Sistema de monitorización de vibraciones de bajo coste para una pasarela peatonal de banda tesa

• Autores: Iván Muñoz Díaz, Antolín Lorenzana Ibán, Jesús de Sebastián Sanz, Alfonso Poncela Méndez
• Localización: Resúmenes de comunicaciones, 2014, ISBN 978-84-89670-80-8, págs. 203-204
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Low-cost continuous vibration monitoring system for a stress-ribbon footbridge
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• Resumen
  • español

    El Centro Tecnológico CARTIF en colaboración con la Escuela de Ingenierías Industriales (Universidad de Valladolid) y con el Grupo de Ingeniería Estructural (ETS de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Universidad Politécnica de Madrid) ha instalado recientemente un nuevo sistema de monitorización de vibraciones en una pasarela peatonal de banda tesa de 85 m de luz. Dicha pasarela está sustentada únicamente por una pletina de acero de 3.6 m de ancho y 30 mm de espesor, sobre la que se disponen losas de hormigón prefabricado y las correspondientes barandillas, tomando todo ello la forma de catenaria con una relación flecha/luz de aproximadamente 1/50. Debido a lo singular del diseño y a su propensión a vibrar al ser transitada por los peatones, los grupos de investigación indicados han considerado conveniente instalar dicho sistema para, entre otros objetivos, estimar los parámetros modales de forma continua, analizar la influencia del nivel de ocupación y de las acciones climatológicas (viento y temperatura) en los parámetros modales, y evaluar el estado límite de servicio de vibraciones. El sistema registra la aceleración mediante 18 acelerómetros MEMs triaxiales distribuidos por la estructura, la temperatura ambiente y la velocidad y dirección del viento (Figura 1).

    En este trabajo se describe la instalación del sistema de monitorización y la implementación de la identificación continua de los parámetros modales mediante análisis modal operacional. Del sistema de monitorización cabe destacar que se han empleado acelerómetros ocultos dentro de las barandillas y por tanto no afectan a la estética de la pasarela si bien ha complicado el tratamiento de los datos al precisar ciertas transformaciones angulares. En cuanto a la caracterización modal, se ha empleado el método SSI (Stochastic Subspace Identification) para la identificación en el dominio del tiempo, método que se ha impuesto en los últimos años por su eficacia en el análisis modal operacional/ambiental. Se identifican varios modos por debajo de 3 Hz, algunos de ellos mostrados en la Figura 2. Finalmente, en este artículo se presentan algunos datos preliminares del estado límite de servicio de vibraciones y de la influencia de los agentes externos (fundamentalmente la temperatura) en la estimación de las frecuencias naturales.

  • English

    The Research Centre CARTIF together with Escuela de Ingenieros Industriales (University of Valladolid) and the Structural Engineering Group (ETS de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Technical University of Madrid) have recently installed a new vibration monitoring system on a stress-ribbon footbridge with a span of 85 m. The footbridge consists of a catenary-shape steel band, of 3.6 m wide and 30 mm thick, bearing concrete precast slabs and the handrails, which results in a sag of about 1/50 of the span.

    Because of its singular design and its tendency to vibrate under pedestrian loading, the aforementioned research groups have decided to install a monitoring system in order to automatically estimate the modal parameters, to analyse the influence of pedestrian density and environmental factors (wind and temperature) on the modal parameter estimates, and to assess the vibration serviceability limit state. This system measures continuously: the acceleration (using 18 triaxial MEMS accelerometers distributed along the structure), the ambient temperature and the wind velocity and direction (Figure 1).

    This work describes the installation of the monitoring system and the implementation of an automated output-only modal parameter estimation. The monitoring system uses accelerometers installed inside the handrail in such a way that the structure aesthetic is not modified in any way. However, additional complications are introduced since angular transformations are required. The automated modal parameter estimation has been carried out using the Stochastic Subspace Identification because it is generally considered to be the most powerful class of the known identification techniques for natural input modal analysis in the time domain. Using this technique several vibration modes for natural frequencies below 3 Hz are successfully indentified, some of them are shown in Figure 2. Finally, this paper presents some preliminary results of the vibration serviceability assessment and of the influence of environmental factors on the estimation of the natural frequencies.