Considerando-se as exigências impostas por projetos arquitetônicos cada vez mais arrojados as passarelas de pedestres têm sido comumente projetadas cada vez mais leves e com grandes vão livres. Este procedimento tem gerado sistemas estruturais bastante esbeltos e os estados limites últimos e de utilização que norteiam o dimensionamento tem sido modificados. Uma outra conseqüência desta tendência de projeto diz respeito a um aumento considerável dos problemas referentes à vibração. No caso particular de passarelas, este fenômeno ocorre quando a freqüência fundamental da estrutura é igual ou se aproxima da freqüência do passo do pedestre. Atividades como caminhar, correr ou pular produzem excitações dinâmicas. Essas forças dinâmicas, em determinados casos, podem vir a produzir níveis de vibração elevados e, por conseguinte, perturbar ou até mesmo alarmar as pessoas que estiverem utilizando a estrutura. Como o propósito primário das passarelas é o transporte de pedestres, as mesmas precisam estar seguras e apresentar um comportamento que não ofereça desconforto aos usuários. Tendo em mente todos esses aspectos, o desenvolvimento desta dissertação tem como objetivos o estudo da influência da modelagem do carregamento dinâmico, proveniente dos pedestres, impacto do calcanhar humano e, bem como, do amortecimento estrutural sobre a resposta dinâmica de passarelas mistas (aço-concreto). Para tal, um modelo mais realista que incorpora as ações dinâmicas induzidas pelos pedestres, de modo a considerar o impacto transiente do calcanhar dos mesmos será objeto de estudo na presente investigação. Neste modelo de carregamento, o movimento de pernas que causa a subida e descida da massa efetiva do corpo em cada passo foi considerado e a posição do carregamento dinâmico foi alterada de acordo com a posição do individuo, assim a função de tempo, correspondente a excitação induzida pela caminhada, teve uma variação espacial e temporal.O modelo estrutural utilizado baseia-se no projeto de diversas passarelas mistas (aço-concreto). A resposta dinâmica das passarelas, em termos das acelerações verticais de pico e rms (root mean square), é obtida e comparada com os valores limites propostos por normas de projeto, objetivando a verificação do conforto humano. Com base nos resultados alcançados nesta dissertação foi possível demonstrar a importância dos parâmetros investigados (modelagem da carga dinâmica, efeito do calcanhar humano e amortecimento estrutural) e como estes influenciam substancialmente na avaliação da resposta dinâmica das passarelas. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam, claramente, que os projetistas estruturais devem ser alertados para distorções importantes que ocorrem quando os efeitos dinâmicos são desprezados na análise deste tipo de estrutura. Os valores máximos de acelerações encontrados violam os critérios de conforto humano quando comparados com aqueles previstos em diversas recomendações de projeto. Portanto, verifica-se que as passarelas de pedestres podem atingir níveis de vibração elevados os quais podem comprometer o conforto humano e a segurança dos usuários da obra.

Recentemente a utilização de estruturas mistas, aço concreto, vem ganhando espaço nas construções. Isso deve-se principalmente a economia de tempo em sua execução. Além disto, nesta solução a utilização do aço e do concreto otimiza as características estruturais de seus elementos: a resistência a tração do aço e a compressão do concreto. A transferência dos esforços entre os dois materiais possui grande influência no desempenho de uma estrutura mista, sendo comum a utilização de conectores de cisalhamento na região da interface entre estes dois materiais. O Eurocode 4 define um ensaio experimental denominado push-out de modo a determinar a resistência e ductilidade de conectores de cisalhamento. Seu desempenho é influenciado pelas resistências do concreto a compressão, as dimensões e taxa de armadura da laje de concreto, dimensões do perfil de aço, a disposição e a geometria dos conectores e pelas características dos aços utilizados no conector, no perfil e nas barras de reforço. Nota-se com isso uma grande quantidade de variáveis que influenciam o ensaio. Assim, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo em elementos finitos com base no programa ANSYS para simulação de ensaios push-out. Os resultados numéricos apresentados neste trabalho foram calibrados com resultados obtidos em ensaios experimentais existentes na literatura de ensaios push-out para conectores do tipo pino com cabeça (stud) e conectores tipo perfobond. Estes últimos apresentam elevada resistência sendo influenciados por inúmeros fatores como: número e diâmetro dos furos no conector e a inclusão ou não de barras de reforço extras nestes furos. / A continuous increase of the use of (steel & concrete) composite structures in constructions can be recently observed. This is mainly due to its faster execution time when compared to other construction alternatives. Additionally, these solutions optimize the structural characteristics of