Técnicas de anormalidade aplicadas à detecção de danos estruturais.

Abstract

A identificação de danos em estruturas de Engenharia Civil é de fundamental importância para evitar ocorrências de graves consequências sociais, ambientais e econômicas. Assim, é de crescente interesse o desenvolvimento de metodologias que possibilitem detectar, quantificar, localizar e se possível, prever a ocorrência de danos. Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo avaliar um conjunto de indicadores, obtidos a partir das respostas dinâmicas e dos parâmetros modais da estrutura, visando trazer novas abordagens para avaliação de danos estruturais. Devido a algumas dificuldades inerentes à utilização direta das respostas dinâmicas, tais como a sua extensão e a presença de ruídos, ferramentas são propostas como alternativas para contornar esses inconvenientes. Dentre elas, destaca-se: a Análise de Dados Simbólicos, a Análise das Componentes Principais, as transformadas de Fourier, as wavelets e a utilização de parâmetros estatísticos de ordem superior. Em um segundo momento, os parâmetros modais estruturais – frequências naturais, modos próprios e suas derivadas – também serão utilizados como elementos básicos para localização e quantificação de danos. Assim, pode-se definir que duas estratégias para identificação de dano são utilizadas no âmbito desta tese: aquelas baseadas exclusivamente em dados, que utilizam os métodos de classificação não supervisionados (aglomerações hierárquicas, k-means, c-means), e os métodos de classificação supervisionados (redes neurais e máquinas de vetores suporte) para detectar alterações estruturais; e aquelas baseadas em modelos, que utilizam métodos de otimização (algoritmos genéticos) para atualização dos modelos a partir dos parâmetros modais identificados. As metodologias propostas são aplicadas a diversos estudos de caso, tanto numéricos quanto experimentais, a fim de se avaliar a eficiência das técnicas propostas para detectar, localizar e quantificar danos. No geral, percebe-se que o conjunto de abordagens proposto é capaz de inferir, com certo grau de confiança, acerca do estado de danos das estruturas analisadas.