De la teoría a la aplicación: Alumnos diseñan estructuras y las someten a vibraciones dinámicas

El trabajo práctico en el laboratorio, es parte fundamental del curso Dynamics of Structures que se dicta en inglés para estudiantes de Ingeniería Civil en Obras Civiles de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas.

Antes de finalizar el primer semestre, los jóvenes debieron poner a prueba sus conocimientos de forma aplicada. El desafío consistía en construir maquetas, donde cada una representaba un problema dinámico diferente y de interés, para luego someterlas a diferentes cargas dinámicas, como por ejemplo solicitación basal inducida por una mesa vibradora, y medir sus respuestas por medio de sensores de aceleración o desplazamiento.

Para esta prueba, explica el profesor a cargo, Rodrigo Astroza, “los alumnos debían desarrollar modelos matemáticos de sus maquetas, y presentar los resultados de comparación entre los resultados experimentales y los analíticos. Queremos que nuestros estudiantes aprendan a representar de forma adecuada la respuesta de estructuras a escala con modelos matemáticos sencillos. No obstante, todo modelo numérico deben ser validado, idealmente usando datos experimentales, de lo contrario su uso es cuestionable”, comenta el académico.

¿Qué métodos o sistemas debían ocupar para medir la respuesta de estas estructuras?
Se utilizaron algunos de los equipos que tenemos en el Laboratorio Experimental de Estructuras de la Facultad, como acelerómetros, sensores de desplazamiento y sistemas de adquisición de datos, además de una mesa vibradora para inducir solicitaciones basales a las maquetas. Adicionalmente, en algunos casos los alumnos debían procesar los datos experimentales utilizando herramientas de procesamiento de señales. En este aspecto, el apoyo del ayudante de laboratorio, José Martin Gutiérrez, fue crucial, ya que además de ayudar a los alumnos en temas específicos de la construcción de las maquetas, los apoyó en los ensayos de laboratorio.

¿A qué tipos de fuerzas o ensayos se sometieron las estructuras y cuál era objetivo?
Se hicieron distintos tipos de ensayos, incluyendo vibraciones libres (desplazamiento y velocidad inicial) y de solicitación basal mediante la mesa vibradora. El objetivo era caracterizar dinámicamente las maquetas para niveles bajos de solicitación y analizar como cambiaba la respuesta al modificar el sistema estructural (por ejemplo, al incorporar masas excéntricas o un sistema de disipación de energía). En la práctica e investigación, nos interesa realizar caracterización dinámica de estructuras reales, utilizando datos de vibración, pero utilizando métodos y algoritmos más complejos. Sin embargo, esta actividad les permite a los alumnos entender de mejor manera de qué trata el área de dinámica experimental de estructuras. Si bien es tercer año consecutivo que los alumnos del curso desarrollan maquetas, es primera vez que realizamos mediciones experimentales en el laboratorio.