É realizado um estudo sobre o problema do segundo espectro de frequências no modelo de Timoshenko para uma viga bi-apoiada. A equação característica, associada às condições de contorno bi-apoiada, permite determinar dois autovalores que dependem de um inteiro n não negativo, sendo que o de menor módulo está associado ao valor predito pela teoria de Euler-Bernoulli, e o de maior módulo é usualmente referido como sendo do segundo espectro. Este último espectro foi salientado por Traill-Nash e Collar (1953) e desconsiderado por Timoshenko, que utilizou funções trigonométricas que satisfazem as condições de contorno para obter os modos de vibração. Neste trabalho, o modelo de Timoshenko é formulado matricialmente e permite que o estudo dos autovalores e autofunções seja realizado com o uso de uma base da equação modal matricial de segunda ordem completa, gerada por uma solução matricial fundamental. Devido a uma representação analítica desta solução fundamental, o estudo é realizado com o uso da solução de um problema de valor inicial escalar, cujo comportamento torna-se completamente oscilatório acima de um valor crítico. São obtidos resultados que permitem classificar os autovalores como simples e duplos, em ambos os espectros, e determinar seus correspondentes modos. Observa-se que autovalores que correspondem a dois inteiros diferentes e localizados em espectros distintos, porém relativamente próximos, estão associados a modos de vibração descritos por funções trigonométricas que apresentam número de nós bastante diferente. / A study about the problem of the second spectrum of frequencies that arises in the Timoshenko model for a bi-supported beam is accomplished . The characteristic equation associated with the bi-supported boundary conditions allows to determine two eigenvalues that depend of a non-negative integer n, being that the eigenvalue with smaller module is associated to the value predicted by theory of Euler-Bernoulli, and the one with greater module is usually referred as belonging to the second spectrum. This latter spectrum was emphasized by Traill-Nash and Collar (1953) but disregarded by Timoshenko who used trigonometric functions that satisfy the boundary conditions in order to obtain the vibration modes. In this work the model of Timoshenko is formulated in matrix terms and allows that the study of the eigenvalues and eigenfunctions be performed using a basis of a complete second order matrix modal equation, generated by a fundamental matrix solution. Due to an analytical representation of this fundamental solution, the study is done with the solution of a scalar initial value problem, whose behavior becomes completely oscillatory above a critical value. Results are obtained in such a way that allow to classify the eigenvalues as simple and double in both spectra and to determine their corresponding modes. It is observed that eigenvalues that correspond to different integers and localized on distinct spectra, but relatively close together, are associated with vibration modes described by trigonometric functions which have quite different number of nodes.

Este trabalho tem por objetivo apresentar um modelo numérico para simular as vibrações induzidas por escoamentos isotérmicos em estruturas imersas em fluidos quase­ incompressiveis. Utiliza-se o método dos elementos finitos e considera-se o acoplamento do fluido com a estrutura imersa. Admite-se que as estruturas sao corpos rígidos com restrições elásticas para giros e deslocamentos. Para a análise do escoamento do fluido é utilizado um método explicito de dois passos de Taylor-Galerkin. Para a análise da estrutura imersa é utilizado o método de Newmark. O fluido e a estrutura são acoplados através da imposição de certas condições de compatibilidade e de equilíbrio, e da consideraçao da contribuição do fluido na massa e no amortecimento da estrutura. sao apresentados exemplos de aplicaçao à análise do escoamento em torno de um cilindro fixo e do escoamento em torno de um cilindro oscilante. / A numerical model to simulate isothermal flow induced vibrations of immersed structures in quasi-incompressible fluids, is presented in this work. Finito cle ent mcthod is uscd and fluid-structure interaction is considered. It is assumed that immersed structures are rigid bodies with elastic restrains for rotations and displacements. For the fluid flow analysis is used an explicit two steps Taylor-Galerkin method. For the immersed structure is used Newmark's method. The fluid and the structure are coupled through the imposition of compatibility and equilibrium conditions, and the consideration of the fluid contribution to the mass and the darnping of the structure. Examples of aplication to the analysis of flow around one fixed cilinder and of flow around one oscillating cilinder, are presented.

