Identificação estocástica de subespaços de torres de linhas de transmissão de alta voltagem

Abstract

A busca por um entendimento do comportamento estrutural de forma mais detalha-da, assim como o crescente interesse em áreas como monitoramento da integridade estrutural e projeto de sistemas de controle de vibração, tem mostrado a importância da utilização de métodos robustos e confiáveis, que sejam capazes de determinar as características dinâmicas de estruturas a partir do conhecimento unicamente de va-lores de resposta. Tipicamente, em torres metálicas de linhas de transmissão torna-se prático e economicamente interessante que os testes dinâmicos possam ser conduzi-dos utilizando-se de fatores naturais como vento e sismos como fonte de excitação da estrutura. Neste contexto, o presente trabalho apresenta um estudo numérico compa-rativo entre dois algoritmos e três variantes do Método de Identificação Estocástica de Subespaço, inicialmente apresentado por Van Overschee and de Moor (1993). Este método permite a determinação das características modais diretamente a partir da resposta, sem a necessidade do prévio cálculo das covariâncias ou dos parâmetros de Markov do sistema. Simulações numéricas de ensaios experimentais são realizadas em duas torres de linhas de transmissão reais para situações de vibrações livres e vi-brações aleatórias estacionárias. Os resultados identificados são comparados àqueles esperados para um modelo em elementos finitos das torres em estudo.

The search to better understand a number of issues linked to the structural analysis previously considered less important, as well as for structural healthy monitoring and design of vibration control systems that have received special attention have provoked an increasing concern in system identification field. Due to practical and economical reasons, it is interesting in transmission line towers the use of natural factors to excite the structure. In this case, the ambient input remains unknown and the system identification algorithms have to deal with output-only measurements. In the present paper, a numerical comparative study among two different stochastic subspace system identification algorithms and three variants of this methodology is carried out. Two different transmission line tower structures are analyzed. The first is a “SY” tower with 33.4m high and the second is a transmission line tower collapsed in Japan during a typhoon in 1991. Impact and ambient loading as input are tested and the results are compared with those expected of the finite element model of the structures.