Caracterización dinámica y monitoreo estructural de un viaducto de carretera mediante Análisis Modal Operacional (OMA).

Introducción

El acrónimo SS indica la red nacional de carreteras estatales en Italia. La compañía italiana Anas S.p.A. se encarga de la infraestructura vial, gestionando y manteniendo esta red de carreteras estatales y autopistas libres de peaje de interés nacional.

El viaducto Serra Cazzola, ubicado en la carretera estatal SS640, es una estructura continua de múltiples vanos con un tablero de doble calzada. La estructura tiene una longitud total de 980 m, un vano central de 120 m, un ancho de 26.50 m y una altura máxima de 70 m. El tablero mixto acero-hormigón está compuesto por dos vigas de acero con vigas transversales mixtas en voladizo que soportan la losa de hormigón.

Desde 1992, Essebi opera en el sector de servicios de ingeniería estructural con experiencia específica en la implementación de sistemas de monitoreo estáticos o dinámicos para estructuras civiles y obras arquitectónicas. La compañía también lleva a cabo actividades de diagnóstico general en productos de concreto reforzado y pre esforzado, acero, mampostería y madera, utilizando predominantemente pruebas no destructivas e instrumentación especializada.

El proyecto del viaducto Serra Cazzola: la historia.

Todo comenzó en la primavera de 2021, cuando Essebi tuvo el primer contacto con dos empresas constructoras sicilianas, SCS e IGC, legalmente constituidas en una Asociación Temporal de Empresas (ATI). La asociación había ganado un importante contrato marco con Anas S.p.A. para la construcción de una serie de plantas de monitoreo, principalmente sistemas dinámicos, en dos islas italianas: Sicilia y Cerdeña.

Como resultado, Essebi firmó un contrato para suministrar e instalar una serie de plantas de monitoreo dinámico en las dos islas italianas, una en Serra Cazzola, en la provincia de Agrigento, y la otra cerca de Cagliari. Nos concentramos en la primera de las dos, proponiendo una solución diferente al concepto ya consolidado.

Había comenzado un cambio en el enfoque filosófico de la arquitectura de monitoreo. La llamada solución granular estaba ganando popularidad; esta implicaba módulos de acelerómetros conectados en cascada con electrónica incorporada a lo largo de la planta, a diferencia de la solución clásica que usaba múltiples transductores analógicos conectados a sistemas de adquisición multicanal.

Essebi contribuyó significativamente, en estrecho contacto con la gestión técnica central de Anas, para analizar la funcionalidad y confiabilidad de soluciones similares ya implementadas.

Introduciendo el nuevo y casi desconocido E-g-meter, precursor del ahora ampliamente establecido IOLITE-3xMEMS, presentamos ejemplos: el puente Navetta en Parma, algunos pasos elevados en autopistas del norte de Italia, edificios de oficinas de correos en Cascia y Rieti y, sobre todo, para ilustrar la filosofía general del sistema, el viaducto de la autopista Foro en Abruzzo.

En resumen, Anas estaba convencido, y firmamos los contratos con la ATI. Solo faltaba comenzar la construcción de la primera planta. Sin embargo, surgió un prolongado silencio en la relación con la ATI. En los primeros meses del año siguiente, entendimos que existía una interdicción antimafia impuesta por la Prefectura de Palermo contra una de las dos empresas de la ATI.

Anas revocó inevitablemente la asignación, dejando a Essebi en una situación precaria. La odisea continuó durante todo 2022, con diversas propuestas fallidas de relación con otras empresas o consorcios para reemplazar al grupo vetado.

A finales de 2022, el Consorcio Estable SQM expresó su interés en asumir el contrato marco con Anas para el monitoreo de puentes y viaductos en Sicilia y Cerdeña, tras la exclusión de la ATI vetada. Inmediatamente se estableció una relación con ICC , como rama de ingeniería del consorcio.

Las partes firmaron el nuevo contrato en junio, y después de algunos retrasos, comenzamos la instalación en octubre y la finalizamos en diciembre. A finales de 2023, realizamos las pruebas de funcionalidad eléctrica, almacenamos varios lotes de datos y llevamos a cabo análisis modales que arrojaron resultados excelentes.

