MONITOROWANIE USZKODZEŃ W RAMIE ŻELBETOWEJ

W artykule przestawiono próbę wytypowania współczynników, które dodatkowo poza obrazem współczynników falkowych pozwalałyby stwierdzić, czy w konstrukcji doszło do postępującego uszkodzenia względem znanego stanu oraz wpływu uszkodzenia na konstrukcję (spadku właściwości dynamicznych). W celu określenia wpływu uszkodzenia na odpowiedź konstrukcji posłużono się numerycznym modelem żelbetowej ramy portalowej poddanej testom o wzrastającej sile wymuszenia sejsmicznego podłoża. Wykorzystano w modelu nieliniowość konstrukcji w formie nieliniowości materiałowej (nieliniowe związki konstytutywne) jak i geometrycznej. Odpowiedź przyśpieszeniową konstrukcji przetworzono za pomocą ciągłej transformaty falkowej (z wykorzystaniem falki-matki Morlet) reprezentującej analizowany sygnał w dziedzinie czasowo-częstotliwościowej. Określone współczynniki (pikowy, asymetrii oraz rozproszenia) wytypowane na podstawie zapisu odpowiedzi z użyciem transformaty falkowej pomogły określić chwilę czasową wystąpienia uszkodzenia i spadek sztywności uszkodzonej konstrukcji odzwierciedlony w spadku jej częstotliwości drgań własnych. Następnie za pomocą wytypowanych współczynników przeanalizowano zapis odpowiedzi ramy żelbetowej badanej doświadczalnie, która poddana została testom na stole wstrząsowym w ISMES, które miały na celu określenie wpływu uszkodzenia na właściwości dynamiczne konstrukcji żelbetowych. Zaproponowane współczynniki pozwoliły na powiązanie zmiany ich wartości z powstałym uszkodzeniem poprzez porównanie zmiany właściwości dynamicznych ze zmianą wytypowanych współczynników wrażliwych na uszkodzenie. Współczynnik pikowy bezpośrednio powiązany z częstotliwością drgań własnych wskazywał chwilę czasowa wystąpienia uszkodzenia, zmienne wartości współczynnika asymetrii i rozproszenia wskazały trend zmian wraz z rozwojem tego uszkodzenia.

Pełny tekst (pdf)

[1] Spanos P.D., Giaralis A., Politis N.P., and Roesset J.M., Numerical treatment of seismic accelerograms and of inelastic seismic structural responses using harmonic wavelets. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 22(4), 2007, pp. 254-264.

[2] Wilde K., Modal diagnostics, of civil engineering structures, Gdańsk University of Technology Publishers, Gdańsk 2008.

[3] Bracewell R., Przekształcenie Fouriera I jego zastosowania, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1965.

[4] Bałasiewicz J.T., Falki i aproksymacje, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1965.

[5] Rucka M., Wilde K., Application of continuous wavelet transform in vibration based damage detection method for beams and plates, Journal of Sound and Vibration, 297, 2006, pp. 536-550.

[6] Noh H.Y., Nair K., Lignos D. G., Kiremijdian A.S.Z., Kowalski M., Pospisil S., Use of wavelet-based damage-sensitive features for structural damage diagnosis using strong motion data, Journal Engineering Structures, vol. 137(10), 2011, pp. 1215-1228.

[7] Spanos P. D., Failla G., Wavelets: Theoretical concepts and vibrations related applications, The Shock and Vibration Digest, 37(5), 2005, pp. 359-75.

[8] Morlet J., Arens G., Fourgeau E., Giand D., Wave propagation and sampling theory, Geophysics 47(2), 1982, pp. 203-236.

[9] Balafas K., Kiremijdian A.S., Development and validation of a novel earthquake damage estimation scheme based on the continuous wavelet transform of input and output acceleration measurements,Earthquake Engineering and Structural Dynamics, vol. 44(4), 2014 pp. 1215-1228.

[10] Nair K.K., Kiremidjian A.S.Z., Damage diagnosis algorithm for wireless structural health monitoring, Earthquake Engineering Center, Departament of Civil Engineering, Standord University, California.

[11] http://opensees.berkeley.edu/ {dostęp: 10.02.2017 r.}.

[12] Filippou F.C., Popov E.P, Bertero V.V, Effects of bond deterioration on hysteretic behavior of reinforced concrete joints, Report EERC 83-19, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, 1994.

[13] Mohd H., Mohd Y., Nonlinear Analysis of prestressed concrete structures under monotonic and cycling loads, PhD dissertation, University of California, Berkeley, 1994.

[14] http://www.vibrationdata.com/elcentro.htm {dostęp: 10.02.2017 r.}.

[15] Zembaty Z., Kowalski M., Pospisil S., Dynamic identification of a reinforced concrete frame in progressive states of damage, Engineering Structure 28, 2006, pp. 668-681.