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[en] LIGHT LATTICE STRUCTURES UNDER WIND ACTION / [pt] ESTRUTURAS TRELIÇADAS ESBELTAS SOB AÇÃO DO VENTOJEAN RODRIGO FERREIRA AGUILERA 11 September 2007 (has links)
[pt] No projeto de estruturas treliçadas esbeltas, um ponto
relativamente em
aberto é quanto à resposta dinâmica dessas torres sob ação
do vento. Já foram
observadas várias ocorrências de queda de torres por tais
efeitos no Brasil e
ultimamente, essas incidências vêm aumentando, trazendo
diversos transtornos e
prejuízos significativos à sociedade e às empresas
concessionárias. Nesse
contexto, brotam dois aspectos centrais: a modelagem da
estrutura e a
discretização da ação do vento. A montagem desses dois
cenários é feita com base
em um modelo numérico, no SAP2000, de uma torre de 73,75 m
de altura da
linha de transmissão LT - 103, na Amazônia, e uma torre de
TV com 192 m de
altura, localizada em Brasília-DF, ambas no Brasil. Para
avaliação da excitação do
vento, é utilizada a norma brasileira NBR 6123. Em estudo
preliminar, propõe-se
uma forma de representação simplificada das forças do
vento sobre a torre, de
modo a serem utilizadas resultantes por módulos,
convenientemente distribuídas
por seus nós principais, visando-se quer a resposta
estática, quer a dinâmica. A
torre de TV é ensaiada sob a ação de pulsos isolados do
vento de projeto e por
sucessões diversas desses pulsos com o intuito de simular
rajadas de vento.
Investiga-se também, para a ação de ventos normalizados
extremos, a resposta
linear e não-linear P-Delta do sistema. Em consequência,
identificam-se pontos de
insuficiência estrutural e, para as ações extremas,
ensaiam-se recursos mecânicos
para controle dos deslocamentos e esforços máximos
produzidos pela ação
estática e dinâmica do vento. / [en] The dynamic response of slender latticed tower structures
under wind
excitation is still an open point in the design of such
systems. In Brazil, an
expressive number of accidents have been registered, in
the last few decades, and
a large number of material and financial losses have been
equally reported, for
both people and industrial plant owners. In the structural
analysis scenario, two
central points dominate the structural engineer concerns:
the modeling of the
structure and of the wind action. Two tower models are
used, a 73,75m high
transmission line trussed structure, LT 103, settled in
the Brazilian Amazon Basin
and a 193m tall trussed TV tower, built in Brasilia-DF.
The wind action on the
tower members is computed according to the brazilian
recommendation, NBR-
6123. In a preliminary study, a simplified procedure is
proposed to evaluate the
wind forces on the LT-103 tower sections and to
conveniently distribute them on
the main tower model nodes (joints). The TV Tower is
evaluated under the static
and dynamic action of the wind forces, either by isolated
pulses or by a train of
them to model a wind gust. The tower response is computed
under a linear and
non-linear P-Delta behavior; some faulting spots are
identified in the response
reports and a combined vibration control solution is
proposed incorporating steel
tendons conjugated with multiple tuned mass absorbers. A
comparison is also
made with the NBR 15307 recommendation and a couple of
comments are
addressed to those who may intend to apply this regulation
to investigate the
behavior of slender trussed tower structures.
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[en] VIBRATION CONTROL OF SLENDER TOWERS WITH A PENDULUM ABSORBER / [pt] ABSORSOR PENDULAR PARA CONTROLE DE VIBRAÇÕES DE TORRES ESBELTASDIEGO ORLANDO 24 July 2006 (has links)
[pt] Nesse trabalho, estuda-se o desempenho de um absorsor
pendular no
controle de vibrações de torres altas e esbeltas,
ocasionadas por carregamentos
dinâmicos, tais como, por exemplo, cargas ambientais. Em
virtude da
possibilidade de oscilações de grande amplitude, considera-
se na modelagem do
problema a não-linearidade do pêndulo. O principal
objetivo é estudar o
comportamento do sistema torre-pêndulo, submetido a um
carregamento
harmônico, no regime não-linear, abordando-se aspectos
gerais ligados à
estabilidade dinâmica. Apresenta-se, inicialmente, a
formulação necessária para
obter o funcional de energia do sistema coluna-pêndulo,
tanto para o caso linear
quanto para o caso não-linear, do qual derivam-se as
equações diferenciais
parciais de movimento. A partir das equações lineares,
obtêm-se as freqüências
naturais e modos de vibração para alguns casos relevantes
de coluna. A seguir,
com base na análise modal do sistema coluna-pêndulo,
deriva-se um modelo de
dois graus de liberdade capaz de descrever com precisão o
comportamento do
sistema na vizinhança da freqüência fundamental da coluna,
do qual obtêm-se as
equações de movimento e as equações de estado não-
lineares. Uma análise
paramétrica detalhada das oscilações não-lineares do
sistema coluna-pêndulo
demonstra que o absorsor pendular passivo pode reduzir ou
amplificar a resposta
da coluna. No estudo da influência da não-linearidade
geométrica do pêndulo,
verifica-se a importância dessa na resposta do sistema,
evidenciando que a nãolinearidade
não pode ser desprezada nessa classe de problema. Por fim,
com base
nos resultados, propõe-se um absorsor pendular híbrido. Os
estudos revelam que
este controle é mais eficiente que o passivo e que não
requer grande gasto de
energia. / [en] In the present work the performance of a pendulum absorber
in the vibration
control of tall and slender towers, caused by dynamic
loads, such as,
environmental loads, is studied in detail. Due to the
possibility of large amplitude
oscillations, the non-linearity of the pendulum is
considered in the modeling of
the problem. The main objective of this research is to
study the behavior of the
tower-pendulum system, submitted to a harmonic load, in
the nonlinear regimen,
with emphasis on general aspects related to its dynamic
stability. It is presented,
initially, the formulation necessary for the derivation of
the system´s energy
functional, both for the linear and the nonlinear cases,
from which the partial
differential equations of motion are derived and the
vibration frequencies and
related vibration modes are obtained. Then, based on the
modal analysis of the
column-pendulum system, a two degrees of freedom model,
capable of describing
with precision the behavior of the system in the
neighborhood of the fundamental
frequency of the column is derived, from which the
equations of motion and the
nonlinear state-space equations are obtained. A detailed
parametric analysis of the
nonlinear oscillations of the system is carried out. It
shows that the pendulum may
reduce or amplify the response of the column. The results
show a marked
influence of the geometric not-linearity of the pendulum
on the response of the
system, showing that its not-linearity cannot be neglected
in this class of
problems. Finally, based on the results, a hybrid control
approach is proposed.
These studies show that this control strategy is more
efficient than the passive
control alone and that it does not require a large amount
of energy.
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