Sin embargo, problemas relacionados con la subestación eléctrica han dejado la planta inactiva durante varios meses. Una vez que se restablezca el suministro eléctrico, se podrá activar la última parte del programa. Esta etapa incluye hacer que los datos del ordenador Edge sean utilizables según los estándares de interoperabilidad establecidos en el Acuerdo Marco original.

Ubicación del viaducto

Evitando un tramo más antiguo de la carretera estatal SS 640 que descendía hacia el valle, el viaducto Serra Cazzola, el puente más moderno de gran altura de Italia, se inauguró en 2014 cerca de Canicattì, en Sicilia. Este puente es una de las principales obras del recorrido de Porto Empedocle, que conecta Agrigento con Caltanissetta.

La carretera estatal SS 640 atraviesa el famoso sitio arqueológico "El Valle de los Templos," recientemente reconocido por la UNESCO como un patrimonio de interés global. La carretera ha sido renombrada como "La Ruta de los Escritores" en honor al itinerario que recorre los lugares vividos y amados por escritores sicilianos como Luigi Pirandello, Leonardo Sciascia, Tomasi di Lampedusa y Andrea Camilleri, así como los descritos en sus novelas.

El viaducto está ubicado en una importante depresión orográfica, lo que facilita su cruce y lo somete a una considerable ventosidad natural debido a un pronunciado efecto Venturi. Su longitud, cercana a los 1000 metros, y la altura máxima desde el fondo del valle, que en su parte central alcanza los 70 metros, requirieron una atención especial tanto en la solución estructural como en las técnicas de construcción.

La considerable altura de los pilares, en particular, llevó a la búsqueda de una solución con vanos amplios y un único tablero que contuviera los dos carriles de la carretera, otorgando a la estructura un carácter de unidad y ligereza.

Para lograr una mayor transparencia e integrar la estructura en el contexto ambiental, se adoptó una longitud creciente de los vanos, que varía de 55 m a 120 m según la altura desde el fondo del valle. La técnica de construcción aplicada define las dimensiones de los vanos individuales. Además, se estudió en profundidad el ensamblaje pila-tablero para minimizar la alteración del espléndido entorno natural en el que se inserta el viaducto.

Las estructuras del viaducto

En su disposición estructural básica, el viaducto está compuesto por un tablero continuo, con interrupciones únicamente en los extremos y estribos, y está restringido en múltiples esquemas hiperestáticos en los once pilares. Posee doce vanos de longitudes parciales: 55 m, 70 m, 3x90 m, 120 m, 3x90 m, 2x70 m y 55 m, con una longitud total de 980 m.

El ancho total del tablero, igual a 26,50 m, está compuesto por dos calzadas de 10,50 m cada una, divididas en dos carriles de 3,75 m y dos acotamientos de 1,75 m y 1,25 m, respectivamente, además de dos aceras laterales de 1,50 m y 2,50 m en la mediana central.

El tablero tiene una sección compuesta de acero-hormigón y consta de dos vigas metálicas de doble T colocadas a una distancia de 12,50 m, con travesaños de doble T extra-dosificados y en voladizo, dispuestos a intervalos de aproximadamente 4 m. Sobre estas vigas descansa una losa de hormigón armado con un grosor de 25 cm. La carpintería metálica está completamente soldada y pintada.

Figura 3 muestra las secciones transversales de los elementos estructurales esenciales y cómo la sección del tablero varía con la abscisa longitudinal para formar segmentos parabólicos con resistencia variable y un momento máximo correspondiente a los apoyos.

Las dos vigas longitudinales tienen una altura constante de 2,90 m en los vanos externos de 55 y 70 m y una altura variable según una ley parabólica en los vanos de 90 m y el vano central de 120 m. En el vano central, la altura varía de 3,00 m (L/40) en el centro a 5,50 m (L/22) en los apoyos.

La altura de los travesaños actuales varía de 1,60 a 1,79 m en la parte central y de 0,40 a 1,60 m en la parte en voladizo. Para garantizar la estabilidad de la platabanda, los travesaños en los vanos principales, en un tramo de aproximadamente 25 m alrededor de los apoyos, tienen una altura incrementada en aproximadamente 60 cm en comparación con la sección actual.

