Assessment of methods of identification of dynamic properties based on measured seismic response of a building

El monitoreo de estructuras, que es cada vez más común, impone la necesidad de escoger uno o más métodos de procesamiento y análisis de los datos obtenidos, siendo esta elección un aspecto clave para el cumplimiento del objetivo de dicho monitoreo. Considerando que existe gran cantidad de métodos con capacidades y requerimientos diferentes, la elección señalada es un problema complejo. En este trabajo se presenta una metodología para la evaluación y selección de métodos de identificación de propiedades de respuesta dinámica de edificios a partir del monitoreo de vibraciones. Como caso de estudio y ejemplo de aplicación, se han considerado métodos bien conocidos basados en el análisis en el dominio del tiempo (subespacio-estado) y métodos no paramétricos basados en el dominio de la frecuencia, aplicados a los registros de vibraciones producto de sismos en un edificio de hormigón armado que cuenta con una red de acelerómetros triaxiales de fuerza balanceada. A pesar de que en un periodo de 2 años y 6 de meses la red ha registrado más de 500 sismos sensibles, en este trabajo se incluyen aquellos que presentan una magnitud superior a 4.8 (ML o MW) y que ocurrieron entre septiembre de 2015 y septiembre de 2016. Por medio de seis versiones de métodos de identificación se determinan parámetros modales de respuesta en las dos direcciones principales del edificio, tomando en consideración diferentes niveles de información adquirida por la red de monitoreo (información por nivel). Una evaluación del desempeño de cada método es realizada en función de la cantidad de frecuencias y razones de amortiguamiento modales identificadas; la variabilidad de las mismas (coeficiente de variación); y el tiempo de procesamiento requerido para ello. Como resultado y conclusión del uso de esta metodología, se tiene que no solo es posible escoger el método más conveniente para procesamiento de registros de vibraciones aplicado a monitoreo del estado estructural (SHM), según el objetivo del mismo, sino que también es posible mejorar progresivamente el diseño de la red de monitoreo.The structural monitoring, which is becoming increasingly common, makes it necessary to choose one or more methods of processing and analyzing the obtained data. This choice is key to meeting the objectives of this monitoring. Considering that there are many methods with different capacities and requirements, this choice is a complex problem. This paper presents a methodology for the assessment and selection of methods for the identification of dynamic response properties of buildings using vibration monitoring. In this work, well-known methods based on time domain analysis (subspace-state) and non-parametric methods based on the frequency domain are studied when applied to seismic vibration records for a reinforced concrete building instrumented with a network of tri-axial force-balance accelerometers. For two and a half years, the sensor network has recorded close to 500 sensitive earthquakes. Nonetheless, it only includes those with a magnitude higher than 4.8 (ML or MW) and that occurred between September, 2015 and September, 2016. Using six versions of identification methods, modal response parameters are determined for each of the two main directions of the building, considering different levels of information acquired by the sensor network (floor information). An assessment of the performance of each method is conducted based on the number of identified modal frequencies and damping ratios; their variability (coefficient of variation); and the processing time of each method. As a result and conclusion regarding the use of this methodology, it is not only possible to choose the most convenient method for processing vibration records applied to structural health monitoring (SHM) according to its own objective, but also to progressively improve the design of the sensor network.Peer Reviewe

