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Tipo: Dissertação
Título: Aplicação de autocodificadores convolucionais para identificação de danos em estruturas
Autor(es): Dalcin, Matheus Júnior Silveira
Primeiro Orientador: Barbosa, Flávio de Souza
Co-orientador: Cury, Alexandre Abrahão
Co-orientador: Amaral, Rafaelle Piazzaroli Finotti
Membro da banca: Carvalho, Graciela Nora Doz de
Membro da banca: Neves, Francisco de Assis das
Resumo: O monitoramento contínuo da integridade estrutural tem se destacado devido a recentes incidentes que evidenciam a importância de se garantir a segurança e prever o comportamento dinâmico das estruturas. De forma geral, esse monitoramento é realizado por meio de sensores acoplados às estruturas analisadas, que fornecem dados para algoritmos específicos capazes de identificar o estado da integridade das mesmas. Nesse contexto, o presente trabalho tem como foco a aplicação de tecnologias como aprendizado de máquina e inteligência artificial, com ênfase em autocodificadores convolucionais, para avaliar a integridade das estruturas por meio da análise dos dados coletados. Para tanto, quatro estratégias de análise baseadas nos erros de reconstrução dos sinais dinâmicos e na distância de Mahalanobis dos espaços latentes, obtidos por modelos fundamentados em autocodificadores convolucionais, são utilizadas. A metodologia proposta foi validada por meio de dois conjuntos de dados. O primeiro conjunto, um pórtico biengastado, testado no Laboratório de Sinais e Imagens da Universidade de Juiz de Fora, representa uma estrutura com cenários de danos controlados. Por outro lado, a segunda aplicação, a ponte Z-24, representa uma estrutura real sujeita a variações de fatores externos. Os resultados obtidos evidenciaram a eficácia das estratégias em ambientes controlados e estruturas reais, uma vez que, em ambos os casos, foi possível se detectar alterações estruturais de modo satisfatório, indicando que a abordagem via CAE pode ser eficaz em estruturas reais.
Abstract: Continuous monitoring of structural integrity has been highlighted due to recent incidents that highlight the importance of ensuring safety and predicting the dynamic behavior of structures. In general, this monitoring is performed by means of sensors attached to the analyzed structures, which provide data for specific algorithms capable of identifying their integrity status. In this context, this work focuses on the application of technologies such as machine learning and artificial intelligence, with an emphasis on convolutional autoencoders, to assess the integrity of structures through the analysis of the collected data. To this end, four analysis strategies based on the reconstruction errors of dynamic signals and the Mahalanobis distance of latent spaces, obtained by models based on convolutional autoencoders, are used. The proposed methodology was validated using two data sets. The first set, a double-clamped frame, tested at the Signals and Images Laboratory of the University of Juiz de Fora, represents a structure with controlled damage scenarios. On the other hand, the second application, the Z-24 bridge, represents a real structure subject to variations of external factors. The results obtained demonstrated the effectiveness of the strategies in controlled environments and real structures, since in both cases, it was possible to detect structural changes in a satisfactory manner, indicating that the CAE approach can be effective in real structures.
Palavras-chave: Monitoramento da integridade estrutural
Redes neurais
Autocodificador
Convolução
Structural health monitoring
Neural networks
Autoencoder
Convolution
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PEC)
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/18104
Data do documento: 17-Out-2024
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Civil (Dissertações)



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