Otimização de parâmetros de projeto de amortecedores de massa sintonizados para controle de vibrações em passarelas metálicas

• Autor(a) principal: Silva, Gustavo Ayres da
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/212400
• topic: Estruturas metálicas; Vibrações estruturais; Amortecedor de massa; Tuned Mass Damper (TMD); Multiple Tuned Mass Dampers (MTMD); Vibration Control; Metallic Footbridges; Backtracking Search Optimization Algorithm (BSA)

O projeto de estruturas mais resistentes e econômicas é um fator importante para a indústria, e a constante evolução tecnológica permite aprimorar a forma como se projeta. Na área de construção civil, em especial de passarelas, uma das principais preocupações é a minimização de vibrações provenientes de carregamentos dinâmicos como o tráfego de pedestres e de veículos, ventos, sismos, etc. Esses carregamentos podem colocar em risco tanto a estabilidade da estrutura quanto a segurança dos pedestres. Para minimizar a amplitude das vibrações, uma das alternativas é a instalação de dispositivos de controle, como o amortecedor de massa sintonizado (AMS). Sendo um sistema passivo, o AMS não necessita controle externo, e sua estrutura simples facilita a instalação e diminui custos com manutenção. Mesmo com elevada capacidade de redução de vibrações, é possível melhorar a eficiência de AMSs por meio da otimização de seus parâmetros. Neste contexto, o processo de otimização realizado neste trabalho tem por objetivo reduzir a resposta dinâmica de duas passarelas submetidas à carga de pedestres, por meio da instalação de AMSs. Para isso, definiram-se dois parâmetros como variáveis de projeto: a rigidez e a constante de amortecimento dos AMSs. Com os parâmetros obtidos pelo algoritmo de otimização, o Backtracking Search Optimization Algorithm (BSA), determinam-se as respostas dinâmicas otimizadas das estruturas. Foram estudados três casos de otimização para cada passarela, considerando 1, 2 e 3 AMSs posicionados nos nós centrais dessas estruturas. Para a passarela Warren, as reduções por otimização foram em torno de 15%, 40% e 50% maiores em relação ao dimensionamento sem otimização, em termos de deslocamento, velocidade e aceleração, respectivamente. Para a passarela Pratt essas reduções foram acima de 20%, 10% e 5%. Os resultados demonstram a efetividade do método proposto, visto que foi capaz de otimizar os parâmetros dos AMSs, reduzindo a resposta dinâmica das estruturas e assim minimizando os efeitos de vibração sobre as passarelas, o que por sua vez reduz o risco de falhas estruturais. Além disso, após a otimização, a resposta em termos de aceleração se situou dentro da faixa estabelecida nas normas consultadas, o que garante, além da segurança, também o conforto dos pedestres.