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Análisis modal operacional de un edificio de concreto reforzado mediante métodos subespaciales estocásticos
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Palabras clave

Ambient vibrations,
buildings
operational modal analysis,
stochastic subspace identification,
structural dynamics.
Análisis modal operacional
dinámica de estructuras
edificio
identificación subespacial estocástica
vibraciones ambientales

Cómo citar

Liu Kuan, Y. C., & Esquivel-Salas, L. C. (2024). Análisis modal operacional de un edificio de concreto reforzado mediante métodos subespaciales estocásticos. Ingeniería, 34(2), 38–53. https://doi.org/10.15517/ri.v34i2.58127

Resumen

El objetivo del presente estudio es la identificación de los parámetros modales operacionales de un
edificio de concreto reforzado tipo marco de seis niveles. Esto mediante instrumentación con técnica de
sensores ambulantes y comparando las dos principales variaciones que existen del método de identificación
subespacial estocástico: el basado en covarianzas (SSI-COV) y el basado en datos (SSI-DATA). Dicha
experimentación se realiza con el fin de contrastar su eficacia para identificar el sistema dinámico de
edificios de concreto a partir de pruebas de vibraciones ambientales.
La instrumentación del edificio fue realizada con cuatro acelerógrafos triaxiales. Uno de ellos se
mantuvo fijo en el piso superior como nodo de referencia para el empate de formas modales. Los otros tres
se movilizaron de piso en piso para la recuperación de la forma modal operacional completa del edificio
a lo largo de los puntos de observación. Así, se obtuvo un total de seis configuraciones de prueba, con
una duración de 20 min cada una.
Se identificaron nueve modos en total con el método SSI-COV, de forma que se pudo empatar y
recuperar exitosamente las formas modales completas. No obstante, no fue posible identificar modos
correctamente con el método SSI-DATA, para datos recolectados en los pisos inferiores; por lo que tampoco
fue posible recuperar las formas modales completas para el edificio. En este caso, se concluye que SSICOV
tiene mejor capacidad para la identificación modal a partir de vibraciones ambientales recolectadas
vía acelerógrafos ambulantes en edificios.

https://doi.org/10.15517/ri.v34i2.58127
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Citas

S. Doebling, C. Farrar y M. Prime, “A summary review of vibration-based damage identification methods”, Shock and

Vibration Digest, vol. 30, no. 2, pp. 91–105, mar.1998, doi: 10.1177/058310249803000201.

L. A. Bisby, ISIS and SAMCO Educational Module 5: An Introduction to Structural Health Monitoring. Canadá:

SAMCO, 2006.

R. Brincker y C. Ventura, Introduction to Operational Modal Analysis. West Sussex, Reino Unido: John Wiley & Sons, 2015.

B. Peeters, “System Identification and Damage Detection in Civil Engineering”, Tesis de Doctorado, Katholieke Universiteit te Leuven, Leuven, Bélgica, 2000.

W. X. Ren y Z. H. Zong, “Output-only modal parameter identification of civil engineering structures”, Structural Engineering and Mechanics, vol. 17, no. 3-4, pp. 429-444, mar. 2004, doi: 10.12989/sem.2004.17.3_4.429.

Y. Zhang, Z. Zhang, X. Xu y H. Hua, “Modal parameter identification using response data only”, Journal of Sound

and Vibration, vol. 282, no. 1–2, pp. 367-380, 2005, doi: 10.1016/j.jsv.2004.02.012.

B. A. Pridham y J. C. Wilson, “Identification of base-excited structures using output-only parameter estimation”, Earthquake Engng. Struct. Dyn., vol. 33, no. 1, pp. 133-155, ene. 2004, doi: 10.1002/eqe.343.

J. H. Weng, “Application of Subspace Identification in System Identification and Structural Damage Detection”, Tesis

de Doctorado, National Taiwan University, Taipéi, Taiwan, 2010.

Y. C. Liu, C. H. Loh y Y. Q. Ni, “Stochastic subspace identification for output-only modal analysis: application to super

high-rise tower 508 under abnormal loading condition”, Earthquake Engng. Struct. Dyn., vol. 42, no. 4, pp. 477-498,

abr. 2013, doi: 10.1002/eqe.2223.

S. Qin, J. Kang y Q. Wang, “Operational Modal Analysis Based on Subspace Algorithm with an Improved Stabilization

Diagram Method”, Shock and Vibration, vol. 2016, p. 7598965, ene. 2016, doi: 10.1155/2016/7598965.

L. C. Esquivel y V. Schmidt, “Mediciones de vibraciones ambientales en tres edificios de concreto reforzado de 28,

y 6 pisos”, Revista de Ingeniería Sísmica, no. 95, pp. 81-103, 2016.

R. Godfrey-Montero, V. Schmidt-Díaz, L. C. Esquivel- Salas y Y. C. Liu-Kuan, “Identificación de modos de torsión empleando la medición de vibraciones ambientales y el análisis espectral en dos edificios de concreto reforzado”,

Ingeniería sísmica, no. 104, pp. 72-99, 2020, doi: 10.18867/ris.104.552.