Essa dissertação aborda o estudo teórico, experimental e computacional de algumas configurações usuais para derivações de pequeno diâmetro, interligadas a uma tubulação principal, sujeitas à vibração. O estudo de vibração, induzida por diversos fatores, foi a base teórica utilizada para a previsão de esforços máximos admissíveis e garantia da confiabilidade das tubulações. A confecção dos corpos-de-prova buscou a reprodução de condições típicas de uso em instalações de petróleo e gás, visando uma comparação de desempenho para as diferentes condições de montagem. Também foi realizada uma etapa de avaliação computacional, usando o programa Triflex para verificação da frequência natural e rigidez do conjunto montado. As análises de deslocamentos e esforços através dos dados obtidos pela instrumentação das peças soldadas e resultados do programa ANSYS apresentaram resultados importantes, enfatizando a resistência mecânica de determinadas configurações de menor comprimento ou com reforço vinculado à tubulação principal, as quais podem ser utilizadas em projetos de tubulações, melhorando a confiabilidade das instalações. / This dissertation adresses the theoretical, experimental and computational study of some usual settings for small diameter pipe, connected to a main pipe, subject to vibration. The study of vibration induced by several factors was the theoretical basis used for predicting maximum permissible efforts and ensuring the reliability of pipes. The creation of the specimens sought to reproduce typical use conditions in the oil and gas factories aimed at comparative performance for different installation conditions. It was also performed a computational evaluation stage using software Triflex to check the natural frequency and rigidity of the mounted assembly. The displacement analysis and effort for parts by informations obtained with instrumentation of welded pipes and results of ANSYS software presented important results, emphasizing the mechanical strength of certain settings with smaller length or with reinforcement linked to a main pipe which can be used in pipe projects, improving the reliability of the facilities.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2014-09-11T13:20:06Z No. of bitstreams: 1 2014_CarlosAlonsoPachecoHuacho.pdf: 6519731 bytes, checksum: 8c37f312d9133b998c37e2512b50c1b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-09-18T14:28:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_CarlosAlonsoPachecoHuacho.pdf: 6519731 bytes, checksum: 8c37f312d9133b998c37e2512b50c1b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-18T14:28:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_CarlosAlonsoPachecoHuacho.pdf: 6519731 bytes, checksum: 8c37f312d9133b998c37e2512b50c1b9 (MD5) / O controle de vibrações induzidas em pontes sob o efeito de cargas dinâmicas é um objeto de estudo de engenheiros e cientistas. Neste trabalho são estudadas as vibrações induzidas por cargas móveis em pontes, assim para descrever as vigas considera-se a teoria linear e não linear de Euler-Bernoulli levando-se em consideração a inércia rotacional das vigas e a teoria linear da viga de Timoshenko. Para descrever os deslocamentos transversais das vigas é considerada uma expansão com cinco graus de liberdade que satisfaz as condições de contorno e, posteriormente é aplicado o método de Galerkin para obter sistemas lineares e não lineares de equações diferenciais ordinárias (EDOs) de equilíbrio dinâmico que posteriormente são resolvidos pelo método de Runge-Kutta. O controle de vibrações é realizado através da aplicação de um absorsor linear acoplado à viga. Os resultados mostram a importância da interação veículo-ponte e a posição do absorsor no controle de vibrações da ponte. A representação gráfica dos resultados é feita através de recursos computacionais que permitem uma visualização em termos adimensionais das características do sistema, assim como, a comparação com outros resultados fornecidos na literatura. ___________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Control of induced vibration on bridges under the effect of dynamic loads has been studied by engineers and scientists. In this work the control of induced vibrations due to moving loads on bridges is studied, to model the beam the linear and non-linear Euler-Bernoulli beam theory is applied considering the effects of rotator inertia as well as the Timoshenko linear beam theory. To describe the transversal displacements of the beam an expansion with five degrees of freedom that satisfied the boundary conditions is considered and, the Galerkin method is used to obtain a set of ordinary differential equations of dynamic equilibrium which are, in turn, then solved by the Runge-Kutta. The vibration control is performed by applying a linear absorber coupled to the beam. The results show the importance of vehicle-bridge interaction and the position of absorber to control the vibrations of the beams. The graphical representation of the results is made by computational capabilities that allow a view in dimensionless terms the characteristics of the system, as well as comparison with other results given in the literature.