Otimização de amortecedores viscoelásticos para minimização de vibrações de edificações submetidas a sismos

• Autor(a) principal: Kirchner, Igor Andrei de Almeida
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/221021
• topic: Estruturas (Engenharia); Amortecedores; Vibrações estruturais; Sismos; Otimização; Optimization; Damper; Viscoelastic; WOA; Earthquake

Devido à crescente demanda pela utilização de dispositivos dissipadores de energia para mitigação de sismos, surge a necessidade da definição do posicionamento e do tipo de dispositivo a ser utilizado em cada caso. Dessa forma, a escolha entre dispositivos com atuação passiva ou ativa depende da complexidade do projeto e do custo de implementação dos mesmos. Dentro do grupo de amortecimento passivo, que apresenta menor custo de implementação devido à ausência de controladores, destaca-se o amortecedor viscoelástico. Esse tipo de amortecedor tem sua utilização conhecida para mitigação da ação de ventos, apresentando carência de pesquisas quanto a sua efetividade para mitigação de sismos. Ainda, a otimização do posicionamento desses dispositivos, juntamente da otimização de parâmetros de projeto do amortecedor, apresenta-se como uma área promissora para o desenvolvimento de pesquisas. Nesse contexto, a pesquisa apresenta o desenvolvimento de uma rotina computacional a qual utiliza um algoritmo metaheurístico de busca baseado em princípios da natureza, o Whale Optimization Algorithm (WOA) aplicado a uma rotina de análise dinâmica de estruturas utilizando o método de Newmark, 1959, que engloba um código para geração de sismos artificiais a partir do filtro de Kanai-Tajimi, 1961 e 1960. Essa rotina buscou otimizar o posicionamento e os parâmetros de quatro amortecedores viscoelásticos seguindo o modelo de Kelvin, em uma estrutura de oito andares, visando a adequação das respostas da estrutura, em termos do deslocamento relativo dos pavimentos, perante a norma brasileira vigente. A utilização do WOA foi feita a partir da utilização de 3000 agentes de busca durante 20 iterações do algoritmo buscando minimizar a função objetivo definida como sendo o inter-story drift. Os resultados obtidos demonstraram a existência de uma rigidez equivalente ótima, ou módulo de armazenamento de energia, de 42 kN/mm para os quatro amortecedores, os quais devem ser instalados nos primeiros quatro andares da estrutura. Conclui-se ainda que a rotina desenvolvida apresentou resultados satisfatórios quanto à redução do drift, permanecendo 35% abaixo do limite da norma vigente para o pior caso. Também, comprovou-se a efetividade do fator PF = 4 proposto por Shukla e Datta, 1999, para a determinação da rigidez equivalente dos amortecedores viscoelásticos.