El trabajo destaca por mostrar esta correlación de la materialidad con el espacio circundante, además de presentar y validar un sistema de instrumentalización sísmica para monitoreo.
El artículo “Structural health monitoring of South America’s first 6-storey experimental light-frame timber-building by using a low-cost RaspberryShake seismic instrumentation”, escrito por Matías Alarcón, Pedro Soto, Francisco Hernández y el investigador CENAMAD Pablo Guindos, logró mostrar de manera cuantitativa la relación que existe entre factores como la temperatura y la humedad del ambiente en las propiedades dinámicas de una estructura de madera.
Esto fue posible gracias a un sistema de instrumentalización sísmica desarrollado por Alarcón en el contexto de su tesis de magister, tesis guiada por Guindos. Esta metodología de monitoreo, consistente en el uso de dispositivos de medición sísmica RaspberryShake, fue implementada y validada en nuestro país, a partir de su aplicación en una estructura experimental de mediana altura, construida en sistema de entramado ligero.
Una vez implementado el sistema de monitoreo sísmico, el equipo de trabajo decidió asociar este a dispositivos de medición de humedad y temperatura relativa, creando un sistema interconectado que hizo posible observar de qué modo el desempeño de la estructura en materias sísmicas podía verse afectado por estas condiciones climáticas, a partir de su injerencia en las propiedades dinámicas de la edificación.
A partir de este monitoreo y el respectivo análisis de los datos entregados, el estudio observó que los cambios en las condiciones medioambientales circundantes podían generar fluctuaciones significativas en las frecuencias naturales de la estructura, entendiendo esta como la frecuencia inherente de vibración de un cuerpo ante una perturbación.
Un ejemplo de esto se observó en escenarios como el aumento de humedad y disminución de temperatura, los que llevaron a frecuencias naturales mayores en los elementos de madera, alcanzando peaks de variación de entre 9,5 y 10,9%. Al respecto, el estudio explica que siempre fue esperable poder medir una mayor rigidez en la estructura en condiciones de frío, debido a factores como la naturaleza higroscópica del material.
Sin embargo, el equipo se sorprendió al identificar que los ambientes húmedos también entregaban datos de mayores frecuencias naturales, en este caso, atribuibles a motivos como el estrechamiento y rigidización de ensamblajes de madera causados por la hinchazón transversal de la madera, especialmente en uniones muro-losa-muro.
A través de estos y otros mecanismos, tales como modelos estado-espaciales, se verificó que las frecuencias naturales dependen tanto de los parámetros medioambientales como de la historia de estos valores, conocidos como efecto dinámico.
Estos mismos modelos, también pueden ser utilizados para dividir el impacto de las condiciones ambientales en estas propiedades, permitiendo la implementación de sistemas de monitoreo que permitan monitorear las variaciones en propiedades dinámicas asociadas a otras fuentes, tales como el daño por cargas sísmicas.
Estos resultados, de gran utilidad para el monitoreo de salud estructural en estructuras en madera, ha sido ampliamente valorados por la comunidad científica internacional, siendo reconocidos por entidades de gran renombre global.
Reconocimientos a la excelencia
En marzo de 2024, la revista Engineering Structures de ScienceDirect premió a los mejores artículos publicados en esta durante 2023. En un total de 12 categorías, 30 trabajos fueron seleccionados por el equipo editorial de la revista, en base a estándares como innovación, originalidad, aplicabilidad de los hallazgos científicos, y calidad de la escritura.
El trabajo de Alarcón y Guindos fue parte de este selecto grupo de investigaciones, siendo uno de los tres galardonados en la categoría “Structural Health Monitoring” junto a “Development and experimental verification of an IoT sensing system for drive-by bridge health monitoring” de Zhen Peng, Jun Li y Hong Hao; y “Experimental study into the effect of ice-wind misalignment on the development of ice-induced vibrations of offshore wind turbines”, de Tim C. Hammer y Hayo Hendrikse.
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