One of the most important requirements in the evaluation of existing structural systems and ensuring a safe performance during their service life is damage assessment. Damage can be defined as a weakening of the structure that adversely affects its current or future performance which may cause undesirable displacements, stresses or vibrations to the structure. The mass and stiffness of a structure will change due to the damage, which in turn changes the measured dynamic response of the system. Damage detection can increase safety, reduce maintenance costs and increase serviceability of the structures. Artificial Neural Networks (ANNs) are simplified models of the human brain and evolved as one of the most useful mathematical concepts used in almost all branches of science and engineering. ANNs have been applied increasingly due to its powerful computational and excellent pattern recognition ability for detecting damage in structural engineering. This paper presents and reviews the technical literature for past two decades on structural damage detection using ANNs with modal parameters such as natural frequencies and mode shapes as inputs.
Research on damage detection methods in structures began a few decades ago with the introduction of methods based on structural vibration frequencies, which, of course, continues to this day. The value of important structures, on the one hand, and the countless maintenance costs on the other hand, have led researchers to always try to identify more accurate methods to diagnose damage to structures in the early stages. Among these, one of the most important and widely used methods in damage detection is the use of time-frequency representations. By using time-frequency representations, it is possible to process signals simultaneously in the time and frequency domains. In this research, the Short-Time Fourier transform, a known time-frequency function, has been used to process signals and identify the system. Besides, a new damage index has been introduced to identify damages in concrete piers of bridges. The proposed method has relatively simple calculations. To evaluate the method, the finite element model of an existing concrete bridge was created using as-built details. Based on the results, the method identifies the damages with high accuracy.
Freight charges are one of the major clauses in the voyage charter. However, in case of unexpected delays at loading and discharging ports, the owner of the ship would not be willing to cover the various costs he should bear by paying the freight receives from the charterer. Therefore, the shipowner, whose time and the ship would be both considered to be an expense, would try to reduce the laytime as least as possible when signing the charter party and to receive compensation such as demurrage and damage for detention from the charterer, just waiting for the agreed laytime to pass. In this study, we review the differences between demurrage and damage for detention and examine the acknowledgeable circumstances through the actual cases. Since the shipowner and the charterer do not often agree on the damage for detention from the respective contract, it is necessary to examine each. Besides, the shipowner and the charterer must acquaint the damage for detention and specify in a contract, to compensate for the actual loss of the shipowner.
A simplified framework for the probabilistic estimation of economic losses induced by the structural vulnerability in single-story and single-bay precast industrial buildings is presented. The simplifications introduced in the framework are oriented to the definition of an expeditious procedure adoptable by government agencies and insurance companies for preliminary risk assessment. The economic losses are evaluated considering seismic hazard, structural response, damage resulting from the structural vulnerability and only structural-vulnerability-induced e]conomic losses, i.e., structural repair or reconstruction costs (stock and flow costs) and content losses induced by structural collapse. The uncertainties associated with each step are accounted for via Monte Carlo simulations. The estimation results in a probabilistic description of the seismic risk of portal-like industrial buildings, expressed in terms of economic losses for each occurrence (i.e., seismic event) that owners (i.e., insured) and stakeholders can use to make risk management decisions. The outcome may also be useful for the definition of the insurance premiums and the evaluation of the risks and costs for the owner corresponding to the insurance industrial costs. A prototype of a precast concrete industrial building located in Mirandola, Italy, hit by the 2012 Emilia earthquake, is used as an example of the application of the procedure.
Recent interest in the use of wireless sensor networks for structural health monitoring (SHM) is mainly due to their low implementation costs and potential to measure the responses of a structure at unprecedented spatial resolution. Approaches capable of detecting damage using distributed processing must be developed in parallel with this technology to significantly reduce the power consumption and communication bandwidth requirements of the sensor platforms. In this investigation, a damage detection system based on a distributed processing approach is proposed and experimentally validated using a wireless sensor network deployed on two laboratory structures. In this distributed approach, on-board processing capabilities of the wireless sensor are exploited to significantly reduce the communication load and power consumption. The Damage Location Assurance Criterion (DLAC) is used for localizing damage. Processing of the raw data is conducted at the sensor level, and a reduced data set is transmitted to the base station for decision-making. The results indicate that this distributed implementation can be used to successfully detect and localize regions of damage in a structure. To further support the experimental results obtained, the capabilities of the proposed system were tested through a series of numerical simulations with an expanded set of damage scenarios.