the involved materials: the steel tension capacity and the concrete compressive strength. The transfer of forces between these different materials greatly influences the composite structure performance, where typical solutions uses shear connectors at the concrete to steel interface. The Eurocode 4 defines an experimental test, denominated push-out, to determine the shear connectors strength and associated ductility capacity. Its performance is influenced by the concrete compressive strength, slab dimensions and adopted reinforcing bar area, steel profile dimensions, shear connectors geometry and disposition and by the mechanical characteristics of the connector, profile and reinforcing bars steels. All these aspects indicate that a great number of variables can influence the test. This study presents the development of a finite element model, based on the ANSYS program, to simulate push-out tests. The numerical results presented in this investigation were calibrated against experiments reported in the literature for stud and Perfobond shear connectors. The Perfobond connectors present a substantial shear capacity being influenced by several factors like: connectors hole number and diameter and by the adoption, or not, of extra reinforcing bars passing through the connector holes.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5850.pdf: 3492179 bytes, checksum: a8bf8363cbcbb501bfa5251bc969c178 (MD5) Previous issue date: 2013-05-16 / Despite the great use in most developed countries, the composite structures have been little exploited in Brazil, including rare records the use of composite columns of steel and concrete partially coated in industrial sheds. The low-use leaves the impression of this being a structural solution viable. The aim of this work is to insert the composite columns of steel and concrete partially coated alternatively to the pillars of steel and precast, solutions commonly used in the composition of the structural system of industrial sheds. The development work was done to study the behavior of the isolated element and sizing criteria applicable, analysis of the structural design of systems where it can be employed and the phases of project highlighting, still, some steps involved in constructive phase of the industrial sheds. We analyzed the elements of 108 sheds with variation in the span between 20 to 50 m and height of 8 to 12 m. the porticos were designed considering coverage using steel beams with profile type I and type I section steel pillars, pillars of precast concrete with rectangular section, composite columns of steel and concrete partially coated consisting of metallic profile type I with filling of concrete between the tables. The porticoes were analyzed in 2nd order and scaled according to the specific Brazilian standards by comparing the results obtained between structural systems. Costs despite the difficulties have been raised for the central region of the State of São Paulo, where, after the composition were made comparisons between the solutions. The results obtained can realize that the use of composite columns of steel and concrete partially coated are perfectly viable with visa point economic values quite surprising, for the fact of being a solution less maid. The use of composite columns of steel and concrete partially coated is obviously viable as an alternative to the usual structural systems used in industrial sheds, comes in to advance contribution of Civil construction in General. / Apesar da grande utilização em países mais desenvolvidos, as estruturas mistas têm sido pouco exploradas no Brasil, inclusive com raros registros da utilização de pilar parcialmente revestido em galpões industriais. A pouca utilização deixa a impressão de esta não ser uma solução estrutural viável. O objetivo deste trabalho é inserir o pilar misto parcialmente revestido como alternativa aos pilares de aço e pré-moldados de concreto, soluções comumente empregados na composição do sistema estrutural de galpões industriais. Para o desenvolvimento do trabalho foi feito o estudo do comportamento do elemento isolado e dos critérios de dimensionamento aplicáveis, a análise da concepção estrutural dos sistemas onde possa ser empregado e das fases de projeto destacando, ainda, algumas etapas envolvidas na fase construtiva dos galpões. Foram analisados os elementos de 108 pórticos de galpão com variação do vão de 20 a 50 m e da altura de 8 a 12 m. Os pórticos foram projetados considerando cobertura utilizando-se vigas metálicas com perfil tipo I e, pilares metálicos de seção tipo I, pilares de concreto pré fabricado de seção retangular e, pilar misto parcialmente revestido constituído de perfil metálico tipo I com preenchimento de concreto entre as mesas. Os pórticos foram analisados em 2ª ordem e dimensionados de acordo com as normas brasileiras especificas comparando os resultados obtidos entre sistemas estruturais. Os custos apesar das dificuldades foram levantados para a região central do estado de São Paulo, onde, após a composição foram feitas as comparações entre as soluções. Pelos resultados obtidos pode-se perceber que a utilização dos pilares mistos de aço e concreto são perfeitamente viáveis com valores do ponto de visto econômico bastante surpreendentes pelo fato de ser uma solução pouco empregada. A utilização de pilares mistos de aço e concreto parcialmente revestidos é evidentemente viável como alternativa aos sistemas estruturais usuais utilizados em galpões industriais, vem contribuir em muito para o avanço da Construção Civil em geral.