13rd International Symposium on Structures, Geotechnics and Construction Materials

13rd Colloquium on structural analysis, design and monitoring

Modal analysis of damaged structure in lab conditions

Abstract

An experimental modal analysis of a structure on a laboratory scale is required to determine its dynamic characteristics (frequencies, damping ratios, shapes, modal factors and modal scale factors). This has artificially induced structural damage in different elements. The structure is a model of a 4-story building, located in the VIBRAS laboratory of the UCLV School of Construction. The work includes the realization of a model in SAP2000, the solution of the optimal sensor placement problem using modal assurance (MAC) as criteria, the use of SAP2000-MATLAB OAPI and MATLAB as a general platform. A project elaborated in LabVIEW served for the capture and registration of signals and the use of MACEC, as a tool for the identification of the system and estimation of the aforementioned structural dynamic parameters. The experimental results obtained are discussed and it is concluded that the Modal Analysis is a test of great relevance, in diagnosis of structures and other applications, allowing to know the real state of a structure through its dynamic parameters, with multiple structural applications. The results obtained in this work will be used in subsequent investigations pursuing the objective of evaluating the efficiency and sensitivity of damage detection methods that are based on vibration measurements.

Resumen

Se requiere realizar un análisis modal experimental de una estructura a escala de laboratorio para determinar las características dinámicas (frecuencias, relaciones de amortiguación, formas, factores modales y factores de escala modal) de la misma. Esta posee daños estructurales inducidos artificialmente en diferentes elementos. La estructura es un modelo de edificio de 4 pisos, ubicado en el laboratorio VIBRAS de la Facultad de Construcción de la UCLV. El trabajo incluye la realización de un modelo en SAP2000, la solución del problema de colocación óptima de sensores utilizando como criterio el aseguramiento modal (MAC), el uso de SAP2000-MATLAB OAPI y MATLAB como plataforma general. Un proyecto elaborado en LabVIEW sirvió para la captura y registro de señales y el uso de MACEC, como herramienta para la identificación del sistema y estimación de los parámetros dinámicos estructurales antes mencionados. Se discuten los resultados experimentales obtenidos y se concluye que el Análisis Modal es una prueba de gran relevancia, en diagnóstico de estructuras y otras aplicaciones, permitiendo conocer el estado real de una estructura a través de sus parámetros dinámicos, con múltiples aplicaciones estructurales. Los resultados obtenidos en este trabajo se utilizarán en posteriores investigaciones persiguiendo el objetivo de evaluar la eficiencia y sensibilidad de los métodos de detección de daños que se basan en mediciones de vibraciones.