G. Vargas, “Análisis modal de la sección atirantada del puente sobre el río Tempisque”, Tesis de Licenciatura, Escuela

de Ingeniería Civil, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica, 2004.

Y. C. Liu-Kuan, “Comportamiento dinámico de puentes con superestructura tipo viga continua con vigas de acero ubicados en la Red Vial Nacional de Costa Rica”, Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales, Universidad

de Costa Rica, San José, Costa Rica, Informe final de investigación LM-UP-I01-2019, 2019.

Y. C. Liu-Kuan, “Análisis Modal Operacional Y Estudio Del Comportamiento Dinámico De 3 Puentes Mayores En La Ruta Nacional N.º 32 Y N.º 34 De Costa Rica”, Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica, Informe final de investigación EIC-Lanamme-INF-0223-2021, 2021.

S. S. Vásquez-González, “Implementación de métodos de identificación de sistemas multivariables en el dominio del

tiempo con base en vibraciones ambientales para edificaciones”, Tesis de Licenciatura, Escuela de Ingeniería Civil, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica, 2020.

M. F. Padilla-Benavides, “Análisis Moda Operacional de un edificio utilizando el programa computacional ARTeMIS

Modal”, Tesis de Licenciatura, Escuela de Ingeniería Civil, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica, 2023.

J. Bendat y A. Piersol, Random Data Analysis and Measurement Procedures. Nueva York, NY, Estados Unidos: Iop Publishing Ltd., 2000.

C. Rainieri y G. Fabbrocino, Operational Modal Analysis of Civil Engineering Structures. Nueva York, NY, Estados

Unidos: Springer, 2014.

P. Van Overschee y B. De Moor, Subspace Identification for Linear Systems: Theory - Implementation - Applications.

Dordrecht, Países Bajos: Kluwer Academic Publishers, 1996.

D. Giraldo, W. Song, S. Dyke y J. Caicedo, “Modal Identification through Ambient Vibration: Comparative Study”,

Journal of Engineering Mechanics, vol. 135, no. 8, jul. 2009, doi: 10.1061/(ASCE)0733-9399(2009)135:8(759).

P. Welch, “The Use of Fast Fourier Transform for the Estimation of Power Spectra: A Method Based On Time Averaging

Over Short, Modified Periodograms”, IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics, vol. 15, no. 2, pp. 70-73, jun. 1967, doi: 0.1109/TAU.1967.1161901.

G. De Roeck, B. Peeters y W. Ren, “Benchmark Study On System Identification Through Ambient Vibration Measurements”, presentado en Proceedings of IMAC 18, International Modal Analysis Conference, San Antonio, TX, Estados Unidos, feb. 2000, pp. 1106-1112. [en línea]. Disponible en: https://bwk.kuleuven.be/apps/bwm/papers/deroip00a. pdf

M. Basseville, A. Benveniste, M. Goursat, L. Hermans, L. Mevel y H. Van der Auweraer, “Output-Only Subspace- Based Structural Identification: From Theory to Industrial Testing Practice”, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, vol. 123, no. 4, pp. 668-676, dic. 2001, doi: 10.1115/1.1410919.

M. Abdelghani, M. Basseville y A. Benveniste, “In-operation damage monitoring and diagnostics of vibrating structures, with applications to offshore structures and rotating machinery”, presentado en Proceedings of IMAC 15, International Modal Analysis Conference, Orlando, FL, USA, feb. 3-6, 1997, pp. 1815-182.

M. Abdelghani, M. Goursat, T. Biolchini, L. Hermans y H. Van Der Auweraer, “Performance of output-only identification

algorithms for modal analysis of aircraft structures”, presentado en Proceedings of IMAC XVII: 17th International

Modal Analysis Conference, Kissimmee FL, feb. 8-11, 1999, pp. 224-230.

W. E. Larimore, “The Optimality of Canonical Variate Identification by Example”, presentado en Proc. of SYSID, Copenhagen, Denmark, jul. 4-6, 1994, pp. 151-156.

P. Van Overschee y B. De Moore, “N4SID: Subspace Algorithms for the Identification of Combined Deterministic-

Stochastic Systems”, Automatica, vol. 30, no. 1, pp. 75- 93, ene. 1994, doi: 10.1016/0005-1098(94)90230-5.

M. Verhaegen y P. Dewilde, “Subspace model identification, Part Ⅰ: The output-error state space model identification class of algorithms”, International J. of Control, vol. 56, no. 5, pp. 1187-1210, abr. 1992, doi: 10.1080/00207179208934363.

E. Reynders, J. Houbrechts y G. De Roeck, “Fully automated (operational) modal analysis”, Mechanical Systems and

Signal Processing, vol. 29, pp. 228-250, may. 2012, doi: 10.1016/j.ymssp.2012.01.007.

A. Mourelo-García, “Planos constructivos del Proyecto Facultad de Ciencias Sociales”, Oficina Ejecutora del Programa

de Inversiones, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica, 2012.

R. J. Allemang, “The Modal Assurance Criterion-Twenty Years of Use and Abuse”, Sound & Vibration, vol. 37, no. 8, pp. 14-21, ago. 2003.

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