Abstract The industrialized building system has specific characteristics that set it apart from the conventional concrete wall system, namely, a reduced wall thickness, the use of electro-welded wire mesh, and a lack of boundary element confinement. These conditions have attracted the interest of researchers, who have developed various experimental programs to evaluate the behavior of these walls. However, evidence on the seismic performance of buildings remains scarce. In this study, the performance of 5-, 8- and 12-story buildings was evaluated by nonlinear chronological analysis. Numerical models were constructed using the Shell Layered element of the ETABS software and adjusted based on the results from tests of isolated walls and the periods of one of the buildings identified in an ambient vibration test. The findings suggest that these buildings may fail to meet the life safety performance level in high seismic hazard areas.

Abstract Reinforced concrete thin walls buildings have become one of the most common alternatives for housing construction in Colombia. However, some studies on this system have reported that walls have a limited deformation capacity and may suffer brittle failures. In this paper, a numerical model developed in OpenSees was used to represent the behavior of thin and slender reinforced concrete walls. The model was evaluated and fitted with the experimental response of two representative walls of this type of construction in high seismic hazard zone, in addition to the results of cyclic tests of other investigations with walls of similar characteristics. The experimental response of the walls indicated that, despite reaching a moderate deformation capacity, for the 1% drift limit, the level of damage was severe and lost 77% and 67% of their initial stiffness, respectively, which confirms that their performance is limited and provides a warning that the design practices may be insufficient. The numerical simulation correlated well with the experimental response in terms of displacement capacity, strength, and hysteric behavior.

Resumen El daño en estructuras civiles como puentes, generalmente ha sido identificado por inspección visual, sin embargo, el monitoreo dinámico de salud estructural ha sido propuesto como una alternativa. Este artículo presenta la evaluación experimental de tres técnicas de identificación de daño en un puente peatonal en escala real. Una de las técnicas evaluadas está basada en vectores de localización de daño. Una segunda técnica está basada en cambios de la curvatura de formas modales. La tercera técnica utiliza un modelo numérico y redes neuronales artificiales para localizar la sección dañada. Cinco escenarios de daño controlado fueron inducidos en el puente. Ensayos de vibración ambiental con solo salidas fueron realizados para cada estado de daño y los resultados de las técnicas de identificación fueron analizados. Las tres técnicas implementadas muestran resultados prometedores para las simulaciones numéricas, y dos de estas técnicas produjeron resultados satisfactorios en la evaluación experimental.

Abstract Damage in civil structures such as bridges has generally been identified by visual inspections, however dynamic structural health monitoring has been proposed as an alternative. This paper presents the experimental evaluation of three damage identification techniques on a full-scale footbridge. One of the evaluated techniques is based on damage localization vectors. A second technique is based on changes in the mode shapes curvature. The third technique uses a numerical model and artificial neural networks for locating the damaged section. Five scenarios of controlled damage were induced in the footbridge. Output-only ambient vibration tests were performed at each damage state and the results of the identification techniques were analyzed. The three implemented techniques showed promising results for the numerical simulations, and two of these techniques produced satisfactory results in the experimental evaluation.

Abstract: During the last years several options to replace the conventional steel-reinforced isolators have been investigated using different materials for the matrix and reinforcement to implement isolation system in buildings. As alternatives to natural rubber, recycled elastomers derived from tires and industrial leftover, scrap tire rubber pads and nanocomposite rubber, have been proposed. Furthermore, with the goal of replacing the inflexible, thick steel plates, a wide variety of fabric reinforcements, such as nylon, carbon, polyester, polyamide, glass and thin flexible steel plates, have been investigated. The manufacturing process and connections between the devices and the structure (bonded, unbonded and partially bonded) have also been studied. This paper presents an overview of the results from investigations where the mechanical properties of prototypes were determined through horizontal shear and vertical compression tests and, in certain cases, through finite element analysis with hyperelastic models. In order to facilitate the visualization and comparison between investigations, the results are tabulated and plotted. The organization and presentation of the results allows to identify important aspects implemented in different experimental programs and analytical models developed for low-cost isolators.

