Sistemas Administrativos
Escola de Engenharia de São Carlos
SET Detecção de danos com base na resposta dinâmica em...
Documento Mestrado
Área Estruturas de Concreto e Alvenaria
Data da defesa 05/08/2025
Autor MOURA, Júlia Maria de França
Orientador CARRAZEDO, Ricardo
Português
Título Detecção de danos com base na resposta dinâmica em painéis de alvenaria não armada em escala reduzida.
Resumo
O comportamento dinâmico das estruturas tem se tornado cada vez mais relevante na avaliação do desempenho estrutural, especialmente diante de eventos extremos como terremotos e explosões. Nesse contexto, métodos baseados em vibração têm se consolidado como ferramentas eficazes para avaliações não destrutivas, especialmente quando aplicados ao monitoramento da integridade estrutural (em inglês, SHM). Parâmetros modais — como frequências naturais, formas modais e coeficientes de amortecimento — são sensíveis a variações na rigidez e têm se mostrado úteis na identificação de danos e no acompanhamento da degradação ao longo do tempo. Paredes de alvenaria não armada são particularmente vulneráveis a fissuração por esforços cortantes, o que pode afetar substancialmente sua resposta dinâmica. Apesar de sua ampla utilização, o comportamento dinâmico desses painéis de alvenaria sob danos progressivos ainda é pouco explorado, especialmente no que diz respeito à influência de variáveis construtivas e à degradação no plano. Este estudo investiga a resposta dinâmica de modelos em escala de paredes de alvenaria estrutural não armada submetidos a carregamentos cíclicos no plano. Ensaios experimentais foram realizados em painéis construídos com diferentes materiais e geometrias, e seus parâmetros modais foram registrados antes e após os danos por meio de testes de vibração ambiente. Os resultados são complementados por modelagem numérica, empregada para validar a identificação dos modos e orientar o posicionamento dos sensores. A progressão dos danos é analisada a partir das variações nos parâmetros modais e avaliada por meio de técnicas de identificação baseadas em propriedades dinâmicas. Os resultados confirmam a redução progressiva das frequências naturais com o aumento dos danos e demonstram a eficácia dos parâmetros modais, juntamente com os coeficientes MAC e COMAC, na detecção de danos. De forma geral, a metodologia adotada evidencia o potencial das técnicas baseadas em vibração como ferramentas práticas para o monitoramento de estruturas de alvenaria.
Palavras-chave Paredes de alvenaria não armada. Identificação de Danos. Análise dinâmica experimental. Ensaios não destrutivos. Caracterização dinâmica. Modelos reduzidos.

English
Title Dynamic-based damage detection in scaled unreinforced masonry panels.
Abstract
The dynamic behavior of structures has become increasingly relevant in the assessment of structural performance, particularly in light of extreme events such as earthquakes and blasts. In this context, vibration-based methods have emerged as effective tools for non-destructive evaluation, especially when applied to structural health monitoring (SHM). Modal parameters—such as natural frequencies, mode shapes, and damping ratios—are sensitive to changes in stiffness and have proven useful in identifying damage and monitoring degradation over time. Unreinforced masonry (URM) walls, are especially vulnerable to shear-induced cracking, which can substantially affect their dynamic response. Despite their prevalence, the dynamic behavior of URM infill walls under progressive damage remains underexplored, particularly with regard to the influence of construction variables and in-plane degradation. This study investigates the dynamic response of scaled loadbearing unreinforced masonry wall models under cyclic in-plane loading. Experimental tests were conducted on panels built with different materials and geometries, and their modal parameters were recorded before and after damage using ambient vibration testing. The results are complemented by numerical modeling to validate mode identification and guide sensor placement. Damage progression is analyzed through variations in modal properties and assessed using dynamic-based identification techniques. The findings confirm the progressive reduction of natural frequencies with increasing damage and demonstrate the effectiveness of dynamic parameters, along with MAC and COMAC coefficients, for damage detection. Overall, the adopted methodology highlights the potential of vibration-based techniques as practical tools for the monitoring of masonry structures.
Keywords Unreinforced masonry walls. Damage identification. Experimental Modal Analysis. Nondestructive tests. Dynamic characterization. Small-scale models.