En correspondencia con los apoyos, los travesaños y montantes transfieren las acciones horizontales de viento o sismo hacia los apoyos y, por ende, hacia las subestructuras. Los montantes de los pilares están formados por 3+3 placas dispuestas simétricamente respecto al núcleo, a una distancia entre centros de 0,40 m, garantizando la correcta transferencia de las reacciones de los apoyos al tablero, incluso en excursiones térmicas longitudinales. Las vigas están rigidizadas en los travesaños mediante riostras en T soldadas a las almas y bridas de las vigas.

La losa descansa sobre paneles de piso, fabricados con secuencias de colado optimizadas según la ejecución de los segmentos de vano antes de encajar en los apoyos, evitando fisuras en la losa durante las fases de construcción. Las conexiones de la losa con la carpintería metálica se realizan mediante pernos tipo "Nelson."

Los pilares tienen una altura que varía de 13 a 58 m. Están compuestos por un eje con una sección hueca, linealmente variable en dirección transversal, y cabezales de pilares con una sección variable y conexión curva, capaces de realizar el ensanchamiento necesario para acomodar los apoyos del tablero. Se prestó especial atención a la definición de la forma de los pilares, particularmente sus cabezales, debido a las considerables dimensiones requeridas por el tipo de tablero.

Las cimentaciones son losas apoyadas sobre 16, 20 o 25 pilotes de Ø 1500 mm, con longitudes de 30, 35 o 40 m.

Los estribos tienen una sección en C y son el asiento de los retenedores sísmicos. En el estribo S1, que soporta los apoyos fijos, los ingenieros posicionaron cuatro dispositivos elásticos de doble acción de 4000 kN. En el estribo S2, con los apoyos deslizantes, cuatro dispositivos elásticos de doble acción de 4000 kN acoplados con transmisores de choque permiten deformaciones "lentas" del tablero, como las debidas a retracciones o excursiones térmicas, pero no movimientos "rápidos" inducidos por un sismo.

Los retenedores están conectados al muro de grava mediante barras de acero fijadas a dos placas opuestas al muro. Las cimentaciones consisten en losas apoyadas sobre 40 pilotes de Ø 1200 mm, con profundidades de 20 m en S1 y 25 m en S2.

La necesidad de monitoreo

Gran parte de la infraestructura en Italia es ahora antigua, ya que data del periodo del auge económico que se desarrolló inmediatamente después de la Segunda Guerra Mundial. Diversos factores, como:

• la implementación inadecuada de programas de mantenimiento,

• la alta sismicidad presente en casi todo el país, y

• fallos recientes, algunos catastróficos, que han afectado a múltiples viaductos,

han llevado recientemente a muchos gestores de infraestructura a optar por inspecciones preventivas, controles y sistemas de monitoreo.

Como gestor nacional de carreteras estatales, Anas se adelantó al mucho más amplio programa "Mille Ponti" (Mil Puentes), promulgando contratos marco con muchas empresas constructoras. Además de las obras de mantenimiento, como aspecto de mejora, estos contratos debían incluir la creación de sistemas de monitoreo para evaluar el comportamiento dinámico de los puentes y, en consecuencia, su estado y nivel de conservación.

Uno de estos proyectos es el "Contrato Marco para el suministro e instalación de instrumentación para el monitoreo estructural de obras de arte en las regiones de Sicilia y Cerdeña." En este marco, el viaducto Serra Cazzola se destaca como un elemento prominente de la carretera SS 640 que conecta Agrigento con Caltanissetta.

La instalación de monitoreo

ICC instaló la planta de monitoreo a principios de octubre de 2023 en nombre de Anas, bajo la supervisión de Essebi. La instalación se llevó a cabo hasta principios de diciembre.

Instalamos paneles en el borde del puente, entre la barrera de contención y la barandilla de protección externa, en el lado que mira hacia Agrigento. Estos paneles corresponden a los seis PCs utilizados para gestionar las seis ramas del sistema. Cada panel se alterna con los soportes del puente subyacentes, pero solo afectan a los soportes impares.