Resumen El uso de las tecnologías de la información y las telecomunicaciones (TIC) para el desarrollo de instrumentos educativos como los laboratorios virtuales se ha convertido en una valiosa práctica de apoyo a la enseñanza en diferentes ámbitos de la formación profesional. En la actualidad se encuentran aplicaciones que van desde la virtualización de prácticas en ciencias básicas hasta la experimentación virtual en temas específicos de ingeniería. Este artículo describe el desarrollo del Laboratorio Virtual de Ingeniería Sísmica (SISMILAB) el cual incluye diferentes módulos con sus respectivas aplicaciones. Este laboratorio virtual fue desarrollado para facilitar el proceso de comprensión y aplicación de conceptos fundamentales relacionados con el campo de la ingeniería sísmica y fortalecer las experiencias académicas e investigativas del estudiante, dentro y fuera del aula. SISMILAB ha sido bien recibido por los estudiantes, facilitando la comprensión de conceptos, la interpretación de resultados y la enseñanza de diferentes fenómenos de la ingeniería sísmica. Finalmente, el artículo muestra el impacto en la enseñanza y el aprendizaje basado en métricas obtenidas de cuestionarios de evaluación realizados por estudiantes y profesores.

Abstract The use of information and telecommunication technologies (ICT) for the development of educational tools such as virtual laboratories has become a valuable teaching support practice in different areas of professional training. Current applications range from virtualization practices in fundamental sciences, to virtual experimentation on specific engineering topics. This paper describes the development of the Virtual Earthquake Engineering Lab (SISMILAB). This lab includes different applications with the objective of becoming an aid in the process of understanding and applying fundamental concepts related to the field of earthquake engineering. The aim of the lab is to strengthen the academic and research experiences of students both inside and outside the classroom. Students have readily used SISMILAB and given positive feedback regarding its effectiveness in conveying concepts and aiding in the visualization and interpretation of results. Finally, the paper discusses the impact of the virtual laboratory based on metrics obtained from questionnaires regarding student and faculty satisfaction.

Resumen Este documento presenta una metodología que usa información de un sensor móvil para la identificación de formas modales con alta densidad espacial de un sistema dinámico sometido a excitación armónica. La metodología se verifica numérica y experimentalmente con vigas uniformes simplemente apoyadas sometidas a excitación sinusoidal. Se encuentra alta correlación entre los modos teóricos y los identificados numéricamente en las simulaciones. También se obtiene alta correlación entre las formas modales operacionales identificadas mediante un enfoque tradicional de identificación modal y el uso de la metodología propuesta, durante la validación experimental. La metodología minimiza los errores en el proceso de identificación producidos por la influencia de los modos no resonantes, y es robusta a las incertidumbres en la identificación inicial de las frecuencias naturales.

Abstract This paper presents a methodology for the identification of high spatial density mode shapes of a dynamical system under harmonic excitation that use information from a mobile sensor. The methodology is verified numerically and experimentally with uniform simply supported beams under sinusoidal excitation. High correlation is found between the theoretical and the numerically identified mode shapes in the simulations. High correlation is also obtained between the operational mode shape identified using a traditional modal identification approach and the one using the proposed methodology during the experimental validation. The methodology minimizes errors in the identification process due to the influence of the non-resonant modes and it is robust to uncertainties in the initial identification of the natural frequencies.

