Otimização de amortecedores de massa sintonizada tipo pêndulo para controle passivo de vibrações de estruturas altas e esbeltas sob excitações sísmicas.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Campana, Omar Gutierrez
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Amortecxedores de massa sintonizada; Controle de vibrações; Estruturas; Optimization; Otimização restrita; Passive control; Seismic movements; Terremotos; Tuned mass damper; Vibration control
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-26082022-080837/

Movimentos sísmicos são eventos de grande perigo para estruturas civis. Estes fenômenos ocorrem com maior intensidade em regiões próximas ao encontro de placas tectônicas. Para mitigar o efeito das vibrações, induzidas pela excitação de base criadas pelas ondas sísmicas, um dos dispositivos utilizados é um absorvedor de vibração denominado TMD (Tuned Mass Damper). Esses sistemas têm chamado a atenção de pesquisadores na última década, desenvolvendo estudos para melhorar seu desempenho. Nesse sentido, este trabalho apresenta o processo de otimização do comprimento, massa e taxa de amortecimento dum TMD alocado no topo da estrutura, as quais conduzem ao objetivo deste trabalho, que é minimizar a vibração da estrutura principal submetida a movimentos sísmicos. A pesquisa iniciou com a modelagem em elementos finitos de 3 estruturas esbeltas de grande altura, com períodos naturais de vibração diferentes. Em cada estrutura foi aplicada uma força estática, para obter a rigidez equivalente, correspondente a um sistema de 1 grau de liberdade (GDL). Em seguida, foi modelado um sistema massa-mola-amortecedor equivalente à estrutura original, à qual foi acoplado uma massa tipo pêndulo (TMD) com caraterísticas de comprimento, massa e taxa de amortecimento não otimizadas. Transformou-se, assim, a estrutura de muitos graus de liberdade em um sistema de 2 GDL (1 GDL da estrutura e1 GDL do pêndulo). Os 2 sistemas de 1 e 2 GDL foram submetidos a forças sísmicas mediante 9 registros de acelerações, para obter os deslocamentos máximos e o histórico do deslocamento durante a ação sísmica, e assim, comparar a variação desses parâmetros. Mediante métodos de teorias de otimização matemática foram obtidos os parâmetros ótimos do TMD, que em um 37% dos 27 casos em estudo, minimizaram as vibrações em um 50%, em mais de 70% dos casos minimizaram as vibrações pelo menos em 30% e somente um caso teve uma redução na vibração de 10%, concluindo que a alocação de um TMD com caraterísticas ótimas é uma boa opção para o controle de vibrações em estruturas altas e esbeltas submetidas a movimentos sísmicos.