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Atualmente, as novas tendências arquitetônicas e as exigências de mercado, vêm conduzindo a engenharia estrutural na busca por soluções cada vez mais arrojadas, as quais exigem grande experiência e conhecimento dos projetistas estruturais aliados a utilização de novos materiais e tecnologias. Esta filosofia de concepção estrutural está inserida em uma das mais importantes tendências de projeto dos últimos anos, ou seja: a busca por sistemas estruturais de rápida execução, dotados de peças de menor peso próprio e que possam vencer grandes vãos com um mínimo de elementos verticais, permitindo assim uma maior flexibilidade na adequação de ambientes. Por outro lado, esta filosofia de projeto tem conduzido a elementos estruturais cada vez mais esbeltos e com freqüências naturais cada vez mais baixas e, por conseguinte, mais próximas das faixas de freqüência das excitações dinâmicas associadas às atividades humanas, tais como: andar, correr, pular, etc. Devido as razões expostas no parágrafo anterior, os sistemas estruturais de engenharia tornaram-se bastante vulneráveis aos efeitos de vibrações induzidas por pequenos impactos como é o caso do caminhar de pessoas sobre pisos, resultando em desconforto para as pessoas. Deve-se destacar, ainda, que tais considerações de projeto têm atendido aos estados limites últimos. Todavia, os estados limites de utilização desses sistemas estruturais precisam ser analisados, sem sombra de dúvida, de maneira mais criteriosa. Deste modo, no sentido de contribuir para fornecer subsídios aos engenheiros estruturais, no que tange a análise dinâmica de estruturas submetidas a excitações induzidas pelos seres humanos, são desenvolvidos diversos modelos de carregamento representativos do caminhar das pessoas. A variação espacial e temporal da carga dinâmica é considerada ao longo da análise e, bem como, o efeito transiente do impacto do calcanhar humano nos pisos é levado em conta. Assim sendo, são considerados nesta dissertação diversos modelos estruturais associados a pisos mistos (aço-concreto). Técnicas usuais de discretização, com base no emprego do Método dos Elementos Finitos (MEF), via utilização do programa computacional Ansys, são consideradas neste estudo. Uma análise extensa acerca da resposta dinâmica dos pisos é feita, mediante o emprego dos modelos de carregamento desenvolvidos, principalmente, em termos dos valores das acelerações. Na seqüência, os resultados encontrados são comparados com aqueles fornecidos pela literatura técnica disponível sobre o assunto sob o ponto de vista associado ao conforto humano. Investiga-se, também, a influencia da variação de parâmetros estruturais sobre a resposta dinâmica dos modelos, tais como: comprimento vão, taxa de amortecimento, espessura das lajes e, ainda, rigidez das ligações viga coluna. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam, claramente, que os projetistas estruturais devem ser alertados para distorções importantes que ocorrem quando as normas de projeto são utilizadas sem o devido cuidado. Um outro importante diz respeito ao fato de que em diversos pisos analisados observa-se que os critérios de conforto humano não são satisfeitos, demonstrando a importância da consideração dos efeitos dinâmicos provenientes dos seres humanos na análise desse tipo de problema. / Nowadays, the new architectural tendency and the market requirements, are leading structural engineering in the search for bolder solutions, which demands great experience and knowledge of the structural designers associated to the use of new materials and technologies. This philosophy of structural conception is inserted in one of the most important trends of project of the last years that means: the search for structural systems of fast execution, endowed with parts of lower weight and that can be successfully large with a minimum of vertical elements, thus allowing a higher flexibility in the ambients adequacy. On the other hand, this project philosophy has lead to structural elements more and more slender and with natural frequencies much and much lower and, therefore, closer to the frequency of the dynamic excitation associated to the human beings activities, such as: walking, running, jumping, etc. Due to the reasons described in the previous paragraph, the structural engineering systems became sufficiently vulnerable to the effects of vibrations induced by small impacts as it is the case of walking of people on floors, resulting in discomfort to the people. It must be highlighted, also, that such project