ACTUALIZACIÓN DE MODELOS DE ELEMENTOS FINITOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES COMPLEJOS

Abstract

Este trabajo se centra en el desarrollo e implementación de métodos computacionales avanzados, orientados a la actualización o identificación de modelos complejos de elementos finitos. Esta actualización se realiza con la intención de contar con un modelo que sea capaz de reproducir correctamente el comportamiento real de una estructura, caracterizado por una serie de datos dinámicos. La actualización o identificación del modelo se realiza mediante técnicas de Actualización Bayesiana, que en este contexto, puede estar orientada a caracterizar distintas propiedades de la estructura tales como: geometr?á de secciones, módulos de elasticidad, amortiguamiento, etc. Como se verá en esta tesis, el proceso de Actualización Bayesiana requiere que el modelo estructural sea sometido a repetidos análisis dinámicos, lo que involucra un alto costo computacional. La ya mencionada complejidad de los sistemas estructurales puede deberse a la incorporación de dispositivos no lineales como por ejemplo aisladores s??smicos o simplemente a la gran cantidad de grados de libertad que estos involucran. En este último caso se propone la incorporación de la técnica de S?tesis Modal que permite reducir significativamente la dimensionalidad del problema y por ende los costos computacionales propios del proceso de actualización. Luego se introduce el concepto de confiabilidad y se propone una metodolog?á para incorporar la nueva caracterización del modelo estructural (modelo actualizado) en su cuantificación. De esta forma se puede contrastar la confiabilidad original o nominal con aquella correspondiente al sistema actualizado, que, obviamente, debido al paso del tiempo y a fenómenos naturales se presume estará disminuida. En el contexto de esta tesis la confiabilidad se entiende como la probabilidad de que ciertas condiciones de diseo sean satisfechas en un intervalo de tiempo dado y su cuantificaci ón requiere realizar miles de simulaciones en donde el sistema estructural se ve sometido a solicitaciones s??smicas que a su vez son generadas en base a un modelo caracterizado por una serie de parámetros asociados al mecanismo de ruptura, propiedades del medio de propagación, distancia epicentral y magnitud. Por todo lo anterior, el problema de confiabilidad se torna complejo y se transforma en un problema de alta dimensionalidad que debe ser resuelto mediante técnicas de simulación avanzadas también descritas en esta tesis. Finalmente se incluye una serie de aplicaciones en que se muestra el uso de las técnicas desarrolladas en problemas prácticos y relevantes en ingenier?á s??smica.