Los estadios de fútbol son estructuras donde la actividad del público genera cargas aleatorias de magnitudes considerables que inducen cambios en las propiedades dinámicas del sistema estructural, generando vibraciones que en algunos casos superan los límites admisibles de confort. La Tribuna Sur del Estadio Olímpico Pascual Guerrero de Cali, Colombia, ha sido tradicionalmente el lugar de encuentro de grupos de hinchas durante la temporada de fútbol, convirtiéndola en el escenario perfecto para estudios sobre interacción humano-estructura y confiabilidad estructural. En este artículo se presentan los resultados del análisis de confiabilidad estructural de la Tribuna, tomando como referencia los estados límite de servicio recomendados en normas internacionales. La metodología usada consistió en la caracterización de la respuesta de la estructura durante diferentes partidos de fútbol, la formulación de funciones de carga para personas en movimiento, la simulación de la ubicación de las personas mediante lógica difusa y su posterior aplicación en un modelo en elementos finitos ajustado con resultados experimentales. Se obtuvieron los índices de confiabilidad estructural que representan el comportamiento de la Tribuna ante cargas antrópicas

The presence of crowds in soccer stadia produce dynamic loads which can in turn induce changes to the dynamic properties of the structural system and cause vibrations that exceed admissible comfort levels. The South Grandstand of the Pascual Guerrero Olympic Stadium in Cali, Colombia, has been the traditional stand for the rowdiest groups of fans during the soccer season, making it ideal for studies on human-structure interaction and structural reliability. This paper describes the analysis of the structural reliability of the grandstand using serviceability limit states recommended in international standards,. The methodology included the characterization of the dynamic response of the structure during several soccer matches, the formulation of the load functions for people jumping, simulations of the location of spectators in the stand using fuzzy logic and the incorporation of this information in a finite element model that was updated with experimental results. Structural reliability indexes were obtained for the response of the grandstand to anthropic loads

Los avances tecnológicos de las últimas décadas han tendido al desarrollo de materiales más livianos y resistentes con el fin de optimizar costos y rendimientos en la construcción de losas. Estos avances han permitido el diseño y construcción de sistemas de piso más esbeltos y ligeros cuyas frecuencias naturales son cercanas al rango de frecuencias de excitación producidas por las personas en movimiento. Está demostrado que los humanos pueden provocar cambios en las propiedades dinámicas de las losas, y las vibraciones pueden producir sensación de inseguridad en las personas. Esta investigación presenta los resultados de la caracterización experimental del efecto de Interacción Humano-Estructura (IHE) en tres sistemas de entrepisos de común uso en el sector de la construcción colombiana. La metodología empleada consistió en la determinación de la respuesta mediante registros experimentales en las plataformas sometidas a diferentes actividades antrópicas. Al final del artículo se hace una recomendación para tener en cuenta los efectos de IHE en las losas en futuras normas de diseño.

During the last several decades, stronger and lighter materials have been developed with the aim of optimizing performance and building costs. These technological advances have given rise to thin flexible flooring systems with natural frequencies that lie within the frequency range of vibrations produced by human activity. Human occupants can cause changes in the dynamic properties of the structure and structural vibrations can cause discomfort to the occupants, who not only perceive the vibrations but also interact dynamically with the structure. This paper presents the results of the characterization of the effect of human-structure interaction (HSI) in three flooring systems commonly used in the Colombian building industry. The methodology consisted in the characterization of the dynamic response of the flooring systems due to different coordinated human activities. Based on the results, the authors recommend that future building codes account for human-structure interaction effects in flooring systems.

La utilización de materiales ligeros y resistentes ha permitido la construcción de sistemas de entrepisos que satisfacen condiciones ideales espaciales y geométricas para albergar grandes cantidades de personas. A pesar que estas características de peso y resistencia representan una disminución de costos en la construcción, estos entrepisos tienden a ser más susceptibles a presentar problemas de vibraciones, especialmente cuando la excitación puede ser clasificada como actividad rítmica. En este artículo se presenta la caracterización de cargas producidas por personas realizando actividades de baile, a partir de mediciones en una plataforma experimental de escala real. Se identifican los factores de impacto y coeficientes de Fourier que representan la carga debida a personas que bailan, a la que es sometida la estructura. Los resultados de la presente investigación fueron obtenidos dentro de un proyecto de investigación financiado por Colciencias y la Universidad del Valle contrato .382-2009.

