View
359
Download
1
Category
Preview:
DESCRIPTION
Una muestra de la importancia de la monitorización y ensayos en estructuras para profundizar en su comportamiento real, y ayudarnos a mejorar los diseños. Copiándome a mi mismo, es un documento con muchas imágenes e ideas para fomentar el estudio de las estructuras a través de su comportamiento dinámico, pero el real. Importancia de la carga total y su distribución por ejes/bogies, velocidad y tipo de tren, sus diferentes excitaciones sobre la estructura (se visualiza en los distintos registros de tensiones deformaciones, y en la variación de los espectros para un mismo puente). Tanto la monitorización, como ensayos puntuales que suponen la propia prueba de carga de recepción o cualquier otra posterior, hasta un posible análisis modal operacional, no son más que meras herramientas para comprobar lo acertado o no de los diseños. El medir, estudiar el comportamiento y hacer la calibración del modelo teórico, no es ni más ni menos, que un "Acto de humildad". Las estructuras en general, no tienen "porque creerse el funcionamiento que se les asignó en el momento de su diseño". Sencillamente se comportan como pueden. La charla iba encaminada a incentivar a los ingenieros jóvenes a que no se queden instalados solo en el cálculo, sino en la gran oportunidad de contraste de los ensayos. Eso es lo que se me pidió por parte de Rafael Gallego, amigo y uno de los responsables principales del Master, y creo que lo conseguimos.
Citation preview
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
MONITORIZACIÓN DINÁMICA DE ESTRUCTURAS
Justo Carretero Pérez
Jefe de la División de Instrumentación y Ensayos de INECO
Prof. Estructuras Metálicas (Universidad Alfonso X El Sabio)
U n i v e r s i d a d d e G r a n a d a ( U G R )
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
Monitorización Dinámica de Estructuras
2
OBJETIVOS. • Dotar a una serie de viaductos ferroviarios de un sistema de “inteligencia” basado en la
monitorización de su comportamiento estructural en servicio.
• Analizar de manera continua y dilatada en el tiempo el comportamiento estructural de
dichos viaductos.
PROBLEMA.
• Conocer el comportamiento real de las estructuras.
• Comprobar si las cargas de diseño son las apropiadas con respecto a las solicitaciones.
• Conocer la evolución en el tiempo de las características resistentes estáticas y/o
dinámicas.
SOLUCIÓN.
• MONITORIZACIÓN
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
3
“PREGUNTAS IMPRESCINDIBLES PARA LA MONITORIZACIÓN”:
- DURACIÓN DE LA MONITORIZACIÓN (BÁSICA)
- DONDE Y QUE MEDIR (CEROS) ??
- CON QUÉ FRECUENCIA (AMBIGUA) ??
- QUÈ QUEREMOS GUARDAR (VOLUMEN DATOS) ??
- COMO QUEREMOS VER LOS RESULTADOS ??
LA RESPUESTA A TODO ELLO NOS FIJA EL COMO:
- TIPO DE SENSOR Y CONEXIONADO, TIPO DE REGISTRO Y SOTWARE DE
CONTROL, TOPOLOGÍA DE RED LOCAL Y SITEMA DE COMUNICACIONES,
ETC...
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
4
MONITORIZACIÓN
Estudio Preliminar Inspección
inicial Proyecto de MONITORIZACIÓN
Instrumentación Calibración y pruebas de
funcionamiento
ANÁLISIS DE DATOS
REGISTRO Y TRANSMISIÓN DE
DATOS
EMISIÓN DE INFORMES
BASE DE DATOS Y PRESENTACIÓN WEB
RESULTADOS
Y CONCLUSIONES
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
5
PRIMERA FASE. Análisis previos. • Tarea 3.1. Inspección inicial de las estructuras.
• Tarea 3.2. Panorama de la normativa de inspección y mantenimiento de puentes.
SEGUNDA FASE. Instrumentación y transmisión de datos.
• Tarea 3.3. Instrumentación de los viaductos.
o Definir instrumentación y puntos de medida
o Adquisición de sensores y equipos de medida
o Instrumentación de los viaductos
• Tarea 3.4. Alimentación del sistema de medida y demás sistemas.
• Tarea 3.5. Sistema de comunicación local y remota.
• Tarea 3.6. Soporte al ADIF en análisis, definición, prospección y adquisición del
puesto de control centralizado.
