There are several techniques for non-destructive damage detection in structures. However, they are costly and require a very precise analysis of the extent of the structure. Numerical methods can help in nondestructive testing of structures, showing the possible location of the damage and thereby decreasing the area of analysis and constituting less expensive non-destructive tests. Outstanding among the numerical methods most used to detect damage are the finite element method and the boundary element method. This paper presents the application of wavelet transform for damage detection to the static response of a beam (profile I) simply supported with a point load. Damage simulation was achieved using saw cuts in the top and bottom flanges of the beam.
ResumoDevido à necessidade de monitoração contínua de estruturas, tais como: pontes, oleodutos, edifícios, barragens, entre outras, e também devido à necessidade de buscar técnicas eficientes e práticas que auxiliem nessa monitoração visando à identificação de danos, apresenta-se neste artigo um método para a identificação de danos em vigas metálicas utilizando apenas a reposta da estrutura danificada, baseado na variação da frequência fundamental provocada pela aplicação de uma massa móvel adicional ao longo da estrutura. A aplicação do método e os resultados desta análise são apresentados para vigas metálicas de tamanho comercial e mostram que o método pode ser usado na detecção de danos ou de regiões com danos estruturais. Palavras-chave:Danos, Frequências, Wavelets, Massa adicional, Metálicas. IntroduçãoAs fissuras ocorrem frequentemente em membros estruturais e causam graves patologias estruturais ou colapso. Os efeitos desses danos influenciam na resposta dinâmica da estrutura (frequências e modos de vibração), mas se a fissura é relativamente pequena, é difícil de detectar. Entretanto, o ideal é que esses danos possam ser identificados no seu estado inicial antes de comprometer a integridade e a vida útil da estrutura (Choi 2002). O conceito de identificação estrutural foi introduzido na engenharia civil há quase duas décadas por diversos Revista Sul-Americana de Engenharia Estrutural, Passo Fundo, v. 15, n. 2, p. 1-26, set. /dez. 2018 2 pesquisadores (Aktan et al. 1997, Breysse et al. 2008) com propostas de métodos que nem sempre se mostram eficazes e práticos para identificar este tipo de dano.Uma pesquisa recente na literatura técnica (Li et al. 2009) mostra que os algoritmos de identificação de danos tiveram um avanço significativo e foram desenvolvidos utilizando-se dados de carregamentos estáticos e também dinâmicos. Na linha de carregamentos estáticos, Bezerra e Saigal (1993) e mais recentemente, Buda e Caddemi (2007) Especialmente em pontes, a detecção de danos é uma questão importante do ponto de vista da segurança e economia. Portanto, é essencial realizar a inspeção periódica para detectar alterações na estabilidade estrutural (Estrada 2008). O custo de reparar as estruturas com sérios danos é obviamente menor do que o de reconstrução de todo o sistema estrutural. Notase ainda que num sistema estrutural esses danos podem ocorrer em diferentes membros estruturais tais como: vigas longarinas, tabuleiros de pontes, vigas transversinas. Obviamente, tais danos podem ser provocados por muitos fatores, tais como a ação de carregamentos cíclicos que, eventualmente, podem gerar fadiga. Tais danos podem comprometer seriamente a segurança da estrutura e das pessoas que circulam pela ponte, entre outros riscos.As técnicas de monitoramento de danos em estruturas têm recebido especial atenção, entre as quais a análise dinâmica para a detecção de danos tem sido a mais popular. E isso se deve a simplicidade em que hoje as análises das propriedades dinâmicas de estruturas podem ser facilmente implementadas....
Resumo: Nas últimas décadas a engenharia estrutural tem registrado diversos casos de problemas de vibrações em estruturas sob a ação de carregamentos dinâmicos. A análise dinâmica pode ser caracterizada através de três propriedades fundamentais: os modos naturais de vibração, os fatores de amortecimento, e as frequências naturais da estrutura. A análise modal é o processo constituído de técnicas teóricas e experimentais que possibilitam a construção de um modelo matemático representativo do comportamento dinâmico do sistema em estudo, a fim de determinar os seus parâmetros modais. As frequências naturais indicam a taxa de oscilação livre da estrutura, depois de cessada à força que provocou o seu movimento. Em palavras similares, representa o quanto à estrutura vibra quando não há força aplicada sobre ela. Esta frequência é função direta da rigidez, e inversa da massa da estrutura, sendo designada por um número real positivo, e cuja unidade mais comum é o Hertz. Uma estrutura possui diversas frequências naturais pois ela pode vibrar livremente (após ter sido excitada por uma força) em diversas direções. A frequência natural mais importante é a primeira, menor entre todas, designada por fundamental. É importante ressaltar que, em estruturas convencionais, a primeira frequência é sempre a mais preponderante ao movimento oscilatório, sendo os demais modos de vibração insignificantes frente a este. Os modos de vibração são a forma como a estrutura vibra, relacionada a cada uma de suas frequências naturais. Ou seja: para cada frequência natural existe um modo de vibração específico, ou um perfil de vibração. O objetivo do presente trabalho é comparar os resultados obtidos por meio de cálculo analítico e via análise experimental do comportamento de uma estrutura submetida às vibrações para validação do modelo. O modelo experimental é formado por um pórtico suportando determinada massa, e assim, foi observado o seu desempenho dinâmico.
In recent years there has been constant concern in the scientific community to identify techniques for damage detection in structures. Such apprehension has contributed to the progressive development of Structural Health Monitoring. This paper proposes a methodology using Continuous Wavelet Transform associated with interpolation and regularization techniques applied to the experimental and numerical mode shapes of the Dogna Bridge using only the damaged bridge responses. Dogna Bridge is a four-span, single-lane concrete bridge, 64m long and 4m wide. The results of the analyses are presented and discussed in this paper.
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