Diagnóstico de daño en disipadores de energía histeréticos tipo WPD para el control pasivo en estructuras sismorresistentes mediante análisis de vibraciones en el dominio de la frecuencia

Resumen

En esta Memoria se presentan los resultados obtenidos al aplicar las técnicas de monitorización de la salud estructural, SHM, basadas en vibraciones a disipadores de energía histeréticos tipo WPD (Web Plastifying Damper), basados en la plastificación del alma de segmentos de perfiles de acero de sección en I (secciones-I), con el fin de determinar la presencia (Nivel 1 en SHM) y magnitud (Nivel 4 de SHM) del daño. Concretamente se aplicaron dos técnicas estadísticas no paramétricas basadas en modelos en el dominio de la frecuencia: la Densidad Espectral de Potencia (PSD) y la Función de Respuesta en Frecuencia (FRF). Los ensayos consistieron en someter las secciones-I a diferentes tipos de daño provocados por: i) cortes en las uniones del alma y las alas de las secciones-I a diferentes profundidades (daño artificial); ii) daños producidos por desplazamientos cuasiestáticos impuestos de tipo cíclico siguiendo un patrón de amplitudes incrementales y iii) daños producidos por desplazamientos dinámicos impuestos de tipo cíclico siguiendo patrones aleatorios generados mediante simulaciones sísmicas de diferente intensidad aplicadas por una mesa vibrante. En todos los casos, los resultados de aplicar los modelos estadísticos no paramétricos a las señales de vibraciones adquiridas en los ensayos de las secciones-I con diferentes niveles de daño, revelaron un claro desplazamiento del espectro de frecuencias respecto del nivel de estado sano. Se comprobó que el desplazamiento en frecuencia aumentaba proporcionalmente con el daño generado y que existían rangos de frecuencias más sensibles al daño. Este hecho permitió proponer un índice de daño basado en la magnitud del desplazamiento frecuencial por bandas, que se denominó AID (Area Damage Index), el cuál fue correlacionado con el índice de daño mecánico, ID, basado en las energías de deformación plástica acumulada por efecto Baushinger y en la parte del esqueleto de las curvas carga-deformación. Se comprobó que existe una correlación entre estos dos índices AID e ID, y que esta correlación es más lineal cuanto más altas son las frecuencias de trabajo.