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El Laboratorio de Ingeniería Sísmica, como parte de la investigación "Comparación experimental y teórica de funciones de transferencia para edificios de concreto" (código 731-B4-266), realizó mediciones de vibraciones ambientales en tres edificios de concreto reforzado ubicados en San José. Una de las mediciones se efectuó en un módulo de la nueva sede de la Facultad de Ciencias Sociales, en Ciudad de Investigación de la UCR.

El módulo estudiado es un edificio de 6 pisos, con un sistema sismorresistente compuesto de marcos de concreto reforzado y diafragma rígido en losas de concreto multitubulares con una sobrelosa colada en sitio.

El objetivo de estas pruebas es la caracterización dinámica de estructuras, en este caso en específico la obtención de los periodos fundamentales de vibración en ambas direcciones principales del edificio. El periodo fundamental es uno de los parámetros más importantes en el análisis dinámico de estructuras, que afecta de gran manera su comportamiento bajo cargas sísmicas, por lo que su correcta estimación es fundamental en la etapa de diseño.

Las mediciones de vibraciones ambientales utilizan cargas del ambiente como fuente de excitación (viento de bajas velocidades, microtremores, paso de vehículos en zonas cercanas, operación y uso del edificio) y se miden las aceleraciones en las que incurre la estructura, por medio de acelerógrafos. La amplitud de estas aceleraciones es sumamente baja e imperceptible para los seres humanos.

Para esta prueba en específico, se utilizaron 3 acelerógrafos triaxiales ubicados en diferentes niveles de la estructura para medir las aceleraciones. Se trabajó con ventanas de medición de 30 minutos y un equipo humano de tres personas. El edificio se modela como un prisma rectangular, de lados iguales a la planta del edificio, y de altura igual a la altura total del edificio. En la figura 1 se resume esta información de manera gráfica.

Figura 1: Modelo del edificio estudiado.

Los registros acelerográficos obtenidos son procesados en el laboratorio, donde aplicando teoría desarrollada para el análisis de señales de ruido (aceleraciones de muy baja amplitud: 1E-7*g a 1E-4*g) se logra identificar el periodo fundamental y su forma modal (la forma que toma el edificio al vibrar con este periodo en particular).

A continuación se muestra una animación de los resultados obtenidos para una de las pruebas realizadas a este edificio. Consiste en el movimiento del edificio correspondiente al periodo fundamental, los desplazamientos han sido amplificados para una mejor apreciación del movimiento.

   

                      Vista 3D                                         Vista Superior

 

   

                    Vista Lateral                                      Vista Frontal

Es importante recordar que esta animación está construida a partir de sensores que se ubicaron en la estructura, es decir, reproduce el movimiento a partir de datos de vibraciones reales (no modelos matemáticos) que este edificio tuvo durante la ventana de medición.