Colocamos todos los transductores de aceleración y temperatura en el intradós, abarcando todos los vanos, utilizando un by-bridge. Un by-bridge es un tipo particular de plataforma aérea adecuada para intervenciones debajo de puentes, con un brazo "negativo" que asciende sobre el puente desde la parte superior hasta la inferior.

El uso del by-bridge desde arriba obligó a una interrupción parcial de la circulación en la calzada superior, alternando las direcciones del tráfico en un solo carril: inicialmente en el derecho y luego en el izquierdo durante toda la duración de las actividades.

Instalamos 85 de los 89 módulos de acelerómetros y dejamos cuatro como repuestos para posibles intervenciones de reemplazo durante el servicio. La mayoría, 71 para ser precisos, son del tipo IOLITE 3xMEMS con baja protección contra agentes externos, por lo que requieren el uso de cajas metálicas protectoras. Diez son IOLITE 3xMEMS del tipo impermeable, y los cuatro restantes son acelerómetros antiguos del modelo E-g-meter, que también necesitan una caja de protección. Los cuatro dejados como repuestos son de la última generación y son impermeables.

Ya sea equipados con una caja protectora o sin ella, fijamos constantemente los módulos con tornillos a placas metálicas de espera con pernos, posicionadas como una plantilla, previamente sujetadas a los elementos metálicos con clavos disparados con una pistola especial. Para los módulos montados planos sobre la cabeza de los pilares, fijamos la placa metálica al concreto con anclajes químicos.

Todos los módulos de acelerómetros en el tablero del puente, seis para cada uno de los doce vanos que componen el viaducto, fueron instalados en la línea central y a dos-tres cuartos sobre las dos vigas principales, simétricamente respecto al eje longitudinal. Se colocaron externamente, debajo de los brackets en voladizo, a aproximadamente 70 cm del pasillo superior (predella).

Los módulos de acelerómetros de los pilares, uno para cada pila, fueron instalados planos sobre las superficies superiores de sus pulvinos. El pulvino es un elemento estructural y arquitectónico en forma de pirámide truncada, con la base menor apoyada en una columna y la base mayor soportando el arranque de una viga.

Además, ubicamos doce sensores de temperatura - microchips de Analog Devices - a lo largo de los diferentes vanos, reportándose en pares de dos a seis MonoDAQ UX, instalados en los seis paneles interconectados de la planta. Siempre que fue posible, protegimos todos los cables Ethernet y de alimentación PoE del sistema con tubos corrugados anti-roedores.

El punto crítico del sistema sigue siendo su exposición a fenómenos de rayos. La ubicación, la naturaleza y el tipo de estructura desempeñan, sin duda, un papel adverso. La única intervención mitigadora fue instalar pararrayos y relevadores dentro de los seis paneles eléctricos. Los rayos que impactan en varios puntos del tablero y se dirigen hacia el suelo a través de los pilares podrían causar efectos impredecibles e incontrolables.

La cadena de medición

En cada una de las seis ramas locales que componen el sistema de monitoreo, un promedio de 14 módulos para sensores de vibración (acelerómetro), una de las ramas tiene 15, se conectan en cascada mediante una red Ethernet en un cable LAN, partiendo del PC de referencia en una configuración dentro-fuera. Además del suministro PoE ( Power over Ethernet ) dentro del panel, se agrega otro inmediatamente después del séptimo módulo.

Para medir las aceleraciones, utilizamos IOLITE 3xMEMS en las configuraciones disponibles en estos tres años, como se detalló anteriormente. Debido a la continuidad de las actividades, parte del lote original de Dewesoft fue reutilizado para otras aplicaciones menores, lo que resultó en reemplazos con dispositivos actualizados y alineados con el estado actual de la tecnología.

En su configuración principal, el IOLITE 3xMEMS es un módulo con acelerometro con un transductor efectivo en tres ejes. Su ruido espectral, en el peor de los casos (en el eje z respecto a su posición), no supera los 25 µg/Hz .