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-20T14:43:50Z No. of bitstreams: 1 2013_MuriloCandidodeOliveira.pdf: 16383183 bytes, checksum: 000282b89676dd39d480cbb8c55a0b64 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-11-21T11:11:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_MuriloCandidodeOliveira.pdf: 16383183 bytes, checksum: 000282b89676dd39d480cbb8c55a0b64 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-21T11:11:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_MuriloCandidodeOliveira.pdf: 16383183 bytes, checksum: 000282b89676dd39d480cbb8c55a0b64 (MD5) / O presente trabalho consiste na concepção, fabricação e teste de um protótipo de vibrógrafo cuja função é adquirir e armazenar dados de vibração em cabos de linhas de transmissão de energia elétrica. Esses dados são essenciais para o estudo da resistência a fadiga nos cabos, o que permite ao projetista estimar a vida útil de uma determinada linha de transmissão. O vibrógrafo desenvolvido é baseado numa placa micro-controlada que gerencia um sensor de deslocamento, um conversor A/D, uma porta rs232 e um gravador SDcard. Este vibrógrafo opera de modo análogo aos equipamentos comerciais, porém armazena os dados no domínio do tempo, preservando inúmeras informações temporais, o que o diferencia dos equipamentos comerciais. O projeto mecânico do vibrógrafo contempla a realização dos métodos de medição direto e inverso, típicos para esse tipo de ensaio. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents consists of the design, fabrication and testing of a prototype vibrometer whose function is to acquire and store vibration data cables for transmission lines of electricity. These data are essential for the study of fatigue resistance in the cables, allowing the designer to estimate the useful life of a given transmission line. The vibrometer is developed based on a micro-plate which manages a controlled displacement sensor, an A/ D converter, an RS232 port and a recorder SDcard. This vibrógrafo operates similarly to commercial equipment, but stores the data in the time domain, preserving numerous temporal information, which differentiates it from commercial equipment. The mechanical design of the vibrometer contemplates the realization of direct measurement methods and inverse, typical for this type of test.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-26T18:15:38Z No. of bitstreams: 1 2014_RonaldoBastosCesarinoDutra.pdf: 5317532 bytes, checksum: 21efb964bbfa64d1fe25271d720e634f (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-11-27T18:16:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_RonaldoBastosCesarinoDutra.pdf: 5317532 bytes, checksum: 21efb964bbfa64d1fe25271d720e634f (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-27T18:17:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_RonaldoBastosCesarinoDutra.pdf: 5317532 bytes, checksum: 21efb964bbfa64d1fe25271d720e634f (MD5) / As estruturas em estudo se caracterizam por placas finas, são lâminas nas quais uma dimensão, a espessura, é muito menor que as outras e classifica-se em fina respeitando determinadas relações. Estas placas se constituem num tipo estrutural de grande utilização na engenharia e na indústria: pavimento de uma ponte, muros de contenção, caixas d’água, lajes de piso ou cobrimento, cascos de navio, partes componentes de automóveis, estruturas aeroespaciais e reatores nucleares são alguns dos exemplos de seu vasto emprego. Estas estruturas muitas vezes trabalham sobre ação dinâmica: vento, caminhada ou corrida de pessoas, movimentos de veículos e outros movimentos ritmados, são exemplos de solicitações dinâmicas ocasionando o surgimento de esforços que se desenvolvem ao longo do tempo, podendo também causar sérios problemas. Como um estudo completo é de enorme complexidade e também se faz necessário entender a placa e o fenômeno em sua essência, foi estudada a base do cálculo dinâmico para o bom entendimento. Os resultados foram obtidos de maneira analítica e numérica, comparando ambos entre si, evidenciando as frequências naturais da estrutura, os modos de vibração e suas deformadas e a eficácia da análise numérica por meio de tabelas e gráficos que permitem uma visualização adequada do fenômeno. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The structures studied are characterized by thin plates, a three-dimensional solid in which one dimension, the thickness, is much smaller than the others and the plate ranks as thin respecting certain relationships. These plates constitute a structure of great use in engineering and industry: a bridge deck, retaining walls, water tanks, slabs or floor coverings, ship hulls, automobile parts components, aerospace structures and nuclear reactors are some examples of its vast employment. These structures often work on dynamic action: wind, people walking or running over it, movement of vehicles and other rhythmic movements are examples of dynamic loads resulting in stresses that develop over time and can also cause serious problems. As a full study is highly complex and it is also necessary to understand the plate and the phenomenon in its essence, the basis of the dynamic analysis was studied for the proper understanding. The results were obtained from numerical and analytical solutions, compared to each other, showing the natural frequencies of the structure, the mode shapes and effectiveness of numerical analysis in tables and charts that allow adequate visualization of the phenomenon.