The use of light and strong materials has allowed the construction of mezzanines which meet ideal spatial and geometric conditions to accommodate a significant number of people. Despite these weight and resistance characteristics represent decreased construction costs, these mezzanines tend to be more susceptible to vibration problems, especially when excitement can be classified as a rhythmic activity. This article shows characterization of loads produced by people performing dancing activities from measurements in a real scale experimental platform. Impact factors and Fourier's coefficients, which represent the load to which the structure is subject, caused by people dancing, are identified. Results of this research were obtained in a research project sponsored by COLCIENCIAS and Universidad del Valle according to Contract 382-2009.

En la actualidad, el incremento de la resistencia en nuevos materiales y las mayores luces entre apoyos hacen que los puentes peatonales sean más susceptibles a problemas de vibraciones excesivas. Infortunadamente las provisiones de las normas colombianas son limitadas para el diseño o rehabilitación de estas estructuras. En este artículo se presenta una clasificación de los puentes peatonales en Santiago de Cali que permite comparar efectos de la Interacción Humano-Estructura, aceleraciones máximas y frecuencias naturales, con los criterios de vibraciones para diseño especificados en las principales normas. Aunque en los 19 puentes estudiados no se superaron los límites de aceleraciones establecidas por las normas por una persona al caminar, 16 de los puentes presentaron vibraciones que generaron incomodidad en los peatones. En consecuencia, se recomienda que futuras normas colombianas establezcan valores límites de aceleraciones y frecuencias naturales en función del desempeño según niveles de comodidad y seguridad percibida por los peatones.

Modern footbridges are susceptible to vibration related problems due to the development of new materials with greater strength and the subsequent longer spans of these bridges. Unfortunately Colombian building codes are very limited when it comes to the design and retrofit of these structures. In this paper a classification is provided of the footbridges that exist in Santiago de Cali, and human-structure interaction effects, maximum accelerations and natural frequencies are compared with vibration design criteria specified by different building codes. Although measured accelerations in the 19 bridges considered in this study did not exceed the maximum values specified in the building codes for a person walking across the bridge, 16 of these bridges had vibration levels that caused discomfort in the pedestrians. Hence, it is recommended that future Colombian codes establish ranges of accelerations and natural frequencies in function of performance criteria that account for perceived comfort and safety.

La agrupación de personas en escenarios públicos puede producir vibraciones que generan incomodidad y, en algunas ocasiones, daños a la estructura. Entre las estructuras más vulnerables a esta excitación se encuentran las tribunas de los estadios de fútbol. Por este motivo se diseñó y construyó una tribuna con parámetros dinámicos similares a la tribuna sur del Estadio Olímpico Pascual Guerrero de Cali-Colombia, para representar a escala natural el efecto de las barras bravas al saltar coordinadamente sobre la gradería. En el trabajo descrito en este artículo se utilizó un actuador electromagnético con 13,2 kg de masa móvil y una estrategia de control activo para disminuir las vibraciones producidas por la interacción Humano/Estructura. La estructura junto con el controlador fueron modelados, identificados y validados experimentalmente. El desempeño del sistema de control se verificó en simulación y su estabilidad y robustez se comprobaron con ensayos experimentales con personas con una masa total hasta 232 kg. En los ensayos experimentales el sistema de control disminuyó la respuesta hasta en un 50% de los valores sin control.

The occupancy of structures by crowds often causes vibrations that in turn generate discomfort and, in some occasions, can cause damage to the structure. Football stadia are one type of structures that are especially vulnerable to such excitation and more so when they are used for other events such as concerts. As an experimental platform for investigating human-structure interaction, a grandstand was designed and built with dynamic parameters similar to the south grandstand of the Olympic Football Stadium in Cali Colombia. In the work described in this paper, an electro-magnetic actuator with a 13.2 kg active mass was used with an active control scheme to reduce human-induced vibrations in the grandstand. The structure and controller were modeled, identified and then validated experimentally. Performance of the control system was analyzed through simulations and then verified experimentally as a group of people, with a total mass of up to 232 kg, jumped on the grandstand. The control system reduced the structural response of the grandstand up to 50% of that without the control system.