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
6
Monitorización Dinámica de Estructuras
LA MONITORIZACIÓN IMPLICA DISPONER, EN LOS PUNTOS ELEGIDOS, DE
CAPTADORES O TRANSDUCTORES ELECTRÓNICOS DE SEÑALES QUE,
MEDIANTE EL EQUIPAMIENTO ADECUADO, TRANSFORMEN LAS MAGNITUDES
FÍSICAS QUE SE TRATAN, EN SEÑALES ELÉCTRICAS QUE SE ACONDICIONAN Y
ALMACENAN DE FORMA AUTOMÁTICA. UNA VEZ REALIZADA LA INSTRUMENTACIÓN, LAS SEÑALES SON DIGITALIZADAS
Y ALMACENADAS EN UN ORDENADOR CENTRAL, DONDE MEDIANTE EL
SOFTWARE CORRESPONDIENTE SON PRETRATADAS Y CONTROLADAS. FINALMENTE QUEDA LA ETAPA DE ENVÍO DE ESTOS DATOS HASTA EL GABINETE,
MEDIANTE EL SISTEMA DE COMUNICACIONES IDÓNEO (TELÉFONO, FIBRA,
SATÉLITE).
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
7
·3G/GSMR
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
8
INSTRUMENTACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE VIADUCTOS SINGULARES EN LÍNEAS DE ALTA VELOCIDAD.
• Viaducto Arroyo del Valle. L.A.V. Madrid – Valladolid • Viaducto Arroyo de las Piedras. L.A.V. Córdoba - Málaga VIADINTEGRA. INTEGRACIÓN DE LA MONITORIZACIÓN DE VIADUCTOS FERROVIARIOS EN EL SISTEMA DE GESTIÓN Y MANTENIMIENTO DE INFRAESTRUCTURAS.
• Viaducto de Villanueva del Jalón. L.A.V. Madrid – Barcelona • Línea Alcázar de San Juan - Sevilla. P.K. 523 + 467. Vía - 1.
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
9
Monitorización Dinámica de Estructuras
VIADUCTO ARROYO DEL VALLE. Línea de Alta Velocidad Madrid–Segovia–Valladolid / Medina del Campo. P.K. 239 + 429.
Se trata de una estructura continua de
veintisiete tramos con unas luces de
52,50+25 66,00+52,50 m. Entre las
pilas 14 y 15 se dispone un arco ojival al
que se fija el tablero longitudinalmente.
La longitud total de la obra es de
1.755,00 m.
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
10
Monitorización Dinámica de Estructuras
VIADUCTO ARROYO DE LAS PIEDRAS. Línea de Alta Velocidad Córdoba-Málaga. Tramo: Túnel de Abdalajís–Álora. P.K. 118+374. Se trata de una estructura continua de veinte vanos con unas luces de 50.40 + 17 63.50 + 44.00 + 35.00m. La longitud total de la obra es de 1208,90 m. La solución adoptada consiste en una estructura continua mixta de hormigón acero. El Viaducto arroyo de las Piedras salva el valle del arroyo del mismo nombre, con una altura de pilas entre 10 y 92 m.
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
11
VIADUCTO DE VILLANUEVA DEL JALÓN. Línea de Alta Velocidad Madrid - Barcelona. P.K. 239 + 429.
Tramo. Calatayud – Ricla.
Puente de tablero continuo de
hormigón pretensado con sección
en cajón, y pilas de hormigón.
Tiene una longitud total de 250 m,
repartidos en seis vanos, dos de
ellos de 35 m y los cuatro vanos
centrales con una longitud de 45 m
cada uno.
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
12
VIADUCTO SOBRE EL RÍO GUADALQUIVIR. Línea Alcázar de San Juan - Sevilla. P.K. 523 + 467. Vía - 1.
El puente consta de cinco tramos con una longitud total de 254,400 m. Tiene dos vigas
principales continuas, con una luz teórica de 50,760 m en cada tramo; son celosías
Linville de 18 módulos por tramo, con un canto en estribos de 6,28 m.