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007. / Submitted by Natália Cristina Ramos dos Santos (nataliaguilera3@hotmail.com) on 2009-10-09T16:30:09Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Luis A L Valencia.PDF: 2732410 bytes, checksum: cf333bba26279be7e01e40282869fec9 (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2009-10-16T14:11:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao Luis A L Valencia.PDF: 2732410 bytes, checksum: cf333bba26279be7e01e40282869fec9 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-10-16T14:11:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Luis A L Valencia.PDF: 2732410 bytes, checksum: cf333bba26279be7e01e40282869fec9 (MD5) Previous issue date: 2007-08 / Um dos sistemas mais comumente utilizados para o controle de vibrações em estruturas civis é o Amortecedor de Massa Sintonizado (AMS). Os amortecedores de massa sintonizados consistem basicamente em uma massa, uma mola e um amortecedor, os quais são conectados na estrutura, sintonizando a freqüência do amortecedor a uma freqüência particular, com o objetivo de fazer que o amortecedor vibre fora de fase com o movimento causado pelo carregamento dinâmico, transferindo-se assim a energia para o mesmo. No presente trabalho analisa-se numericamente através do software ANSYS, o número e a posição mais eficiente de Amortecedores de Massa Sintonizados para vigas com diferentes configurações de apoio, os parâmetros do AMS são calculados mediante as expressões de Den Hartog (para o caso de um único AMS) e o critério desenvolvido por Jangid (para o caso de AMS múltiplo). Para cada uma destas vigas foi realizada uma análise modal e uma serie de análises transientes com o objetivo de determinar as freqüências naturais e os modos de vibração das vigas modeladas, assim como as respostas dinâmicas máximas obtidas das estruturas analisadas sob uma condição de carregamento específica. Os resultados obtidos demonstraram reduções na resposta dinâmica máxima das vigas de mais de 80% nos casos onde a excitação da estrutura era harmônica e de mais de 45% no caso em que o carregamento aplicado nas vigas foi o carregamento aleatório executado. __________________________________________________________________________________ ABSTRACT / One of the most common strategies for vibration control in civil structures is the Tuned Mass Damper (TMP). The Tuned Mass Dampers consist basically of a mass, a spring and a damper, which are connected in the structure, tuning the frequency of the damper to a particular frequency, with the objective of marking the damper oscilate out of plhase with the movement caused by the dynamic load, transferring the energy. The present work analyzes numerically, with the help of the software ANSYS, the most efficient number and position of Tuned Mass Dampers, designed by Den Hartog’s expressions (for a single TMD) and the criteria developed by Jangid (for the case of multiple TMD), in four different configurations of beams. For each one of these beams, modal and transient analyses were developed to obtain the natural frequencies and the vibration modes of the beams, as well as the dynamics maximum responses of the analyzed structures subjected to a specific load condition. The obtained results demonstrated reductions in the beam’s dynamic maximum response of more than 80% in the cases where the excitement of the structure was harmonic and more than 45% in the case in that the applied load in the beams was the executed random load.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007. / Submitted by Raquel Viana (tempestade_b@hotmail.com) on 2009-11-24T17:37:25Z No. of bitstreams: 1 2007_AlbertoLeonZuluagaGomez.pdf: 971320 bytes, checksum: 64667272d6fd6e72f994a75689df3eeb (MD5) / Approved for entry into archive by Joanita Pereira(joanita) on 2009-11-24T19:21:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_AlbertoLeonZuluagaGomez.pdf: 971320 bytes, checksum: 64667272d6fd6e72f994a75689df3eeb (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-24T19:21:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_AlbertoLeonZuluagaGomez.pdf: 971320 bytes, checksum: 64667272d6fd6e72f994a75689df3eeb (MD5) Previous issue date: 2007 / O crescente progresso das técnicas de análise e dimensionamento estruturais, e os constantes avanços nas áreas de materiais e técnicas construtivas, têm possibilitado que sejam projetadas com mais freqüência estruturas cada vez mais altas e esbeltas e, portanto, mais flexíveis. Essas estruturas são vulneráveis à ocorrência de vibrações excessivas causadas por carregamentos dinâmicos, tais como, terremotos, ventos, ondas, tráfego intenso, ocupação humana, entre outras. Para reduzir as vibrações excessivas, pode ser utilizado um sistema de