Unsupervised damage detection in seismic protected buildings using hystretic response of dampers and base isolators

Abstract

O desempenho de edificações sujeitas a ações sísmicas depende não apenas da eficiência de dispositivos de proteção, como isoladores de base e amortecedores, mas também da capacidade de monitorar sua integridade ao longo do tempo. Embora o Brasil esteja situado em região intraplaca, registros de atividades sísmicas desde 1986 reforçam a necessidade de estratégias de avaliação estrutural adaptadas ao contexto nacional. Nesse cenário, este trabalho propõe uma metodologia não supervisionada de detecção de danos em edifícios com base nas respostas dinâmicas de sistemas de proteção sísmica, incluindo isoladores de base do tipo borracha-chumbo (LRB) e amortecedores fluido-viscosos não lineares. A investigação foi conduzida por meio de simulações numéricas em modelos planos de elementos finitos de pórticos metálicos de três pavimentos, considerando 100 cenários de referência (estrutura íntegra) e 8.400 cenários com diferentes níveis e localizações de dano, excitados por acelerogramas artificiais compatíveis com a NBR 15421 para aceleração característica de 0,15g. As séries temporais obtidas foram processadas para extração de parâmetros nos domínios do tempo e da frequência, selecionados por sua sensibilidade a anomalias. A metodologia compreende três etapas principais: (i) redução da dimensionalidade por Análise de Componentes Principais; (ii) obtenção de índices de dano por Fusão de Dados utilizando a distância de Mahalanobis; e (iii ) detecção de estados anômalos por Análise de Outliers. Os resultados evidenciam que a estratégia proposta apresenta elevada robustez e precisão na identificação e localização de danos estruturais, mesmo com número limitado de sensores, destacando-se como uma abordagem promissora para o monitoramento da integridade de estruturas com sistemas de proteção sísmica.