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
13
DESPUES DEL ANÁLISIS DETALLADO DE CADA VIADUCTO, Y LA IMPRESCINDIBLE VISITA
PREVIA, PARA ESTUDIO DE POSIBILIDADES DE INSTRUMENTACIÓN (MEDIOS AUXILIARES:
ACCESOS, GRÚAS, ALPINISTAS), SE ESTUDIAN CUALES SON LAS MAGNITUDES
CARACTERÍSTICAS A MEDIR, EN CANTIDAD, CALIDAD Y PERIODICIDAD. SE ESTUDIA EL
MÉTODO DE CONEXIÓN ENTRE EQUIPOS (RED LOCAL) Y EL SISTEMA DE
COMUNICACIONES PARA TRANSMISIÓN DE DATOS (RED EXTERNA). TODO ELLO SE
DETALLA CON LA EMISIÓN DEL PROYECTO DE INSTRUMENTACIÓN.
CADA MAGNITUD DEBE SER DEFINIDA PERFECTAMENTE EN CUANTO A SU LOCALIZACIÓN,
RANGO DE MEDIDA, PRECISIÓN Y FRECUENCIA DE INTERÉS. DE ELLO DEPENDE
DIRECTAMENTE LA SELECCCIÓN DEL SENSOR CON SU RESPUESTA EN FRECUENCIA, Y LA
PROPIA FRECUENCIA DE ADQUISICIÓN DE DATOS.
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
14
LA RESPUESTA EN FRECUENCIA PUEDE LLEGAR A SER TAN IMPORTANTE COMO EL RANGO
Y PRECISIÓN JUNTOS, YA QUE SI NO ES SUFICIENTE, NO SE MEDIRÁ (SENSOR SORDO).
PARA VIADUCTOS FERROVIARIOS, YA CONSTRUIDOS, LAS MAGNITUDES PRINCIPALES A
MEDIR, SON LAS SIGUIENTES:
MOVIMIENTOS EN CIMENTACIÓN Y CABEZAS DE PILA.
MEDICIÓN DE GIROS (INCLINACIONES VERTICALES) RESPECTO A LOS DOS EJES
PERPENDICULARES DEL PLANO HORIZONTAL. POR INTEGRACIÓN DE LOS GIROS SE
PUEDEN OBTENER LOS DESPLAZAMIENTOS. PERMITEN EL REGISTRO A LARGO TIEMPO Y
AL PASO DE CIRCULACIONES.
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
15
MOVIMIENTOS RELATIVOS PILA / ESTRIBO – TABLERO.
MEDICIÓN DE DESPLAZAMIENTOS RELATIVOS DIRECTOS ENTRE EL TABLERO Y LAS
CABEZAS DE PILA O ESTRIBOS.
MEDICIÓN DE DESPLAZAMIENTOS ENTRE JUNTAS DE TABLEROS, Y ENTRE LAS DE
TABLERO Y ESTRIBO.
JUNTO CON LAS MEDIDAS ANTERIORES NOS PERMITEN UN BUEN CONTROL SOBRE LOS
MOVIMIENTOS GLOBALES DE LA ESTRUCTURA. Y SE PUEDE HACER SIN PROBLEMA UN
REGISTRO DINÁMICO CONTÍNUO DISCRETO.
ACELERACIONES DEBIDAS A FUERZA CENTRÍFUGA Y FRENADO.
ACELERACIONES VERTICALES. SON LAS MEDIDAS DINÁMICAS POR EXCELENCIA.
PERMITEN REALIZAR UN ESTUDIO ESPECTRAL DE LA VIBRACIÓN ORIGINADA POR LOS
TRENES. PERMITEN OBTENER FRECUENCIAS PRINCIPALES, VALORES ABSOLUTOS DE
ACELERACIÓN, Y VALORES DE AMORTIGUAMIENTO.
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
16
MICRODEFORMACIONES (TENSIONES) EN EL TABLERO.
SE DISPONEN GALGAS EXTENSIOMÉTRICAS PRINCIPALMENTE PARA REGISTROS
DINÁMICOS.
MEDIDAS DE TEMPERATURA EN TABLERO O PILAS.
SE DISPONEN EN PUNTOS DISTRIBUIDOS, ESTUDIANDO LAS DIFERENCIAS EXISTENTES
ENTRE LAS DISTINTAS SUPERFICIES Y EXPOSICIONES .
MEDIDAS GLOBALES DE TEMPERATURA, HUMEDAD, PRESIÓN Y VELOCIDAD DE
VIENTO. A NIVEL DEL TABLERO EN UN SISTEMA DE REGISTRO SEPARADO.