considerations have fulfilled the required limit states. However, the limit states of use for these structural systems need to be analysed, with no doubt, in a more sensible way. In this way, willing to contribute to supply subsidies to the structural engineers, in the dynamic analysis of structures subject to excitation induced by human beings, several loads models are developed to represent the act of walking. The space and time variation of the dynamic load is considered through the analysis and the transient effect of the impact of the human heel on the floor is taken into consideration, as well. In this way, It is considered in this dissertation, several structural models associated to composite floors (steel-concrete). In this study, it was considered the usual techniques of discretization, based on the Finite Element Method (FEM) using the computer program Ansys. An extensive analysis concerning the dynamic response of the floors is made, by means of the application of the developed load models, mainly, in terms of the values of the accelerations. The results obtained are compared to those supplied by the techinical literature available about the subject with the point of view associated to the human comfort. It is also investigated, the influence of the structural parameter variation on the dynamic response of the models, such as: span length, damping ratio, thickness of the slab and, also, rigidity of the beam columns. The results obtained along the study clearly indicate that the structural designers must be alerted to important distortions that may occur when the project rules are used without the necessary caution. Another important remark is regarded to the fact that in several analysed floors it is observed that the criteria of human comfort are not satisfied which demonstrate the importance of the consideration of the dynamic effect caused by human beings in the analysis of this type of problem.

Considerando-se as exigências impostas por projetos arquitetônicos cada vez mais arrojados as passarelas de pedestres têm sido comumente projetadas cada vez mais leves e com grandes vão livres. Este procedimento tem gerado sistemas estruturais bastante esbeltos e os estados limites últimos e de utilização que norteiam o dimensionamento tem sido modificados. Uma outra conseqüência desta tendência de projeto diz respeito a um aumento considerável dos problemas referentes à vibração. No caso particular de passarelas, este fenômeno ocorre quando a freqüência fundamental da estrutura é igual ou se aproxima da freqüência do passo do pedestre. Atividades como caminhar, correr ou pular produzem excitações dinâmicas. Essas forças dinâmicas, em determinados casos, podem vir a produzir níveis de vibração elevados e, por conseguinte, perturbar ou até mesmo alarmar as pessoas que estiverem utilizando a estrutura. Como o propósito primário das passarelas é o transporte de pedestres, as mesmas precisam estar seguras e apresentar um comportamento que não ofereça desconforto aos usuários. Tendo em mente todos esses aspectos, o desenvolvimento desta dissertação tem como objetivos o estudo da influência da modelagem do carregamento dinâmico, proveniente dos pedestres, impacto do calcanhar humano e, bem como, do amortecimento estrutural sobre a resposta dinâmica de passarelas mistas (aço-concreto). Para tal, um modelo mais realista que incorpora as ações dinâmicas induzidas pelos pedestres, de modo a considerar o impacto transiente do calcanhar dos mesmos será objeto de estudo na presente investigação. Neste modelo de carregamento, o movimento de pernas que causa a subida e descida da massa efetiva do corpo em cada passo foi considerado e a posição do carregamento dinâmico foi alterada de acordo com a posição do individuo, assim a função de tempo, correspondente a excitação induzida pela caminhada, teve uma variação espacial e temporal.O modelo estrutural utilizado baseia-se no projeto de diversas passarelas mistas (aço-concreto). A resposta dinâmica das passarelas, em termos das acelerações verticais de pico e rms (root mean square), é obtida e comparada com os valores limites propostos por normas de projeto, objetivando a verificação do conforto humano. Com base nos resultados alcançados nesta dissertação foi possível demonstrar a importância dos parâmetros investigados (modelagem da carga dinâmica, efeito do calcanhar humano e amortecimento estrutural) e como estes influenciam substancialmente na avaliação da resposta dinâmica das passarelas. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam, claramente, que os projetistas estruturais devem ser alertados para distorções importantes que ocorrem quando os efeitos dinâmicos são desprezados na análise deste tipo de estrutura. Os valores máximos de acelerações encontrados violam os critérios de conforto humano quando comparados com aqueles previstos em diversas recomendações de projeto. Portanto, verifica-se que as passarelas de pedestres podem atingir níveis de vibração elevados os quais podem comprometer o conforto humano e a segurança dos usuários da obra.

