Estudo de estruturas periódicas para aplicações em isolamento de vibrações pela base
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFGD |
Texto Completo: | http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/5400 |
Resumo: | Atividade sísmica tem o potencial de gerar grande devastação na construção civil. Nesse sentido, sistemas de controle do tipo ativo, semi-ativo, híbrido e passivo, foram desenvolvidos ao longo do tempo para evitar o colapso estrutural durante estes eventos. Pesquisas recentes conduzidas por diferentes autores mostraram que estruturas periódicas (EP) tem potencial de serem utilizadas para o controle passivo de vibrações sísmicas através do isolamento de base. Em síntese, uma EP é formada a partir da repetição de camadas alternadas, com diferentes propriedades geométricas e/ou físicas, ao longo do seu comprimento. O efeito de filtragem de ondas desenvolvido por uma EP através da formação de intervalos de frequência, conhecidos como Band Gap, possibilita sua aplicação em diferentes campos da engenharia. Neste trabalho, estruturas periódicas são modeladas via método dos elementos espectrais, utilizando a formulação de elementos de barra e elementos de viga do tipo Euler-Bernoulli. Um estudo numérico é desenvolvido para avaliar a formação do Band Gap de uma EP em baixa frequência, sob ondas longitudinais e flexionais, com base em diferentes tipos de periodicidade. Na sequência, um estudo de caso é desenvolvido para investigar a aplicação de uma EP em isolamento sísmico, tomando como referência soluções existentes no mercado. O modelo acoplado de uma estrutura periódica conectada a uma estrutura flexível também é desenvolvido, permitindo visualizar o comportamento dinâmico do conjunto. Por fim, a metodologia é validada através de resultados experimentais baseados em curvas de transmissibilidade e funções de resposta em frequência. |
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Pesquisas recentes conduzidas por diferentes autores mostraram que estruturas periódicas (EP) tem potencial de serem utilizadas para o controle passivo de vibrações sísmicas através do isolamento de base. Em síntese, uma EP é formada a partir da repetição de camadas alternadas, com diferentes propriedades geométricas e/ou físicas, ao longo do seu comprimento. O efeito de filtragem de ondas desenvolvido por uma EP através da formação de intervalos de frequência, conhecidos como Band Gap, possibilita sua aplicação em diferentes campos da engenharia. Neste trabalho, estruturas periódicas são modeladas via método dos elementos espectrais, utilizando a formulação de elementos de barra e elementos de viga do tipo Euler-Bernoulli. Um estudo numérico é desenvolvido para avaliar a formação do Band Gap de uma EP em baixa frequência, sob ondas longitudinais e flexionais, com base em diferentes tipos de periodicidade. Na sequência, um estudo de caso é desenvolvido para investigar a aplicação de uma EP em isolamento sísmico, tomando como referência soluções existentes no mercado. O modelo acoplado de uma estrutura periódica conectada a uma estrutura flexível também é desenvolvido, permitindo visualizar o comportamento dinâmico do conjunto. Por fim, a metodologia é validada através de resultados experimentais baseados em curvas de transmissibilidade e funções de resposta em frequência.Seismic activity has the potential creating enormous devastation in the civil construction field. In doing so, active, semi-active, hybrid, and passive control systems have been developed over time to prevent structural collapse during these events. Recent research conducted by different authors has shown that periodic structures (PS) can potentially be used for passive seismic vibration control through base isolation. In summary, a PS is formed from the repetition of alternating layers with different geometrical and/or physical properties along its length. The wave filtering effect developed by a PS through the formation of frequency intervals, known as Band Gap, enables its application in different engineering fields. In this paper, periodic structures are modeled by the spectral element method, using the bar element formulation and the Euler-Bernoulli beam elements. A numerical study is conducted to evaluate the Band Gap formation of a PS at low frequency, subjected by longitudinal and flexural waves, based on different types of periodicity. In sequence, a case study is developed to investigate the application of a PS in seismic isolation, taking existing solutions as a reference. The coupled model of a periodic structure connected to a flexible structure is also developed, allowing to visualize the dynamic behavior of the assembly. At last, the methodology is validated through experimental results based on transmissibility curves and frequency response functions.Submitted by Marcos Pimentel (marcospimentel@ufgd.edu.br) on 2023-04-11T17:32:48Z No. of bitstreams: 1 GabrielBerres.pdf: 2029836 bytes, checksum: e25f10186e9bd58b3313ea98ba129eb3 (MD5)Made available in DSpace on 2023-04-11T17:32:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GabrielBerres.pdf: 2029836 bytes, checksum: e25f10186e9bd58b3313ea98ba129eb3 (MD5) Previous issue date: 2020-10-10porUniversidade Federal da Grande DouradosUFGDBrasilFaculdade de EngenhariaCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::MECANICA DOS CORPOS SOLIDOS, ELASTICOS E PLASTICOSIsolamento sísmicoEstruturas periódicasMétodo dos elementos espectraisSeismic isolationPeriodic structuresSpectral element methodEstudo de estruturas periódicas para aplicações em isolamento de vibrações pela baseStudy of periodic structures for application in insulation of vibration by the baseinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFGDinstname:Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD)instacron:UFGDTEXTGabrielBerres.pdf.txtGabrielBerres.pdf.txtExtracted texttext/plain73450https://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/bitstream/prefix/5400/3/GabrielBerres.pdf.txtba33c4215b17eef38918f7b3422e040cMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81866https://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/bitstream/prefix/5400/2/license.txt43cd690d6a359e86c1fe3d5b7cba0c9bMD52ORIGINALGabrielBerres.pdfGabrielBerres.pdfapplication/pdf2029836https://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/bitstream/prefix/5400/1/GabrielBerres.pdfe25f10186e9bd58b3313ea98ba129eb3MD51prefix/54002023-09-15 01:18:56.61oai:https://repositorio.ufgd.edu.br/jspui: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ório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufgd.edu.br/jspui:8080/oai/requestopendoar:21162023-09-15T05:18:56Repositório Institucional da UFGD - Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD)false |
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