Monitorización mediante técnicas vibro-acústicas de estructuras sismorresistentes de hormigón armado sometidas a cargas dinámicas en mesa sísmica

Abstract

En zonas de sismicidad moderada o alta, como el sur de Europa, los terremotos causan la pérdida de vidas humanas y tienen un impacto económico importante. Las pérdidas humanas se han reducido notablemente en las construcciones proyectadas siguiendo normas modernas. Sin embargo, el control/reducción de los daños sigue siendo una asignatura pendiente. La ingeniería sísmica se orienta desde principios del siglo XXI a producir estructuras con daños controlados y costes de reparación cuantificables, dentro del denominado paradigma del Proyecto Sismorresistente Basado en Prestaciones (Performance Based Seismic Design, PBSD). Una forma de materializar los objetivos del PBSD es mediante estructuras equipadas con disipadores de energía. La cuantificación del daño en este tipo de estructuras es un aspecto crucial para decidir si es necesario repararlas tras un sismo severo y en qué extensión. Esta evaluación abarca las dos componentes del sistema (la estructura principal y los disipadores de energía), y para llevarla a cabo, el diagnóstico de daño basado en los ensayos no destructivos (END) juega un papel muy importante (Structural Health Monitoring). De ello trata esta Tesis. En esta Tesis Doctoral, se exponen los trabajos experimentales relacionados con el diagnóstico del daño en estructuras bidireccionales de hormigón armado (HA) y en disipadores histeréticos con propiedades de recentrado TTD-NiTi, sometidos a ensayos sísmicos (simulaciones biaxiales) y ensayos cuasi-estáticos, respectivamente. En particular, se monitorizan las estructuras de HA con el método de emisión acústica (EA) para evaluar el daño en el hormigón, y se inspecciona la parte disipadora del TTD-NiTi con los métodos de ultrasonidos (UT) y memoria magnética del metal (MMM) para evaluar el grado de deformación plástica alcanzado y decidir sobre su eventual sustitución. En ambos casos se proponen nuevos índices de daño indirectos que se validan con índices de daño mecánicos bien establecidos en la bibliografía.

In areas of moderate or high seismicity, such as southern Europe, earthquakes cause the loss of human lives and have a significant economic impact. Human losses have been significantly reduced in the constructions designed following modern standards. However, damage control/reduction remains a pending issue. Seismic engineering has been oriented since the beginning of the 21st century to produce structures with controlled damage and quantifiable repair costs, within the so-called Performance Based Seismic Resistance Project (PBSD) paradigm. In particular, this Doctoral Thesis shows the experimental works and results related to the diagnosis of damage in bidirectional reinforced concrete (RC) structures and in TTD-NiTi hysteric dampers with recentering properties, subjected to seismic tests (biaxial simulations) and quasi-static trials, respectively. Specifically, the RC structures are monitored with the acoustic emission method (AE) to assess the level of damage of the concrete, while the dissipative part of the TTD-NiTi is inspected with the ultrasonic (UT) and magnetic memory metal (MMM) methods in order to evaluate the degree of plastic deformation achieved and then decide on its eventual replacement. In both cases, new indirect damage indices are proposed and validated with well established mechanical damage rates in the literature.