Recentemente a utilização de estruturas mistas, aço concreto, vem ganhando espaço nas construções. Isso deve-se principalmente a economia de tempo em sua execução. Além disto, nesta solução a utilização do aço e do concreto otimiza as características estruturais de seus elementos: a resistência a tração do aço e a compressão do concreto. A transferência dos esforços entre os dois materiais possui grande influência no desempenho de uma estrutura mista, sendo comum a utilização de conectores de cisalhamento na região da interface entre estes dois materiais. O Eurocode 4 define um ensaio experimental denominado push-out de modo a determinar a resistência e ductilidade de conectores de cisalhamento. Seu desempenho é influenciado pelas resistências do concreto a compressão, as dimensões e taxa de armadura da laje de concreto, dimensões do perfil de aço, a disposição e a geometria dos conectores e pelas características dos aços utilizados no conector, no perfil e nas barras de reforço. Nota-se com isso uma grande quantidade de variáveis que influenciam o ensaio. Assim, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo em elementos finitos com base no programa ANSYS para simulação de ensaios push-out. Os resultados numéricos apresentados neste trabalho foram calibrados com resultados obtidos em ensaios experimentais existentes na literatura de ensaios push-out para conectores do tipo pino com cabeça (stud) e conectores tipo perfobond. Estes últimos apresentam elevada resistência sendo influenciados por inúmeros fatores como: número e diâmetro dos furos no conector e a inclusão ou não de barras de reforço extras nestes furos. / A continuous increase of the use of (steel & concrete) composite structures in constructions can be recently observed. This is mainly due to its faster execution time when compared to other construction alternatives. Additionally, these solutions optimize the structural characteristics of the involved materials: the steel tension capacity and the concrete compressive strength. The transfer of forces between these different materials greatly influences the composite structure performance, where typical solutions uses shear connectors at the concrete to steel interface. The Eurocode 4 defines an experimental test, denominated push-out, to determine the shear connectors strength and associated ductility capacity. Its performance is influenced by the concrete compressive strength, slab dimensions and adopted reinforcing bar area, steel profile dimensions, shear connectors geometry and disposition and by the mechanical characteristics of the connector, profile and reinforcing bars steels. All these aspects indicate that a great number of variables can influence the test. This study presents the development of a finite element model, based on the ANSYS program, to simulate push-out tests. The numerical results presented in this investigation were calibrated against experiments reported in the literature for stud and Perfobond shear connectors. The Perfobond connectors present a substantial shear capacity being influenced by several factors like: connectors hole number and diameter and by the adoption, or not, of extra reinforcing bars passing through the connector holes.

Este trabalho apresenta um estudo numérico e experimental do comportamento estrutural das ligações viga mista-pilar com cantoneiras de assento e alma. No estudo teórico foi desenvolvido, com base nos EUROCODES 3 e 4, um procedimento para avaliação do comportamento das ligações mistas com cantoneiras de alma e assento e com chapa de topo. O trabalho de investigação experimental, abrangendo modelos submetidos a carregamentos monotônico e cíclico, foi realizado no Instituto Superior Técnico (IST), Portugal, em que o objetivo principal foi avaliar a influência da força axial de compressão no pilar para o comportamento do painel da alma do pilar, e conseqüentemente no comportamento global da ligação mista localizada em nó de extremidade. Nos ensaios experimentais foram analisadas as rotações e deformações no painel da alma do pilar sem e com enrijecedor na alma do pilar. Adicionalmente, a eficiência da ancoragem das barras de armadura longitudinal foi verificada. Paralelamente à investigação experimental, um estudo numérico de ligações mistas foi realizado por meio do modelo em elementos finitos, o qual mostrou-se representativo, tornando-se uma ferramenta para análises paramétricas. / This work presents a numerical and experimental study of the structural behavior of beam-to-column composite joints with bottom and web angle connections. In the theoretical study, basing in EUROCODES 3 and 4, an analytic procedure for evaluation the static behavior of beam-to-column composite joints with bottom and web angle connections was developed. The experimental test program, enclosing monotonic tests and a cyclic test, was carried out at the Instituto Superior Técnico of Lisbon (IST), where the main objective was to evaluate the effect of column axial load on column web panel and consequently in the global behavior of single-sided composite joint. In the tests, the panel zone rotations and deformations were analyzed for stiffened and unstiffened column web. In addition, the efficiency of the main rebar was verified. Finally, a thorough of finite element model, a numerical study of composite joints was developed. This model was found to be representative and reliable as a tool to futures parametric analyses.