Dinámica estocástica en física y biología

Tesis de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Físicas, Departamento de Estructura de la Materia, Física Térmica y Electrónica, leída el 26-10-2018Stochastic processes are present in virtually any field of science. Actually, in general deterministic processes are no more than an approximation of more complex stochastic processes in some regime of validity. In the present thesis, we will study some systems that appear in Physics and Biology where the presence of these stochastic processes plays a major role. First, we will study the Brownian ratchet systems, which are able to generate a directed motion simply by rectifying the thermal fluctuations to which Brownian particles are subjected. These Brownian ratchets began to be studied in the field of Statistical Physics as a Gedanken experiment that apparently broke the Second Law of Thermodynamics. Later they were applied to study the operation of some molecular motors. In this thesis we will study different types of Brownian ratchets, characterizing the average flux, the efficiency, and the quality of the transport of particles they produce..En prácticamente cualquier rama de la ciencia están presentes los procesos estocásticos. De hecho, en general los procesos deterministas no son más que una aproximación de procesos estocásticos más complejos en algún régimen de validez. En la presente tesis, estudiaremos algunos sistemas que aparecen en Física y Biología donde la presencia de dichos procesos es crucial.Primero, estudiaremos los conocidos como trinquetes brownianos, que son capaces de generar movimiento dirigido simplemente a través de la rectificación de las fluctuaciones térmicas a las que se ven sometidas las partículas Brownianas. Estos trinquetes Brownianos se empezaron a estudiar en el campo de la Física Estadística como un experimento mental que aparentemente rompía la Segunda Ley de la Termodinámica. Sin embargo, más adelante se ha visto que pueden ser aplicados para estudiar el funcionamiento de algunos motores moleculares. En esta tesis estudiaremos distintos tipos de trinquetes Brownianos, caracterizando el flujo medio, la eficiencia, y la calidad del transporte de partículas que producen...Depto. de Estructura de la Materia, Física Térmica y ElectrónicaFac. de Ciencias FísicasTRUEunpu

Geomorfología y susceptibilidad de laderas a movimientos gravitacionales en el Valle del Río Cuevas, entre Quebrada de Matienzo y Curva de la Soberanía Argentina

El Valle del río Cuevas fue profundamente modificado por las glaciaciones del Pleistoceno y su relieve continúa siendo modelado por procesos periglaciares que dan como resultado laderas susceptibles a movimientos gravitacionales, causando diversos inconvenientes a la circulación de vehículos por el Paso Fronterizo Cristo Redentor. En este trabajo se estudia la geomorfología y dinámica de laderas del valle mediante un método heurístico, que permite analizar y correlacionar la distribución de los procesos morfogenéticos con variables condicionantes de estabilidad, con el fin de zonificar la susceptibilidad de las laderas del valle a los movimientos gravitacionales.Cuevas River Valley was profoundly changed by the glaciations of the Pleistocene and its relief continues to be modeled by periglacial processes that result in susceptible slopes to gravitational movement, causing several inconvenience to vehicular traffic by the Cristo Redentor Border Crossing. In this paper geomorphology and dynamics slopes of the valley is studied by a heuristic method to analyze and correlate the distribution of morphogenetic processes with conditioning variables of stability, in order to zone the susceptibility of the valley slopes to gravitational movements.Fil: González Blazek, Viviana Lourdes. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Filosofía y Letra

Metabolismo urbano en el flujo de materiales de construcción de vivienda de la ciudad de Pereira

Las ciudades en su constante crecimiento demandan grandes cantidades de materiales para la construcción de vivienda y la ciudad de Pereira no es la excepción. Después del terremoto de 1999, la dinámica constructiva se fue intensificando y creciendo a gran escala dejando a su paso proyectos de vivienda los cuales tratan de cubrir el déficit que proyecta el Departamento Administrativo Nacional Estadístico (DANE).El metabolismo urbano como una herramienta de análisis y evaluación de la sustentabilidad de la ciudad busca la transformación en los procesos y la minimización de los impactos ambientales causados por esta actividad constructiva. Este trabajo de grado tiene como propósito conocer la dinámica del metabolismo urbano de la ciudad de Pereira y proponer algunas estrategias para mejorar su gestión ambiental.The city of Pereira as other cities has experienced an increase demand of housing construction material. This demand has increase after the 1999 earthquake to cover the housing deficit issued by the Departamento Adminsitrativo Nacional Estadistico (DANE). As an evaluation and analysis tool the urban metabolism looks for the transformation of the processes and the minimization of the environmental impact. Through this degree work, it is our intention to make known the urban metabolism dynamic in order to address this issue, which has not been already taken into consideration for an effective territorial planning

Diseño de un sistema de control de nivel para la preparación de líquidos dializantes basado en señales ultrasónicas

Este proyecto de grado fue realizado por John de Jesús Cardona Salazar y Luis Alberto Restrepo Álvarez. Actualmente en Colombia algunas clínicas prestadoras de servicios de tratamientos para enfermedades renales continúan utilizando métodos desactualizados para el llenado de tanques donde se realizan las mezclas de líquidos para las hemodiálisis, esta mezclas deben ser exactas por lo que un error en las cantidades de los concentrados (ácido, bicarbonato) utilizados en estos procedimientos puede producir una descompensación del sistema renal del paciente. La propuesta de este diseño permite automatizar el llenado del tanque garantizando así la calidad de los líquidos dializantes y la optimización del servicio que se presta en la entidad

