Reproducción e identificación de propiedades dinámicas de un modelo seccional

Abstract

Las estructuras sometidas a cargas de viento son susceptibles de vibrar en oscilaciones caracterizadas por periodos y frecuencias fundamentales, donde las fuerzas inerciales generadas por el movimiento pueden resultar mayores que las fuerzas aerodinámicas inducidas por el viento incidente. Cuando las cargas fluctuantes provocadas por el viento tienen frecuencias cercanas a las frecuencias fundamentales de la estructura se produce el efecto de resonancia. En este caso, cargas fluctuantes de pequeña magnitud pueden generar oscilaciones de gran amplitud o aceleración, incluso con efectos destructivos, como ocurrió en el caso del colapso estructural del puente Tacoma Narrows en 1940. Comportamiento estructural no-lineal y cargas viento aleatorias dificultan encontrar soluciones analíticas cerradas, debiendo recurrir a herramientas de análisis experimentales y de identificación de respuestas. En este trabajo se detalla la construcción y calibración de un modelo seccional de un tramo de tablero de puente construido en escala geométrica 1:50 para ensayos en el túnel de viento del Laboratorio de Aerodinámica de la Facultad de Ingeniería de la UNNE, tratando de reproducir la distribución de masa, amortiguamiento y rigidez estructural, con base en las leyes de semejanza. La calibración se realiza mediante una balanza dinámica construida para tal fin, con dos grados de libertad (GDL) desacoplados, reproduciendo las frecuencias fundamentales de oscilación de sustentación y angular alrededor del eje longitudinal del modelo dinámico, con una escala de frecuencias de 50/3. Para identificar los modos fundamentales de vibración, se adquieren, almacenan y procesan registros temporales de aceleración en ambos GDL. Los resultados preliminares, comparados con datos del prototipo de referencia y de la bibliografía, permiten identificar los modos de oscilación y, de esta forma, poder iniciar los ensayos de modelos sometidos a cargas de viento no estacionarias.