Failure modes for sandwich beams of GFRP laminate skins and Nomex honeycomb core are investigated. Theoretical models using honeycomb mechanics and classical beam theory are described. A failure mode map for loading under 3-point bending, is constructed, showing the dependence of failure mode and load on the ratio of skin thickness to span length and honeycomb relative density. Beam specimens are tested in 3-point bending. The effect of honeycomb direction is also examined. The experimental data agree satisfactorily with the theoretical predictions. The results reveal the important role of core shear in a sandwich beam's bending behaviour and the need for a better understanding of indentation failure mechanism. High order sandwich beam theory (HOSBT) is implemented to extract useful information about the way that sandwich beams respond to localised loads under 3-point bending. 'High-order' or localised effects relate to the non-linear patterns of the in-plane and vertical displacements fields of the core through its height resulting from the unequal deformations in the loaded and unloaded skins. The localised effects are examined experimentally by Surface Displacement Analysis of video images recorded during 3-point bending tests. A new parameter based on the intrinsic material and geometric properties of a sandwich beam is introduced to characterise its susceptibility to localised effects. Skin flexural rigidity is shown to play a key role in determining the way that the top skin allows the external load to pass over the core. Furthermore, the contact stress distribution in the interface between the central roller and the top skin, and its importance to an indentation stress analysis, are investigated. To better model the failure in the core under the vicinity of localised loads, an Arcan- type test rig is used to test honeycomb cores under simultaneous compression and shear loading. The experimental measurements show a linear relationship between the out-of-plane compression and shear in honeycomb cores. This is used to derive a failure criterion for applied shear and compression, which is combined with the high order sandwich beam theory to predict failure caused by localised loads in sandwich beams made of GFRP laminate skins and Nomex honeycomb under 3-point bending loading. Short beam tests with three different indenter's size are performed on appropriately prepared specimens. Experiments validate the theoretical approach and reveal the nature of pre- and post-failure behaviour of these sandwich beams. HOSBT is used as a compact computational tool to reconstruct failure mode maps for sandwich panels. Superposition of weight and stiffness contours on these failure maps provide carpet plots for design optimisation procedures.

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Aerospace structures comprising of metals and composites are exposed to extreme loading and environmental conditions which necessitates regular inspection and maintenance to verify and monitor overall structural integrity. The timely and accurate detection, characterization and monitoring of structural cracking, corrosion, delaminating, material degradation and other types of damage are of major concern in the operational environment. Along with these, stringent requirements of safety and operational reliability have lead to evolutionary methods for evaluation of structural integrity. As a result, conventional nondestructive evaluation methods have moved towards a new concept, Structural Health Monitoring (SHM). SHM provides in-situ information a bout the occurrence of damage if any, location and severity of damage and residual life of the structure and also helps in improving the safety, reliability and confidence levels of critical engineering structures. While the concepts underlying SHM are well understood, development of methods is still in a nascent stage which requires extensive research that is challenging and has been the main motivating factor for undertaking the work reported in the thesis. Under the scope of the investigations carried out in this thesis, an integrated approach using Ultrasonic (active) and Acoustic Emission (passive) methods has been explored for SHM of metallic and composite plate structures using a distributed array of surface bonded circular piezoelectric wafer active sensors(PWAS). In ultrasonic method, PWAS is used for actuation and reception of Lamb waves in plate structures. The damage detection is based on the interaction of waves with defects resulting in reflection, mode conversion and scattering. In acoustic emission (AE) technique, the same sensor is used to pick up the stress waves generated by initiation or growth of defects or damage. Thus, both the active and passive damage detection methods are used in this work for detection, location and characterization of defects and damage in metallic and composite plates with complex geometries and structural discontinuities. And, thus the strategy adopted is to use time-frequency analysis and time reversal technique to extract the information from Lamb wave signals for damage detection and a geodesic based Lamb wave approach for location of the damage