La instrumentación y el monitoreo de vibraciones en estructuras civiles ha ganado importancia en las últimas décadas debido a potenciales aplicaciones en identificación modal y monitoreo de salud estructural. La identificación de las propiedades dinámicas de las estructuras permite que sus modelos numéricos sean ajustados mientras que el monitoreo de salud estructural permite la identificación y caracterización del daño en las estructuras con el objetivo de realizar intervenciones anticipadas de bajo costo. Los acelerómetros son los instrumentos más empleados en estructuras civiles porque pueden ser adheridos directamente a la estructura sin requerir un marco independiente de referencia. En casos en los que se requieren los valores de desplazamiento, estos son frecuentemente estimados de manera indirecta mediante la doble integración numérica de las aceleraciones medidas. Sin embargo, estos métodos numéricos usualmente introducen errores considerables en los resultados. Este artículo presenta el desarrollo, la validación y la implementación en escala real de un novedoso sistema para la medición directa de desplazamientos de estructuras civiles. El sistema consiste en punteros láser de bajo costo que se adhieren a la estructura, una pantalla y una cámara de vídeo, y algoritmos para el procesamiento de imágenes que operan en un computador. La validación del sistema se realizó mediante una serie de pruebas de laboratorio y el análisis comparativo de los resultados usando instrumentos de referencia. El sistema se implementó en un puente peatonal en Cali, Colombia, y los desplazamientos obtenidos con el sistema láser fueron comparados con los estimados con mediciones de aceleración. Los resultados muestran que el sistema propuesto es una alternativa precisa y de bajo costo para aplicaciones de instrumentación en estructuras civiles.

Instrumentation and vibration monitoring of civil structures has gained importance during the last decades due to potential applications in modal identification and structural health monitoring. The identification of dynamic properties of structures allows numerical models to be updated whereas structural health monitoring allows damage in structures to be both identified and characterized with the goal of anticipated lower-cost interventions. Accelerometers are the most common instruments used in civil structures due to the fact they can be attached directly to the structure without the need of an independent fixed frame of reference. In cases where values of displacements are desired, they are often estimated indirectly through double numerical integration of the measured accelerations. However these numerical methods commonly introduce considerable errors in the results. This paper presents the development, validation and real-scale implementation of a novel system for direct displacement measurements of civil structures. The system consists of low-cost laser pointers that are attached to the structure, a screen and video camera and image processing algorithms that run on a laptop PC. The validation of the system was carried out with a series of laboratory tests and the comparative analysis of results using reference instruments. The system was implemented on a pedestrian bridge in Cali, Colombia, and the displacements obtained with the laser system are compared with those estimated from accelerations measurements. The results show that the proposed system is a precise low-cost alternative for instrumentation applications in civil engineering.

Los estudiantes de ingeniería en los cursos de dinámica estructural frecuentemente encuentran dificultades en la interpretación y comprensión de conceptos matemáticos y en su integración con aplicaciones reales. Para contribuir a la solución de este problema, en la Universidad del Valle fueron utilizadas las tecnologías de información y comunicación (TIC) para desarrollar una aplicación educativa basada en un ambiente gratuito. La aplicación integra simulaciones, animaciones, formulaciones matemáticas e interacción para apoyar a los estudiantes en su proceso de aprendizaje. Una evaluación inicial realizada por estudiantes de pregrado y posgrado proporcionó resultados satisfactorios con respecto a la efectividad de la aplicación.

