Publicación: A Comparative Study of Sensor Placement Techniques for Structural Damage Detection (Un Estudio Comparativo de Técnicas de Localización de Sensores para Detección de Daño Estructural)
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Abstract: An evaluation of the capabilities and limitations of practical placement techniques used for damage detection in civil engineering structures is performed. Three previously development sensor distribution methods, Eigenvector Sensitivity, Effective Independence, Damage Measurability are compared through numerical studies. The focus of this comparative study is beam-like structures, and two representative examples are considered to evaluate the techniques. The first example considers a single span beam, which could represent a highway bridge. The second example considers a structure with intermediate supports, and could represent the entire deck of a long-span bridge. Due to its successes in previous studies, the Bayesian Probabilistic Approach is employed to identify, locate and quantify damage using the resulting sensor measurements. The impact of noise in the modal parameters is considered. The effectiveness of the resulting sensor configurations for accurately identifying damage scenarios is assessed.Resumen: En este artículo se presenta una evaluación de las capacidades y limitaciones de técnicas de localización de sensores comúnmente usadas en la práctica para detección de daño en estructuras civiles. Tres metodologías previamente desarrolladas, sensitividad del vector propio, independencia efectiva y medida del daño son comparadas por medio de estudios numéricos. El objetivo de este estudio comparativo es estructuras tipo viga, y dos ejemplos representativos son considerados para la evaluación de las técnicas de localización de sensores. El primer ejemplo considera una viga de una sola luz, que puede representar un puente vehicular. El segundo ejemplo considera una estructura con apoyos intermedios y puede representar la zona de tránsito vehicular de un puente de gran luz. Debido a su éxito en estudios previos, el Enfoque Probabilístico Bayesiano es utilizado para identificar, localizar y cuantificar daño utilizando mediciones de las configuraciones de sensores resultantes. El efecto de ruido en la obtención de los parámetros modales es considerado. La efectividad de las configuraciones de sensores resultantes para identificación de escenarios de daño estructural es presentada.Sumário: Neste artigo apresenta se uma evacuação das capacidades e limitações de técnicas de localização de sensores geralmente usadas na prática para detecção de dano em estruturas civis. Três metodologia previamente desenvolvidas, sensitividade do vector próprio, independência efetiva, e medida de dano são comparadas por meio de estudos numéricos. O objetivo deste estudo comparativo é estruturas tipo viga, e dois exemplos representativos são considerados para a avaliação das técnicas de localização de sensores. No primeiro exemplo considera se uma viga de uma só luz, que pode representar um ponte veicular. No segundo exemplo se considera uma estrutura com apoios intermédios, e pode representar a zona de trânsito veicular dum ponte de grande luz. Devido a seu sucesso em estudos prévios, o enfoque probabilístico Bayesiano se utiliza para identificar, localizar e quantificar dano utilizando medições das configurações de sensores resultantes. O efeito do ruído na obtenção dos parâmetros modais é considerado. A efetividade das configurações de sensores resultantes para identificação de cenários de danos estruturais é apresentada.
Resumen en inglés
Abstract: An evaluation of the capabilities and limitations of practical placement techniques used for damage detection in civil engineering structures is performed. Three previously development sensor distribution methods, Eigenvector Sensitivity, Effective Independence, Damage Measurability are compared through numerical studies. The focus of this comparative study is beam-like structures, and two representative examples are considered to evaluate the techniques. The first example considers a single span beam, which could represent a highway bridge. The second example considers a structure with intermediate supports, and could represent the entire deck of a long-span bridge. Due to its successes in previous studies, the Bayesian Probabilistic Approach is employed to identify, locate and quantify damage using the resulting sensor measurements. The impact of noise in the modal parameters is considered. The effectiveness of the resulting sensor configurations for accurately identifying damage scenarios is assessed.Resumen: En este artículo se presenta una evaluación de las capacidades y limitaciones de técnicas de localización de sensores comúnmente usadas en la práctica para detección de daño en estructuras civiles. Tres metodologías previamente desarrolladas, sensitividad del vector propio, independencia efectiva y medida del daño son comparadas por medio de estudios numéricos. El objetivo de este estudio comparativo es estructuras tipo viga, y dos ejemplos representativos son considerados para la evaluación de las técnicas de localización de sensores. El primer ejemplo considera una viga de una sola luz, que puede representar un puente vehicular. El segundo ejemplo considera una estructura con apoyos intermedios y puede representar la zona de tránsito vehicular de un puente de gran luz. Debido a su éxito en estudios previos, el Enfoque Probabilístico Bayesiano es utilizado para identificar, localizar y cuantificar daño utilizando mediciones de las configuraciones de sensores resultantes. El efecto de ruido en la obtención de los parámetros modales es considerado. La efectividad de las configuraciones de sensores resultantes para identificación de escenarios de daño estructural es presentada.Sumário: Neste artigo apresenta se uma evacuação das capacidades e limitações de técnicas de localização de sensores geralmente usadas na prática para detecção de dano em estruturas civis. Três metodologia previamente desenvolvidas, sensitividade do vector próprio, independência efetiva, e medida de dano são comparadas por meio de estudos numéricos. O objetivo deste estudo comparativo é estruturas tipo viga, e dois exemplos representativos são considerados para a avaliação das técnicas de localização de sensores. No primeiro exemplo considera se uma viga de uma só luz, que pode representar um ponte veicular. No segundo exemplo se considera uma estrutura com apoios intermédios, e pode representar a zona de trânsito veicular dum ponte de grande luz. Devido a seu sucesso em estudos prévios, o enfoque probabilístico Bayesiano se utiliza para identificar, localizar e quantificar dano utilizando medições das configurações de sensores resultantes. O efeito do ruído na obtenção dos parâmetros modais é considerado. A efetividade das configurações de sensores resultantes para identificação de cenários de danos estruturais é apresentada.