Se denomina módulo porque el IOLITE 3xMEMS integra toda la electrónica necesaria para amplificar, digitalizar y sincronizar la señal, además del elemento sensible de medición. En resumen, es un instrumento acondicionado capaz de transmitir una señal digitalizada y sincronizada en una red tipo LAN Ethernet.

En cada una de las subinstalaciones hay dos transductores de temperatura . Estos consisten en un chip de circuito integrado digital de Analog Devices (AD592CNZ) con una precisión de ±0,5 °C, fundamental para estandarizar los resultados derivados de las caracterizaciones dinámicas realizadas en diferentes períodos del año. Los transductores están ubicados en puntos designados y conectados mediante cableado analógico a los sistemas de adquisición MonoDAQ UX en los seis paneles eléctricos.

Lista de todo el hardware y software utilizado:

• 85 Dewesoft IOLITE® 3xMEMS: Acelerómetros MEMS triaxiales.

• Seis módulos MonoDAQ U-X: Dispositivos USB multifuncionales para adquisición de datos (DAQ).

• 12 transductores de temperatura.

• Seis computadoras personales.

• Simcenter Testlab: Complemento de software para Análisis Modal Operacional.

La arquitectura del sistema

El sistema de monitoreo incluye 85 acelerómetros triaxiales , distribuidos de la siguiente manera:

• Dos acelerómetros en el suelo para medir el movimiento del terreno de entrada y el PGA (aceleración máxima del terreno).

• Una vez que los sensores estén en una posición central en la parte superior de cada pilar.

• 72 acelerómetros (12x6) colocados en las almas de las dos vigas de acero del tablero compuesto. Cabe señalar que cada vano tiene seis sensores ubicados en el punto medio y en los cuartos de vano, respectivamente.

Figura 11 muestra el subsistema n.º 2, tomando como referencia el inicio en la dirección identificada por Agrigento y el panel de control correspondiente al pilar 3.

Las distancias entre los módulos donde están instalados los acelerometros son consistentemente inferiores a 40 m, lo que elimina la necesidad de elementos de hardware adicionales para amplificar la señal.

Las seis computadoras (PC) que controlan los seis subsistemas están conectadas mediante un cable de red para funcionar de manera sincronizada. La PC n.º 3 actúa como master (UCL según la terminología de Anas) y, por esta razón, está equipada con un procesador Intel Core i5 . Las otras cinco PC desempeñan un papel de esclavas y están equipadas con un procesador menos potente, Intel Celeron J900 .

Actualmente, gestionamos el sistema utilizando routers con tarjetas SIM , que permiten la conexión remota para cada uno de ellos, por ejemplo, mediante AnyDesk o TeamViewer . Sin embargo, la PC master (UCL) ya está conectada por cable a una PC adicional (Edge) y realiza muchas más funciones debido a los numerosos procesos que implementa. Posteriormente, actuará como la única interfaz con el gestor ( Anas ) y como terminal remoto.

Sincronización

La sincronización eficiente de las adquisiciones obtenidas de los acelerómetros es obligatoria cuando el objetivo del sistema de monitoreo es ejecutar análisis modales, ya que debemos determinar las formas modales resultantes con una buena definición.

Para las ramas individuales, el uso del protocolo EtherCAT , típico de la arquitectura IOLITE con acelerómetros MEMS en serie, garantiza una sincronización dentro de unos pocos microsegundos. Sin embargo, esta llamada "sincronía local" no es suficiente, ya que el viaducto consiste en un esquema de viga continua a lo largo de toda su longitud, con solo dos juntas en los extremos. Por lo tanto, evaluar su comportamiento general es fundamental.

La sincronía entre las seis ramas, que constituyen los seis subsistemas, no puede pasarse por alto y debe ser lo mejor posible, compatible con las frecuencias típicas involucradas. Basamos esta "sincronía global" en el protocolo Network Time Protocol (NTP) , que logró una mejora significativa a partir de las versiones Windows Server 16 y Windows 10 .

En condiciones operativas razonables, el sistema logra precisiones del orden de un milisegundo, o incluso mayores, más que adecuadas para las frecuencias típicas de la estructura investigada. Como resultado, estas frecuencias tienen poca relevancia para valores superiores a 3 Hz .

