa

NOTAS núm. 71, mayo 2003, artículo 4
Evaluación y detección de daño en estructuras utilizando un método inverso por sub-dominios
 
* (Referencia)

En este trabajo, presentado in extenso en la Publicación Técnica No. 166 del Instituto Mexicano del Transporte, se describen las bases teóricas y conceptuales del desarrollo del Método Inverso por Sub-Dominios (MISD) para la evaluación y detección de daño en estructuras. Una de las características fundamentales del método es que resuelve problemas parcialmente especificados o definidos, tomando los datos medidos experimentalmente e incorporándolos como parte integral y fundamental de todo el procedimiento de solución. Se desarrollan dos métodos de solución basados en la programación dinámica de problemas inversos  y en la deconvolución Wavelet.

El método desarrollado presenta varias ventajas para su utilización en sistemas de evaluación estructural, entre las que se destacan el análisis sub-estructural, el ajuste al tamaño del sistema, la posibilidad de admitir diferentes niveles de análisis (global o detallado), la utilización de información espacial o temporal, y el poder  eliminar las no linealidades presentes en el problema.

El concepto básico del MISD se fundamenta en el empleo de muchos y diferentes tipos de sensores para el monitoreo, la evaluación y el control de los sistemas mecánicos y estructurales, que a su vez, es posible gracias al reciente desarrollo en esta materia. La nueva tecnología ha motivado investigaciones para incrementar la seguridad, la confiabilidad y los índices de rendimiento de dichos sistemas. Anteriormente los estudios experimentales estaban limitados por el número de sensores; ahora es posible pensar en el uso de miles de éstos, que inclusive, pudieran estar embebidos permanentemente en las estructuras, proponiendo el uso de nuevas alternativas y esquemas de análisis. Una de las áreas donde todo esto incide de  manera importante es en el monitoreo de la condición de las estructuras. El incremento en el tamaño y la complejidad de las obras civiles y aeronáuticas, por ejemplo, plantean nuevos retos para incrementar los índices de seguridad y confiabilidad. No sólo la información de campo oportuna es esencial, sino también su rápido procesamiento. Esto, requiere de la adaptación y del desarrollo de esquemas novedosos y eficientes que manejen una gran cantidad de información.

Una de las aplicaciones particulares del MISD está en los Sistemas de Administración de Puentes y Estructuras, en los cuales se pueden realizar la evaluación estructural mediante procedimientos de medición sencillos y la aplicación de excitaciones aleatorias. Se posibilita el monitoreo remoto de muchas estructuras en forma simultánea. A partir de la misma información se pueden emplear distintos niveles de análisis; ya sea de manera sencilla para detectar la presencia de daño o detallada para identificar y cuantificar la magnitud del mismo.

El análisis de la vibración de los puentes tiene fundamentalmente dos vertientes de aplicación. Por un lado, el modelar o medir la respuesta de los puentes ante ciertos tipos de excitaciones, puede servir para evaluar daños potenciales sufridos por este tipo de estructura, estimando con ello el nivel de daño estructural e, incluso, la posición en la que se presenta este debilitamiento estructural. Por otro lado, y al estar asociados los niveles de vibración de estas estructuras al nivel de esfuerzos en sus elementos, es posible identificar qué factores, asociados a los vehículos o al mismo puente, afectan de manera importante la respuesta del puente y los esfuerzos inducidos en él.

Los resultados obtenidos en este trabajo corresponden fundamentalmente al desarrollo de la metodología basada en el Método Inverso por Sub-Dominios. Mediante ejemplos de simulación, se muestra cómo se puede aplicar el esquema para monitorear la presencia de daño y para identificar éste en una sub-región de una estructura. Del análisis de las matrices de respuesta se observa que su arreglo Cuasi-Toeplitz puede ser empleado para mejorar la eficiencia del esquema de solución y propone líneas de investigación para el desarrollo de algoritmos basados en esquemas super-rápidos de solución.


* Síntesis del documento: CARRIÓN VIRAMONTES, Francisco Javier y Alejandro LOZANO GUZMÁN, “Evaluación y detección de daño en estructuras utilizando un método inverso por sub-dominios”, Publicación Técnica No. 166, Instituto Mexicano del Transporte, Sanfandila, Qro., 2001.


Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo., Investigador del IMT.
Alejandro Lozano Guzmán

 
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