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
17
LA PERIODICIDAD ES UN DATO MUY IMPORTANTE DADO EL GRAN VOLÚMEN DE DATOS
GENERADO. GENERALMENTE SE DISTINGUEN TRES FORMAS DE ADQUISICIÓN Y
REGISTRO DE DATOS:
REGISTRO CONTÍNUO ESTÁTICO (1 DAT/S, REGISTRO CADA 10 MIN DATOS
ESTADÍSTICOS)
CUASIDINÁMICO O DINÁMICO CONTÍNUO DISCRETO. SE MIDE EN DINÁMICO (HASTA
500 DAT/S), SE FIJA UN PERIODO PARA EL ANÁLISIS ESTADÍSTICO (EJ. CADA MINUTO),
Y SE REGISTRA EN PERIODOS LARGOS (FICHEROS DESDE UNA HORA HASTA UN DÍA).
DINÁMICO DISCRETO. SE REGISTRAN TODOS LOS DATOS, A LA MÁXIMA VELOCIDAD
DE MUESTREO, ANTE UNA ORDEN O EVENTO (UN FICHERO DE POCOS SEGUNDOS).
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
18
Mismo Tren en Diferentes Acelerómetros.
Viaducto Arroyo del Valle
Diferentes Trenes en mismo Acelerómetro.
Viaducto Arroyo del Valle
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
19
Mismo Tren en Diferentes Acelerómetros. Diferentes Trenes en mismo Acelerómetro.
Viaducto Arroyo de las Piedras Viaducto Arroyo de las Piedras
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
20
Mismo Tren en Diferentes Acelerómetros. Diferentes Trenes en mismo Acelerómetro.
Viaducto Villanueva del Jalón Viaducto Villanueva del Jalón
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
21
Monitorización Dinámica de Estructuras
Viaducto Arroyo del Valle. Gráficas tipo.
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
22
Monitorización Dinámica de Estructuras
Viaducto Arroyo de las Piedras. Gráficas tipo.
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
23
Monitorización Dinámica de Estructuras
Viaducto Arroyo del valle. Espectros múltiples.
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
24
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
25
Monitorización Dinámica de Estructuras
Registro de aceleraciones (Continuo, Reducido y Estadístico)
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
26
Monitorización Dinámica de Estructuras
Registro de giros (Continuo, Reducido y Estadístico)
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
27
AV272_E_T1_0808.m AV272_E_T1_0809.mAV272_E_T1_1209.m AV272_E_T2_0808.mAV272_E_T2_0809.m AV272_E_T2_1209.m
020406080
100120140160180200220240260280300320340360380400420440460
µg
0 2 4 6 8 10
Hz
01
23
45
0
1
2
3
4
5
0 2 4 6 8 10
Hz
020406080
100120140160180200220240260280300320340360380400420440460
µg
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
28
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
29
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
30
Monitorización Dinámica de Estructuras
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
31
Monitorización Dinámica de Estructuras
INDINOMA. Aplicación del Análisis modal operacional en viaductos de Alta Velocidad
Modelo inicial de la estructura • Pre-cálculo para definir y optimizar los puntos de medida, en número y localización. • Definición paramétrica del modelo. • Optimización para un análisis de sensibilidad de los resultados teóricos frente a cambios
en la posición y número de sensores.
Realización de Ensayos • Desarrollo de software que realice un análisis modal aproximado para comprobación y
validación de resultados en campo. • Personal especializado para la realización de los ensayos. • “No hay más remedio que saber lo que se hace en cada momento en el campo”. • Desarrollo de software automatizado para la extracción de parámetros modales de
forma más exacta en oficina. • Eliminar gran parte de la subjetividad de este tipo de análisis, apoyándonos en criterios
basados en experiencia y buenos conocimientos, para la creación de patrones de selección automáticos.
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
32
Monitorización Dinámica de Estructuras
INDINOMA. Aplicación del Análisis modal operacional en viaductos de Alta Velocidad
Calibración de Modelos • Cálculo estructural básico, modelo paramétrico, control de entradas y salidas. • Optimización para la aplicación de un procesado automático mediante herramienta
avanzada de programación matemática que permita la calibración.
I n a u g u r a c i ó n M á s t e r d e E s t r u c t u r a s U G R transport engineering and consultancy
ingeniería y consultoría de transporte
33
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Monitorización Dinámica de Estructuras
Recommended