Código de equipo: ING3758
Universidad: Universidad del Bío-Bío
Sede: Concepción
País: Chile
Ciudad: Concepción
Equipo: Alan Jara Cisterna, Franco Benedetti, ,
Profesores guía: Alexander Opazo Vega,
Descripción general
Monitoreo de un edificio de madera contralaminada en una zona de alta sismicidad
Descripción General de la Propuesta
El proyecto considera el monitoreo en base a vibraciones de un edificio de madera contralaminada de 5 pisos en una zona de alta sismicidad. El monitoreo abarca una etapa inicial de mediciones en distintas condiciones del proceso constructivo. Posteriormente se realiza el monitoreo continuo con sensores de bajo costo por un periodo de 10 meses de medición para determinar la variación de las propiedades dinámicas y un monitoreo de referencia con sensores de alta sensibilidad para capturar el comportamiento tridimensional de los modos de vibrar.
Desarrollo de la Propuesta
Generación Conceptual
El proyecto considera un monitoreo en base a vibraciones de un edificio de madera contralaminada panelizada en una zona de alta sismicidad, esto con el fin de capturar la respuesta dinámica de ésta. La elección de este caso de estudio responde a la necesidad nacional e internacional de entender el comportamiento en condiciones reales de edificios de madera contralaminada. Si bien, se han hecho esfuerzos importantes por entender el comportamiento a nivel de laboratorio de este tipo de sistemas, a nivel de operación, y en particular, en un entorno de alta sismicidad, los casos son escasos. Por lo que el proyecto pretende aportar en el conocimiento para llenar este vacío.
Solución Técnica y Creación de Valor a través del Material
Se implementan 3 etapas de medición. La primera etapa considera mediciones puntuales en 9 condiciones de distintos puntos del proceso constructivo. En esta etapa se utilizan sismógrafos de alta sensibilidad para capturar los modos y las frecuencias más relevantes de la estructura. Se contrastan los resultados obtenidos con fórmulas propuestas por la literatura para el cálculo de los periodos de ésta. La segunda etapa considera mediciones continuas durante un periodo de 10 meses, en esta etapa se considera el uso de sensores de bajo costo pero que han sido validados por investigaciones para estructuras de madera. Por último, se realiza una medición con sensores de alta sensibilidad para capturar la respuesta tridimensional de los modos de vibrar y poder contrastar las frecuencias alcanzadas con las determinadas mediante la etapa de mediciones continuas.
Solución Formal y de Producción
Los datos de medición recopilados en las etapas de monitoreo son analizadas con métodos de análisis modal operacional (OMA) con enfoques en el dominio de la frecuencia (EFDD) y en el dominio del tiempo (SSI), permitiendo una identificación de los modos de vibrar y las frecuencias del edificio. La integración de sensores de bajo costo en el monitoreo continuo ofrece una solución económica y replicable para futuros estudios y aplicaciones en la industria.
Cualidad Funcional
Se demostró que el monitoreo continuo identifica variaciones en torno a las frecuencias del edificio en el tiempo. En particular se identifican variaciones estacionales de hasta un 8% cuando se compara la estación de invierno con la estación de verano. Es importante destacar que los amortiguamientos encontrados se encuentran en rangos entre un 1.3% y un 4.8%. Por otro lado, es posible identificar que no existen variaciones post eventos sísmicos, lo que indica que no ocurren daños en la estructura. Por otro lado, es posible identificar 5 modos de vibrar con las mediciones puntuales. Desde el punto de vista de las mediciones a nivel constructivo es posible identificar que las frecuencias se vuelven estables una vez la estructura se encuentra construida mostrando variaciones en cuanto a la instalación de los elementos no estructurales.
Impacto y Potencialidad de la Innovación
El impacto del proyecto podría estar asociado al sector AIC (Arquitectura, Ingeniería y Construcción) en conjunto con la industria de la construcción, en particular en regiones sísmicas como el caso de Chile. Los resultados obtenidos contribuirán a poner énfasis en las normativas en torno a esta materialidad. Por otro lado, la potencialidad de la innovación podría estar asociada a la implementación de la metodología de bajo de costo de monitoreo para las estructuras de madera contralaminada, de tal manera de planificar de manera eficiente procesos de mantenimiento.
Conclusiones
Este estudio presenta los principales resultados asociados al monitoreo de un edificio de madera contralaminada de 5 pisos en un contexto de alta sismicidad. Dentro de los resultados más relevantes, se destaca que el sistema constructivo presenta variaciones estacionales entre invierno y verano. Los resultados aportan al conocimiento científico de la respuesta y las propiedades dinámicas de los edificios de CLT en zonas de alta sismicidad, así como también, aportan información significativa a la práctica profesional de la ingeniería y a la actualización de los códigos de diseño estructural relacionados con este tipo de edificios.