Desarrollando herramientas para identificar daños en estructuras post terremotos

En un país sísmico como Chile, no solo es necesario trabajar y avanzar en el desarrollo de materiales y estructuras que permitan evitar el colapso de obras civiles, como edificios, casas y puentes, entre otros, durante un terremoto. También, es importante desarrollar tecnología que permita monitorear la salud estructural de esta infraestructura, registrar y analizar información con la cual se pueda, por ejemplo, priorizar los esfuerzos en la toma de decisiones asociadas a estos mismos temas.

Este es parte del trabajo que ha venido desarrollando desde 2014 el profesor de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Rodrigo Astroza, colaborando con investigadores de la Universidad de California-San Diego y Universidad de Chile.

 El estudio, que presentó el profesor Astroza en uno de los últimos coloquios de investigación que organiza esta facultad, consiste básicamente en el desarrollo de una metodología de monitoreo de salud estructural (SHM por sus siglas en inglés) de obras civiles, que son sometidas a cargas externas no medidas (identificación ciega), mediante la integración de modelos no‐lineales de elementos finitos con métodos Bayesianos de estimación del tipo batch (lote) y recursivos.  

Respecto de este estudio, el Doctor en Ingeniería Estructural, explicó algunos detalles:

¿Qué problemas se observan en las estructuras, como puentes y edificios, a nivel sísmico?

Un problema aun no resuelto y que se enmarca en la investigación presentada, es desarrollar una herramienta de identificación de daño que sea robusta y confiable, basada en información de la estructura registrada durante los terremotos. Para esto, estamos trabajando en desarrollar nuevas metodologías de calibración de modelos estructurales, datos que contribuirían a guiar las inspecciones y reparaciones de daño post-terremoto, y priorizar esfuerzos y recursos.

¿Qué es la identificación ciega y qué efecto tiene en las estructuras?

Básicamente consiste en calibrar un modelo numérico de un sistema dinámico, utilizando solo la respuesta medida en la estructura. Solo con esta información, el objetivo es estimar la(s) solicitación(es) a las cuales fue sometida la estructura y -a la vez- estimar los parámetros del modelo.

¿En qué contribuye este modelo y solicitación estimada?

Esto nos permiten analizar la respuesta estructural que no fue observada durante el terremoto, información de gran importancia para identificar el potencial daño presente en los elementos de la estructura.

¿En qué consiste un modelo espacio-estado no lineal?

Este tipo de modelo representa matemáticamente la dinámica de un sistema físico y/o ingenieril, permitiendo representar una gran cantidad de fenómenos físicos y abrir -a su vez- un gran número de aplicaciones interesante en diversas áreas de la ingeniería.

Además del trabajo que se realiza hace casi seis años con la UC San Diego y la Universidad de Chile, en los últimos meses se sumó la colaboración con la Universidad de Nebraska y Tufts University.  A esto se suman varias memorias de titulación, de alumnos de pregrado de la UANDES, en el área de calibración de modelos no-lineales con trabajos de excelente nivel.