Evaluación de la salud estructural de puentes viga cajón empleando un indicador de daño basado en el análisis fractal de las formas modales

Jaramillo Pabón, Andrés Felipe

Evaluación de la salud estructural de puentes viga cajón empleando un indicador de daño basado en el análisis fractal de las formas modales

dc.contributor.advisor	Viviescas Jaimes, Álvaro
dc.contributor.advisor	Riveros Jerez, Carlos Alberto
dc.contributor.author	Jaramillo Pabón, Andrés Felipe
dc.contributor.evaluator	Begambre Carrillo, Óscar Javier
dc.contributor.evaluator	Rivera Vargas, Darío
dc.date.accessioned	2025-05-20T16:41:10Z
dc.date.available	2025-05-20T16:41:10Z
dc.date.created	2025-04-21
dc.date.issued	2025-04-21
dc.description.abstract	El monitoreo de la salud estructural de puentes viga cajón es fundamental para garantizar la estabilidad y un adecuado nivel de servicio. No obstante, las dificultades técnicas y presupuestales asociadas a la implementación de las estrategias de monitoreo existentes motivan al desarrollo de nuevos métodos. En la presente investigación, se propone un indicador de daño estructural fundamentado en la dimensión fractal de las formas modales como una alternativa novedosa para la detección del detrimento. El indicador se vincula a una rutina en MATLAB ® que calibra un modelo de elementos finitos en SAP2000 ® del puente con sospecha de daño a partir de la aplicación de un algoritmo de optimización metaheurística. El proceso minimiza el indicador mediante el cálculo del porcentaje de pérdida de rigidez de los elementos del puente según el comportamiento dinámico del sistema con daño. La herramienta se aplica en la identificación de cinco escenarios de daño sobre un caso de estudio sintético basado en el puente Gómez Ortiz, comparando el desempeño del indicador propuesto con otros dos basados en frecuencias y formas modales. Los resultados evidencian que el indicador propuesto presenta una sensibilidad alta al daño estructural, lo que permite un cálculo de mayor exactitud de la pérdida de rigidez sobre los elementos afectados y robustez ante el efecto del ruido. Sin embargo, también demuestra una tendencia a señalar falsos positivos y mayor gasto computacional. Por ende, aunque existen aspectos por refinar, el indicador propuesto evidencia una aplicabilidad promisoria en la detección del daño en puentes viga cajón.
dc.description.abstractenglish	The structural health monitoring of box-girder bridges is essential to ensure stability and a satisfactory level of service. However, the technical difficulties and budget constraints that arise during the implementation of the existing monitoring strategies motivate the development of innovative approaches. In this study, a novel damage index based on the fractal dimension of the mode shapes is proposed for structural damage detection. The proposed index is embedded in a MATLAB ® code that calibrates a finite element model in SAP2000 ® of a bridge with apparent damage using a metaheuristic optimization algorithm. The process minimizes the damage index by calculating the stiffness loss on each structural element per the dynamic behavior of the damaged system. The tool is applied in the identification of five damage scenarios on a synthetic case study based on Gómez Ortiz bridge, comparing the performance of the proposed damage index with the achieved by using two alternatives based on modal frequencies and mode shapes. The results show that the proposed index exhibits a high sensitivity to local damage, which allows a more accurate estimation of stiffness loss in affected structural elements and robustness against noise. Nevertheless, the index also exhibits a tendency to identify false positives and a greater computational cost. Therefore, although it can still be perfected, the proposed index showcases promising applicability in damage detection in box-girder bridges.
dc.description.degreelevel	Maestría
dc.description.degreename	Magíster en Ingeniería Civil
dc.description.orcid	https://orcid.org/0000-0002-8035-935X
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45542
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Maestría en Ingeniería Civil
dc.publisher.school	Escuela de Ingenieria Civil
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Monitoreo de la salud estructural
dc.subject	Daño estructural
dc.subject	Puentes
dc.subject	Análisis dinámico
dc.subject	Método de los elementos finitos
dc.subject	Dimensión fractal
dc.subject	Optimización
dc.subject.keyword	Structural Health Monitoring
dc.subject.keyword	Structural Damage
dc.subject.keyword	Bridges
dc.subject.keyword	Dynamic Analysis
dc.subject.keyword	Finite Element Method
dc.subject.keyword	Fractal Dimension
dc.subject.keyword	Optimization
dc.title	Evaluación de la salud estructural de puentes viga cajón empleando un indicador de daño basado en el análisis fractal de las formas modales
dc.title.english	Structural Health Assessment of Box-Girder Bridges Using a Damage Index Based on the Fractal Analysis of Mode Shapes
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría