Identificação De Danos Em Vigas Metálicas Utilizando Massas Itinerantes Adicionais, Análise Experimental.

Abstract

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....

Application of Roving Mass Technique Associated with Wavelet Transform to Structural Damage Detection and Localization

“…Studies of identification of damage in structures using an auxiliary mass have been done (Mermetas and Erol, 2001;Zhong, Oyadiji and Ding, 2008;Erwin Ulises Lopez Palechor et al, 2018;Santos et al, 2019). This technique consists of the application of an additional mass along the length of structure to magnify the effect of the discontinuities.…”

“…Beams here are submitted to the action of additional masses that can generate progressive changes of the natural frequencies (Mermetas and Erol, 2001; E. U.L. Palechor et al, 2018). The change in the structural stiffness due to the existence of damage in the beam may not be so evident.…”

Método de identificação de danos em estruturas, baseado na variação da frequência natural causada pela aplicação de uma massa móvel adicional

“…Na Universidade de Brasília, estudantes de mestrado e doutorado fizeram estudos na área de identificação de danos, alguns dos trabalhos desenvolvidos foram feitos por: Caldeira (2009), Brito (2008, Silva (2011), Palechor (2013) e Silva (2015). A proposta deste trabalho é contribuir na linha de pesquisa e no desenvolvimento de metodologias capazes de identificar danos em estruturas utilizando somente a resposta da estrutura danificada.…”

“…Na Figura 5.56 podem ser observadas três curvas, a primeira (linha tracejada) representa as frequências dos picos da FFT, a segunda (asterisco) representa a frequência corrigida utilizando as linhas espectrais da FFT ao redor do pico como uma média ponderada para calcular a frequência real. A terceira curva (linha contínua) representa a interpolação dos dados das frequências corrigidas (asterisco) pelo método de interpolação cubic spline de terceiro grau que, de acordo com Palechor (2013), é o método que melhor se adequa nos sinais utilizados para localização de danos em vigas metálicas.…”

“…De acordo comPalechor (2013) as funções wavelet mãe escolhidas para a TDW que apresentaram bons resultados na identificação de danos foram: rbio2.6, bior6.8, sym6 e db5. Estas funções têm as seguintes características em comum: grau arbitrário de regularidade, número arbitrário de momentos nulos, as funções são simétricas no eixo y-y e tem um suporte compacto.…”