کنترل سلامت یک سد بتنی قوسی با استفاده از یک روش ترکیبی موثر مبتنی‌بر تجزیه حوزه فرکانس و تبدیل موجک

تحلیل مودال عملیاتی، به عنوان شاخه‌ای از شناسایی سیستم، نقش بسیار مهم و کاربردی در تعیین مشخصات دینامیکی سازه‌ها ایفا می‌کند. در این رویکرد عملیاتی که مبتنی بر آزمایش ارتعاش محیطی تحقق می‌پذیرد، بارهای محیطی و بهره‌برداری به عنوان منشا تحریک سازه در نظر گرفته می‌شوند. در تحقیق حاضر، یک روش تلفیقی تشکیل یافته از تجزیه حوزه فرکانس (fdd) و تبدیل موجک (wt)، تحت عنوان fdd-wt، به منظور شناسایی فرکانس‌های طبیعی و نسبت‌های میرایی یک سد بتنی قوسی پیشنهاد شده است. علاوه بر این، تبدیل موجک پاسخ‌های لرزه‌ای‌ نیز به منظور صحت‌سنجی و مقایسه نتایج محاسبه شده‌اند. برای این منظور، با استفاده از نمایش زمان فرکانس بدست آمده از تبدیل موجک، موقعیت زمانی و فرکانسی مودهای سیستم در طی وقوع زلزله‌های مختلف مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. در این مقاله، سد بتنی قوسی پاکویما واقع در ایالت کالیفرنیای آمریکا به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است و از رکوردهای لرزه‌ای مربوط به زلزله‌های 1994 نورتریج، 2001 سن‌فرناندو و 2008 چینوهیلز نیز به منظور ارزیابی مشخصات دینامیکی و کنترل سلامت سازه‌ای، در طول دوره زمانی 1994 تا 2008 استفاده شده است. بررسی تغییرات فرکانس‌های طبیعی سازه نشان می‌دهد که سد مذکور در طی زلزله 1994 نورتریج (حدود ثانیه چهارم) دچار آسیب جدی شده بود، در حالی که ارتعاشات این سازه بتنی در طی 4 ثانیه اول این زلزله و نیز زلزله‌های 2001 و 2008، تقریباً به صورت خطی بوده است.

Health monitoring of an arch concrete dam using a combined effective method in the time-frequency domain

Operational modal analysis (OMA), as a branch of the system identification, plays a very important and practical role in determining the dynamic characteristics of the structures. In the operational approach that is implemented based on the ambient vibration test, the ambient and operation loads are considered as the excitation source of the structure. In the present research, an integrative method composed of frequency domain decomposition (FDD) and wavelet transform (WT) called FDD-WT is proposed in order to identify the natural frequencies and damping ratios of an arch concrete dam. Furthermore, the wavelet transform of the seismic responses is also calculated in order to validate and compare the results. For this purpose, the time and frequency position of the system modes during the different earthquakes is evaluated using the timefrequency representation obtained from wavelet transform. In this paper, Pacoima arch concrete dam located in California, US is selected as the case study and the seismic records related to 1994 Northridge, 2001 San Fernando and 2008 Chino Hills earthquakes are also used to evaluate the dynamic characteristics and structural health monitoring during the period between 1994 to 2008. Investigation of changes in the natural frequencies of the structure indicates that the dam had taken serious damage during 1994 Northridge earthquake (about the fourth second), while the vibrations of the concrete structure has been almost linear during the first 4 seconds of the earthquake and also in 2001 and 2008 earthquakes.