Engineering students in structural dynamics courses frequently encounter problems in the interpretation and comprehension of mathematical concepts, and in their integration with real life applications. In order to contribute to the solution of this problem, information and communication technologies were used to develop a free-environment based educational application at the University of Valle . The application integrates simulations, animations, mathematical formulations and interaction to assist students in the learning process. An initial evaluation by both undergraduate and graduate students gave satisfactory results, regarding the effectiveness of the application.

Las cimentaciones profundas son usadas con el fin de brindar estabilidad a una variedad de estructuras tales como puentes, presas y edificaciones en condiciones donde las cimentaciones superficiales no la proporcionan. En consecuencia, ha surgido la necesidad de evaluar la calidad de este tipo de cimentaciones y descartar cualquier anomalía generada durante su proceso constructivo, motivo por el cual se han implementado los ensayos no destructivos, entre ellos la prueba de integridad de pilotes (PIT) que debido a sus bondades como lo son su rapidez y economía sumada a sus resultados, ha despertado el interés de los investigadores y constructores del medio. En el presente artículo se presentan aspectos generales de la prueba PIT y los resultados de su aplicación en once pilotes en una construcción cerca a la ciudad de Palmira, Colombia. Estos resultados fueron verificados mediante la excavación en dos pilotes en los que la PIT manifestó alguna anomalía, con lo cual se demostró la confiabilidad del método en la determinación de fallas en los elementos estructurales.

Deep foundations are widely used for structures - bridges, dams, docks and buildings - located at sites with poor soil conditions at shallow depth. Due to the extensive use of deep foundations, the need has arisen for evaluating the structural integrity of these types of foundations posterior to their installation. A variety of non-destructive testing methods have been proposed and implemented for assessing the condition of deep foundations, but the PIT (pile integrity test) remains one of the more popular methods due to its relatively low cost and the short time involved in conducting such a test. This article describes some of the general aspects of the PIT and a specific application of this test on eleven piles at a construction site near the city of Palmira, Colombia . Structural problems were identified in two of the eleven piles and posterior excavations of these two piles proved the effectiveness of the PIT for assessing the structural integrity of deep foundations.

El método del elemento finito es utilizado en todo el mundo como herramienta para analizar el comportamiento dinámico de sistemas estructurales. Sin embargo, se sabe que las predicciones efectuadas con el uso de modelos construidos empleando dicho método difieren de los resultados experimentales obtenidos a partir de ensayos de vibración en estructuras existentes. El área conocida en lengua inglesa como Model Updating, o Ajuste de Modelos, como se denomina en este documento, surgió como respuesta a dicha problemática y apunta a efectuar correcciones paramétricas en los modelos de elementos finitos con el fin de lograr que las propiedades dinámicas analíticas se asemejen a sus contrapartes experimentales. El avance de esta disciplina durante los últimos veinte años ha sido vertiginoso; sin embargo, en el medio latinoamericano, y en particular en el colombiano, existe una difusión pobre de dicha temática. Este artículo presenta una revisión del estado del arte a la fecha de su publicación. Se espera que el presente trabajo motive la investigación en el campo del Ajuste de Modelos en centros diferentes a aquellos donde se ha concentrado hasta ahora el desarrollo de esta área y que a su vez provea información suficiente para que el sector industrial latinoamericano incluya dicha tecnología en sus prácticas.

The Finite Element Method is used worldwide as a tool for analyzing the dynamic behaviour of structural systems. However, it is well known that finite element model predictions differ from experimental results obtained from vibration tests carried out on the structures being modelled. The area known in English as Model Updating, or Ajuste de Modelos, as it is called in this document, emerged as a response to the above problem and aims at executing parametric corrections on finite element models in order to make the analytical dynamic properties come closer to their experimental counterparts. This discipline has grown steadily during the last twenty years, although its diffusion in the Latin-American and Colombian context has been poor. This article presents a review of the state of the art at the time of its publication. It is hoped that this work will motivate research on the subject of Model Updating in places different from those where developments in this area have concentrated, and that it will provide sufficient information for Latin-American industries to include this technology in their practice.