Sobre el origen de la vida

La biogénesis es, quizás, el tema más complejo de la Biología y, sin duda, una de las cuestiones pendientes de la ciencia. Este libro aborda el asunto desde los cuatro enfoques epistemológicos posibles: ascendente, descendente, sintético y analítico. El libro se divide en 11 capítulos con gran profusión de dibujos, tablas y cuadros explicativos. En la introducción se comenta la naturaleza física y química de la vida y los límites del conocimiento. En los nueve siguientes se hace uso, por razones didácticas, de las aitia del empirismo lógico. En el capítulo 2 (qué) se plantea el núcleo duro de la biogénesis, compatibilizándolo con el principio de continuidad y analizando las dificultades conceptuales suscitadas a lo largo de la historia. En los capítulos 3 y 4 (dónde y cuándo) se estudian los aspectos cosmológicos, astrofísicos y geológicos. Se habla de habitabilidad, exobiología, planetología y paleobiología. El capítulo 5 trata del cómo. Se exponen los principios científicos para la compresión de la biogénesis: información, cinética química, termodinámica, autoensamblaje, evolución y análisis filogénico. Los capítulos 6-9 abordan aspectos prácticos del cómo, tanto los modelos ascendentes (simulación prebiótica de micro y macromoléculas y sistemas biopoyéticos) como los descendentes (“mundos”, bioquímica comparada y biología sintética). El capítulo 10 trata brevemente el aitia más compleja de todas, el porqué. En él se vierten reflexiones filosóficas y opiniones personales. En el último capítulo, pese a la enorme dificultad del tema y al exiguo número de investigadores que le han dedicado sus esfuerzos, se recogen algunas conclusiones.The origin of life on Earth is probably the most complex problem in Biology and one of the main pending problems to be solved in science. This book poses the problem from the four epistemological approaches: bottom-up, top-down, synthetic and analytics. The book is divided into 11 chapters including many explanatory drawings and tables. The introduction addresses the physicochemical nature of living beings and the limits of knowledge. In the following 9 chapters the authors, for didactic reasons, make use of the different aitia of logical empiricism. In Chapter 2 (What) the hard core of the biogenesis is exposed in the context of the continuity principle analyzing some conceptual problems faced along the history. In Chapters 3 and 4 (Where and When) the cosmological, geological and astrophysical aspects of the biogenesis are treated. Habitability, exobiology and paleontology are also treated in these chapters. Chapters 5 treat the question, How? In this chapter the scientific principles to understand the biogenesis are exposed: Information, chemical kinetics, thermodynamics, auto-assembly, evolution and phylogenetic analysis. In chapters 6-9 the practical aspect of the same question (how) are addressed, using either “bottom-up” (prebiotic simulation of micro- and macromolecules and biopoyetic systems) and “top-down” (different “worlds”, comparative biochemistry and synthetic biology) models. In Chapter 10 the most difficult aitia of the biogenesis is treated: Why? Here some philosophical and personal opinion of the authors are exposed. In the last chapter some provisional conclusions are extracted from the relatively scarce bibliography, if compared to complexity of the problem

El mundo de las ciencias de la complejidad

La situación es verdaderamente apasionante. Mientras que en el mundo llamado real –y entonces se hace referencia a dominios como la política, la economía, los conflictos militares y sociales, por ejemplo–, la percepción natural –digamos: de los medios y la opinión pública– es que el país y el mundo se encuentran en condiciones difíciles; en algunos casos, dramática; y en muchas ocasiones trágica, en el campo del progreso del conocimiento asistimos a una magnífica vitalidad. Esta vitalidad se expresa en la ciencia de punta y, notablemente, en las ciencias de la complejidad. Mientras que la ciencia normal –para volver a la expresión de Kuhn– se encuentra literalmente a la defensiva en numerosos campos, temas y problemas –digamos, a la defensiva con respecto al decurso de los acontecimientos y a las dinámicas del mundo contemporáneo–, en el contexto del estudio de los sistemas complejos adaptativos asistimos a una vitalidad que es prácticamente desconocida para la corriente principal de académicos –independientemente de los niveles en los que trabajan–, de científicos, de administradores de educación y de ciencia y tecnología (por ejemplo rectores, vicerrectores, decanos, directores de departamentos, tomadores de decisión, políticos y gobernantes). La corriente principal del conocimiento (mainstream) desconoce una circunstancia, un proceso, una dinámica que sí es conocida por parte de quienes trabajan e investigan activamente en el campo de las ciencias de la complejidad