Siendo excesivamente cautelosos, referimos la sincronía a 5 ms . El error máximo en el ángulo de fase para las frecuencias máximas relacionadas con el fenómeno no supera los 5,4° , un valor que consideramos más que aceptable.

Para complementar lo anterior, realizamos las adquisiciones colocando un módulo EtherCAT Junction para la sincronización por GPS en las seis redes locales, entre el primer dispositivo PoE y el primer módulo de acelerómetros. De esta manera, evitamos usar la sincronización NTP a nivel del sistema global y recurrimos a un enfoque más preciso y riguroso. Hasta ahora, los resultados, aunque ciertamente influenciados por limitaciones operativas, podrían ser más exactos.

Análisis modal experimental

Primero, se llevó a cabo una actividad prolongada de puesta en marcha para verificar la funcionalidad eléctrica, en términos de las conexiones correctas de todos los transductores que componen la cadena de medición y la funcionalidad del software, utilizando todas las herramientas disponibles en DewesoftX. Esta verificación se realizó mediante el control de los diversos trenes de onda generados por el tránsito vehicular y examinando la coherencia de las frecuencias resultantes.

Aunque no disponemos de datos teóricos -y, a pesar de que el viaducto fue construido en este milenio, no entendemos por qué el propio diseñador no cuenta con evaluaciones dinámicas teóricas disponibles-, se demostró que el análisis dinámico experimental era el medio más adecuado para verificar la funcionalidad integral del sistema de monitoreo implementar. Si bien los valores numéricos de las frecuencias podrían no ser indicativos sin un modelo teórico para comparación, esto no se aplica a las formas modales, que demuestran la calidad del trabajo a través de su apariencia y suavidad.

Debido a la dificultad de energizar el viaducto con forzamientos externos armónicos e impulsivos, se definió una referencia para el análisis modal operacional . Este tipo de análisis, basado solo en salidas ( output-only ), es común en grandes estructuras de ingeniería civil donde no se dispone de entradas, y los espectros de potencia cruzados reemplazan a las clásicas funciones de transferencia.

En particular, se utilizó el algoritmo de extracción Polymax , disponible en el software Siemens Simcenter TestLab Operational Modal Analysis . Este algoritmo opera en el dominio de la frecuencia como una versión poli-referenciada del método Least-Squares Complex Frequency-domain (LSCF) desarrollado en el dominio del tiempo.

De acuerdo con su particular esbeltez y diseño aerodinámico, el viaducto exhibe un comportamiento notable flexible, vibrando a bajas frecuencias. Las más significativas se encuentran por debajo de los 3 Hz . En todos los modos, los porcentajes de amortiguamiento son bajos, aproximadamente 1% , como es característico en una estructura metálica. Las excepciones son el primer modo de flexión en el plano vertical ( modo 2 en la tabla ) y el primer modo torsional (modo 3 en la tabla ), para los cuales el valor de amortiguamiento alcanza aproximadamente el 2,5% .

La Tabla 1 también muestra la Colinealidad Modal de Fase (MPC) , una magnitud modal que mide la complejidad de un vector de forma modal, y la Desviación Media de Fase (MPD) , un promedio ponderado de las desviaciones de fase de los componentes individuales. de la forma modal respecto a los parámetros de fase promedio. Un valor alto para el MPC y bajo para el MPD indican formas modales reales.

El diagrama de espectro de potencia cruzado mostrado en la Figura 14 , representado en términos del diagrama de estabilización, confirma los datos de la tabla respecto a la concentración de frecuencias en valores bajos.

Figuras 15, 16, 17 y 18 muestran las primeras cuatro formas modales. El primer modo, detectado a 0,63 Hz , es un modo de flexión con tendencia transversal .

La segunda forma modal es, sin duda, la más significativa, representando el primer modo de flexión en el plano vertical .

El tercer modo, a 0,86 Hz , es torsional . Su tendencia habitual se acentúa en la zona central y tiende a atenuarse hacia los estribos.