in the structure. To start with experiments were conducted on aluminum plates to study the interaction of Lamb waves with cracks oriented at different angles and on a titanium turbine blade of complex geometry with a fine surface crack. Further, the interaction of Lamb wave modes with multiple layer delaminations in glass fiber epoxy composite laminates was studied. The data acquired from these experiments yielded complex sets of signals which were not easily discern able for obtaining the information required regarding the defects and damage. So, to obtain a basic understanding of the wave patterns, Spectral finite element method has been employed for simulation of wave propagation in composite beams with damages like delamination and material degradation. Following this, time-frequency analysis of a number of simulated and experimental signals due to elastic wave scattering from defects and damage were performed using wavelet transform (WT) and Hilbert-Huang transform(HHT).And, a comparison of their performances in the context of quantifying the damages has given detailed insight into the problem of identifying localized damages, dispersion of multi-frequency non-stationary signals after their interaction with different types of defects and damage, finally leading to quantification. Conventional Lamb wave based damage detection methods look for the presence of defects and damage in a structure by comparing the signal obtained with the baseline signal acquired under healthy conditions. The environmental conditions like change in temperature can alter the Lamb wave signals and when compared with baseline signals may lead to false damage prediction. So, in order to make Lamb wave based damage detection baseline free, in the present work, the time reversal technique has been utilized. And, experiments were conducted on metallic and composite plates to study the time reversal behavior ofA0 andS0Lamb wave modes. Damage in the form of a notch was introduced in an aluminum plate to study the changes in the characteristics of the time reversed Lamb wave modes experimentally. This experimental study showed that there is no change in the shape of the time reversed Lamb wave in the presence of defect implying no breakage of time reversibility. Time reversal experiments were further carried out on a carbon/epoxy composite T-pull specimen representing a typical structure. And, the specimen was subjected to a tensile loading in a Universal testing machine. PWAS sensor measurements were carried out at no load as also during different stages of delamination due to tensile loading. Application of time reversed A 0 and S0 modes for both healthy and delaminated specimens and studying the change in shape of the time reversed Lamb wave signals has resulted in successful detection of the presence of delamination. The aim of this study has been to show the effectiveness of Lamb wave time reversal technique for damage detection in health monitoring applications. The next step in SHM is to identify the damage location after the confirmation of presence of damage in the structure. Wave based acoustic damage detection methods (UT and AE) employing triangulation technique are not suitable for locating damage in a structure which has complicated geometry and contains structural discontinuities. And, the problem further gets compounded if the material of the structure is anisotropic warranting complex analytical velocity models. In this work, a novel geodesic approach using Lamb waves is proposed to locate the AE source/damage in plate like structures. The approach is based on the fact that the wave takes minimum energy path to travel from the source to any other point in the connected domain. The geodesics are computed numerically on the meshed surface of the structure using Dijkstra’s algorithm. By propagating the waves in reverse virtually from these sensors along the geodesic path and by locating the first inter section point of these waves, one can get the AE source/damage location. Experiments have been conducted on metallic and composite plate specimens of simple and complex geometry to validate this approach. And, the results obtained using this approach has demonstrated the advantages for a practicable source location solution with arbitrary surfaces containing finite discontinuities. The drawback of Dijkstra’s algorithm is that the geodesics are allowed to travel along the edges of the triangular mesh and not inside them. To overcome this limitation, the simpler Dijkstra’s algorithm has been replaced by a Fast Marching Method (FMM) which allows geodesic path to travel inside the triangular domain. The results obtained using FMM showed that one can accurately compute the geodesic path taken by the elastic waves in composite plates from the AE source/damage to the sensor array, thus obtaining a more accurate damage location. Finally, a new triangulation technique based on geodesic concept is proposed to locate damage in metallic and composite plates. The performances of triangulaton technique are then compared with the geodesic approach in terms of damage location results and their suitability to health monitoring applications is studied.