Estudios estructurales y de interacción de miméticos de Condroitín Sulfato con los factores de crecimiento Midkina y Pleiotrofina

El Condroitín Sulfato es el glicosaminoglicano (GAG) más abundante en la matriz extracelular, cuyo patrón de sulfatación da lugar a diferentes estructuras que le confiere cierta afinidad con diversas proteínas, como factores de crecimiento, desencadenando distintos roles biológicos. El trabajo presentado en esta Tesis doctoral ha sido principalmente el estudio de interacción entre miméticos de Condroitín Sulfato (CS) con los factores de crecimiento de unión a Heparina, las citoquinas Midkina (MK) y Pleiotrofina (PTN). Dependiendo del código de sulfatación del CS se encuentran diferentes tipos, siendo el derivado de tipo E con unidades de Glc y GalNAc, el que establece uniones fuertes con este grupo de proteínas y con el que se ha trabajado en esta Tesis doctoral. Por lo tanto, los diferentes miméticos estudiados se engloban en dos series: tres ligandos tetrasacáridos y tres pentasacáridos de CS-E con diferentes patrones de sustitución, con los que posteriormente se desarrollarán los estudios de interacción con estas dos citoquinas. En primer lugar, se ha determinado la estructura de los seis miméticos por RMN utilizando principalmente la técnica 2D-NOESY, complementada con 2D-COSY, 2D-TOCSY y 2D-HSQC. Estos datos experimentales acerca de las conformaciones de los anillos y las orientaciones de los enlaces interglicosídicos han sido contrastadas paralelamente con cálculos computacionales de dinámica molecular, observándose que el patrón de sustitución en el ligando dificultaba su reproducibilidad teórica. La segunda parte de este proyecto consiste en estudiar la afinidad de estos miméticos con ambas proteínas observando si se establece dicha unión y que partes del carbohidrato y de la citoquina se encuentran involucradas. Mediante los experimentos de STD (Saturation Transfer Diffusion) y NOESY transferido se demostró que existía interacción deslocalizada por todo el esqueleto del oligosacárido, además de observarse que la estructura de los ligandos en su forma libre y enlazada no variaba. Paralelamente, la técnica de Polarización de Fluorescencia (FP) avaló esta interacción demostrando además que la presencia de sistemas aromáticos en el esqueleto del carbohidrato la aumentaba. Una vez observado el comportamiento del ligando en su forma complejada, nos planteamos estudiar dicha interacción desde la proteína. Para ello el experimento 15N-HSQC nos permitió conocer los aminoácidos más involucrados en esta interacción, realizando el experimento con el ligando más sencillo unido a la PTN. Por otro lado, se llevaron a cabo estudios de interacción teóricos para profundizar en el conocimiento de esta unión tanto con la MK como con la PTN. El docking molecular nos permitió ampliar las zonas de afinidad simulando otros bolsillos de interacción confirmando por otra parte las diferentes orientaciones que pueden adquirir los ligandos hacia estas citoquinas. Una vez conocida la estructura molecular de los seis miméticos en la primera parte del trabajo y la zona de mayor afinidad con la proteína, se amplían los cálculos teóricos al estudio del complejo para reproducir su estructura de nuevo mediante simulaciones. Por último, las aproximaciones MM/PBSA y MM/GBSA (Molecular Mechanics with Poisson-Boltzmann (PB) or Generalizated Born (GB) and Surface Area Solvation) permiten determinar los cambios de energía libre de unión de nuestros miméticos a estas proteínas conociendo además la participación de los aminoácidos a partir de simulaciones mediante modelos de solvatación