121004 Monitorización Dinámica Estructuras. Inauguración Master UGR. Justo Carretero
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121004 Monitorización Dinámica Estructuras. Inauguración Master UGR. Justo Carretero

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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 ...

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.

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121004 Monitorización Dinámica Estructuras. Inauguración Master UGR. Justo Carretero Document Transcript

  • 1. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGR M O N I TO R I ZAC I Ó N D I N Á M I C A D E EST R U C T U R A S Justo Carretero Pérez Jefe de la División de Instrumentación y Ensayos de INECO Prof. Estructuras Metálicas (Universidad Alfonso X El Sabio) Universidad de Granada (UGR)
  • 2. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de EstructurasOBJETIVOS. • 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 2
  • 3. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras “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... 3
  • 4. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras MONITORIZACIÓN Estudio Preliminar Inspección Proyecto de inicial MONITORIZACIÓN ANÁLISIS DE DATOS Instrumentación Calibración y REGISTRO Y pruebas de TRANSMISIÓN DE funcionamiento DATOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES EMISIÓN DE BASE DE DATOS Y INFORMES PRESENTACIÓN WEB 4
  • 5. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de EstructurasPRIMERA 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. 5
  • 6. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización 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). 6
  • 7. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras ·3G/GSMR 7
  • 8. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de EstructurasINSTRUMENTACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE VIADUCTOS SINGULARES EN LÍNEAS DEALTA VELOCIDAD.• Viaducto Arroyo del Valle. L.A.V. Madrid – Valladolid• Viaducto Arroyo de las Piedras. L.A.V. Córdoba - MálagaVIADINTEGRA. INTEGRACIÓN DE LA MONITORIZACIÓN DE VIADUCTOS FERROVIARIOSEN 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. 8
  • 9. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización 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. 9
  • 10. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización 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. 10
  • 11. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras 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. 11
  • 12. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras 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. 12
  • 13. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras 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. 13
  • 14. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras 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. 14
  • 15. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras  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. 15
  • 16. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras  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. 16
  • 17. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras 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). 17
  • 18. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras Mismo Tren en Diferentes Acelerómetros. Diferentes Trenes en mismo Acelerómetro. Viaducto Arroyo del Valle Viaducto Arroyo del Valle 18
  • 19. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras Mismo Tren en Diferentes Acelerómetros. Diferentes Trenes en mismo Acelerómetro. Viaducto Arroyo de las Piedras Viaducto Arroyo de las Piedras 19
  • 20. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras Mismo Tren en Diferentes Acelerómetros. Diferentes Trenes en mismo Acelerómetro. Viaducto Villanueva del Jalón Viaducto Villanueva del Jalón 20
  • 21. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras Viaducto Arroyo del Valle. Gráficas tipo. 21
  • 22. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras Viaducto Arroyo de las Piedras. Gráficas tipo. 22
  • 23. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras Viaducto Arroyo del valle. Espectros múltiples. 23
  • 24. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras 24
  • 25. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras Registro de aceleraciones (Continuo, Reducido y Estadístico) 25
  • 26. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras Registro de giros (Continuo, Reducido y Estadístico) 26
  • 27. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras AV272_E_T1_0808.m AV272_E_T1_0809.m AV272_E_T1_1209.m AV272_E_T2_0808.m AV272_E_T2_0809.m AV272_E_T2_1209.m µg 460 440 420 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 5 4 3 20 2 1 0 0 0 2 4 6 8 10 Hz µg 5 460 440 420 400 380 4 360 340 320 300 3 280 260 240 220 200 2 180 160 140 120 100 1 80 60 40 20 0 0 0 2 4 6 8 10 Hz 27
  • 28. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras 28
  • 29. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras 29
  • 30. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras 30
  • 31. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de EstructurasINDINOMA. Aplicación del Análisis modal operacional en viaductos de Alta VelocidadModelo 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. 31
  • 32. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de EstructurasINDINOMA. Aplicación del Análisis modal operacional en viaductos de Alta VelocidadCalibración 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. 32
  • 33. ingeniería y consultoría de transporte Inauguración transport engineering and consultancy Máster de Estructuras UGRMonitorización Dinámica de Estructuras GRACIAS POR SU ATENCIÓN 33