Panzera, Ivan;Morelli, Francesco;Salvatore, Walter
Earthquakes and Structures
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제18권1호
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pp.129-145
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2020
Seismic resilience is a key feature for buildings that play a strategic role within the community. In this framework, not only the structural and non-structural elements damage but also the protracted structural dysfunction can contribute significantly to overall seismic damage and post-seismic crisis situations. Reduction of the residual and peak displacements and energy dissipation by replaceable elements are some effective aspects to pursue in order to enhance the resilience. Control systems able to adapt their response based on the nature of events, such as active or semi-active, can achieve the best results, but also require higher costs and their complexity jeopardizes their reliability; on the other hand, a passive control system is not able to adapt but its functioning is more reliable and characterized by lower costs. In this study it is proposed a strategy for the optimization of the dissipative capacity of a seismic resistant system obtained placing in parallel two different groups dissipative Re-Centering Devices, specifically designed to enhance the energy dissipation, one for the low and the other for the high intensity earthquakes. In this way the efficiency of the system in dissipating the seismic energy is kept less sensitive to the seismic intensity compared to the case of only one group of dissipative devices.
Although the proportion of coal-fired power generation is decreasing, efficient operating technology is needed to continuously invest in facilities and reduce maintenance costs until it is abolished. Boilers, one of the main facilities of power plants, operate for a long time in harsh environments of high temperature and high pressure. In addition, damage due to deterioration is likely to occur depending on the fuel and tube material used. It is very important to judge soundness because damage caused by deterioration adversely affects facility operation. Previously, replication method was used to analyze the progress of deterioration. In the replication method, pre-treatment such as chemical treatment is performed on the boiler tube in the field, the area is reproduced by attaching a film, and the replicated film is determined by an expert in the laboratory with an expensive microscope. However, this method involves substantial costs and time requirements, as well as the possibility of human errors. To address these issues, we developed a mobile health assessment system in this research. Since it is detachable and takes images in real time, this system enables swift evaluations across a broad range and facilitates the assessment of preprocessing quality. In addition, it was intended to reduce existing human mistakes by developing a degradation classification algorithm using the merger cluster method.
Across the world, the industrialization has increased the frequency of climate anomaly. The size of damage due to recent natural disasters is growing large and fast, and the human damage and economic loss due to disasters are consistently increasing. Urbanization has a structure vulnerable to natural disasters. Therefore, in order to reduce damage from natural disasters, both hardware and software approaches should be utilized. Currently, however, the development of a statistical access process for 'analysis of disaster occurrence factor' and 'prediction of damage costs' for disaster prevention and overall disaster management is inadequate. In case of local governments, overall disaster management system is not established, or even if it is established, unscientific classification system and management lead to low utility of natural statistics of disaster year book. Therefore, in order to minimize disaster damage and for rational disaster management, the disaster damage survey process should be improved. This study selected gale as the focused analysis target among natural disasters recorded in disaster year book such as storm, torrential rain, gale, high seas, and heavy snow, and analyzed disaster survey process. Based on disaster year book, the gale damage size was analyzed and the issues occurring from the correlation of gale and damage amount were examined, so as to suggest an improvement plan for reliable natural disaster information collection and systematic natural disaster damage survey.
Broad studies have addressed the issue of structural element damage identification, however, rubber bearing, as a key component of load transmission between the superstructure and substructure, is essential to the operational safety of a bridge, which should be paid more attention to its health condition. However, regarding the limitations of the traditional bearing damage detection methods as well as few studies have been conducted on this topic, in this paper, inspired by the model updating-based structural damage identification, a two-stage bearing damage identification method has been proposed. In the first stage, we deduce a novel bearing damage localization indicator, called element relative MSE, to accurately determine the bearing damage location. In the second one, the prior knowledge of bearing damage localization is combined with sailfish optimization (SFO) to perform the bearing damage estimation. In order to validate the feasibility, a numerical example of a 5-span continuous beam is introduced, also the noise robustness has been investigated. Meanwhile, the effectiveness and engineering applicability are further verified based on an experimental simply supported beam and actual engineering of the I-40 Bridge. The obtained results are good, which indicate that the proposed method is not only suitable for simple structures but also can accurately locate the bearing damage site and identify its severity for complex structure. To summarize, the proposed method provides a good guideline for the issue of bridge bearing detection, which could be used to reduce the difficulty of the traditional bearing failure detection approach, further saving labor costs and economic expenses.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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