El cuarto modo, a 0,89 Hz , con su clásica tendencia de curvatura invertida y flexión en el centro de la viga, representa un segundo modo de flexión transversal .

Obsérvese cómo las primeras cuatro frecuencias naturales del viaducto están muy por debajo de 1 Hz y se encuentran todas dentro de un rango inferior a 0,3 Hz .

A 1,15 Hz , encontramos el primer modo rígido longitudinal del tablero , mientras que a 1,56 Hz y 2,86 Hz aparecen un modo transversal superior y el segundo modo de flexión en el plano vertical , respectivamente.

El análisis del Criterio de Aseguramiento Modal (MAC) determina la similitud entre dos formas modales. Si se compara una forma modal consigo misma, el valor MAC debería ser 1 o 100% . El valor MAC entre dos modos es, esencialmente, el producto escalar normalizado del vector modal complejo, que incluye tanto la amplitud como la fase en cada nodo común (es decir, puntos). Este valor MAC también puede interpretarse como el cuadrado de la evaluación entre dos vectores modales.

Idealmente, cada modo debe observarse de manera única y tener una forma distinta a los demás modos. Por lo tanto, en la diagonal de la matriz, cada modo es idéntico a sí mismo y, en teoría, los modos no autorelativos fuera de la diagonal deben ser linealmente independientes, con un valor MAC cercano a cero . Véase la Figura 19 : a la izquierda se refieren los primeros 18 modos (todos dentro de los 3,5 Hz ), ya la derecha, los primeros siete modos , que consideramos los más significativos, como se analizó previamente en la Tabla 1 .

Conclusiónes

Nuestra caracterización dinámica del viaducto utilizando OMA (Análisis Modal Operacional), con su multitud de puntos de medición y vastos datos recopilados, establece un estándar elevado para el monitoreo estructural. A pesar de los desafíos, el proyecto representa un hito significativo, marcando la intensa penetración de Dewesoft en el mercado de la ingeniería civil y la infraestructura italiana.

El sistema de monitoreo del viaducto Serra Cazzola es, sin duda, uno de los más grandes jamás construidos en términos de tamaño y número de transductores síncronos. Este sistema forma parte de un proyecto de Monitoreo de Salud Estructural (SHM) incluido en un extenso plan nacional de control para puentes y viaductos. En este caso, la investigación mediante OMA , que permite una adecuada caracterización modal experimental, debe entenderse como el inicio de muchos otros proyectos de mantenimiento futuros enfocados en verificar los llamados parámetros dinámicos sensibles .

El sistema de monitoreo ha sido diseñado con todas las características necesarias para garantizar la durabilidad y confiabilidad operativa. Por esta razón, la solución modular permite futuras extensiones, mejoras y variaciones. Entre otras ventajas, la solución arquitectónica adoptada, junto con la instrumentación seleccionada, permitió instalaciones con un bajo uso de maquinaria de elevación de alto costo diario, como el manejo mediante by-bridge .

Por las dimensiones involucradas y el número de transductores utilizados en un organismo estructural sin soluciones de continuidad, la investigación y la congruencia de los parámetros son elementos significativos para validar la instalación.

Por último, pero no menos importante, garantizar la sincronización de las adquisiciones es un desafío cuando las dimensiones del artefacto son significativas. Los métodos operativos implementados para llevar a cabo las actividades son peculiares y decisivos, pero constituyen un punto de partida para soluciones similares.

El protocolo EtherCAT en las seis ramas constituyentes garantiza la sincronización local, pero esto también debe reflejarse en su comportamiento general para tener un sistema único como referencia. En este caso, se compararon dos enfoques: uno, en cierto sentido innovador y más refinado, basado en metodologías de GPS, y el otro, más tradicional, anclado a estándares NTP , que, aunque cada vez más eficientes, podría generar ciertas dudas.

Sorprendentemente, este segundo método proporcionó excelentes resultados, gracias a la suavidad constitutiva y lentitud del artefacto en cuestión y las consecuentes bajas frecuencias involucradas. Al mismo tiempo, el primero, aunque intrínsecamente más eficiente, no pudo ser utilizado de la mejor manera debido a dificultades prácticas.