controle estrutural que absorve parte da energia da estrutura melhorando o seu desempenho frente a tais perturbações. No presente trabalho é avaliada a eficiência de um amortecedor de massa sintonizado (AMS) na geometria de pêndulo na redução dos deslocamentos, velocidades e acelerações de uma estrutura quando submetida a excitações dinâmicas. São apresentados os parâmetros ótimos do amortecedor (comprimento do cabo e razão de amortecimento do pêndulo) quando o sistema principal ou estrutura está submetida a excitações ambientes aleatórias dadas por funções de densidade espectral de potência. Inicialmente, tanto as excitações provocadas por sismos quanto pelo vento serão estudadas considerando uma função de densidade espectral constante (ruído branco) e depois mediante funções de densidade espectrais mais reais, como o espectro de Kanai-Tajimi no caso de excitações sísmicas, e o espectro de Davenport no caso de forças devidas ao vento. Todo o estudo numérico realizado considera um shear frame de dez andares reduzido a um grau de liberdade pelo método da superposição modal, tomando-se a contribuição do primeiro modo de vibração como a mais significativa. Se a rotação do pêndulo é pequena, a formulação aproximada linear é aceitável e, portanto, adotada aqui. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The ongoing progress of structural analyses and dimensioning, in addition to the continuous advancements in building techniques and material, has made it possible to build taller and more slender structures every day. These structures are also more vulnerable to excessive vibrations caused by dynamic loads like earthquakes, winds, waves, intense traffic, and human occupation, amongst others. In order to reduce those excessive vibrations, a structural control system can be used, which will absorb part of the structure’s energy, improving its performance in relation with such disturbances. In this work, the efficiency of a tuned pendulum-shaped mass damper is evaluated in the reduction of the displacement, velocity and acceleration of a structure when it is subjected to dynamic excitations. The optimum parameters for the damper are also presented (cable length and damping ratio for the pendulum) when the main system or structure is subject to random ambient excitation, given by power spectral density functions. Initially, both the alterations produced by earthquakes as well as the ones produced by winds will be studied, taking into consideration a constant spectral density (white noise); subsequently, more realistic spectral density functions, like Kanai- Tajimi’s, when dealing with seismic alterations, and Davenport’s, when analyzing forces due to wind load, will be examined. The entire numeric study that is done considers a shear frame of ten stories, reduced to one degree of freedom by the method of modal superposition, taking the contribution of the first mode as the most significant. If the rotation of the pendulum is small, the linear approach is acceptable, thus it is adopted here.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2009. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2010-04-23T14:27:20Z No. of bitstreams: 1 2009_RubiaBorgesCarneiro.pdf: 4619012 bytes, checksum: 7b6c1aa9010f6d52266b75f38ba0f481 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2010-05-06T17:17:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_RubiaBorgesCarneiro.pdf: 4619012 bytes, checksum: 7b6c1aa9010f6d52266b75f38ba0f481 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-06T17:17:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_RubiaBorgesCarneiro.pdf: 4619012 bytes, checksum: 7b6c1aa9010f6d52266b75f38ba0f481 (MD5) Previous issue date: 2009-08 / O aumento da flexibilidade estrutural, devido à tendência de construírem-se estruturas cada vez mais altas e com vãos maiores, implica em estruturas mais vulneráveis à ocorrência de vibrações excessivas provocadas por carregamentos dinâmicos, tais como: terremotos, ventos e ocupação humana. Neste contexto, o controle estrutural é uma forma de proteção e pode ser classificado em passivo, ativo, híbrido e semi-ativo. Particularmente, o controle semi-ativo alia a confiança e a simplicidade típicas de sistemas passivos à adaptabilidade dos sistemas ativos. Os amortecedores magnetorreológicos (MR) são um tipo de dispositivo semi-ativo que possuem a capacidade de mudar, reversivelmente, suas propriedades por meio da aplicação de um campo magnético. Esses amortecedores apresentam um comportamento não-linear, histerético e de difícil modelagem. O objetivo desta tese de doutorado é verificar a eficiência do controle semi-ativo, utilizando amortecedores MR, e compará-lo aos controles passivo e ativo. Neste trabalho, avalia-se, numericamente, a eficiência do controle aplicado a um modelo de um edifício de dois andares submetido a uma aceleração na base. Desenvolve-se um modelo numérico tridimensional para representar as propriedades da estrutura. Inicialmente, o modelo é controlado por amortecedores MR em configuração passiva. Analisa-se também o desempenho do controle ativo, empregando a estratégia do regulador linear quadrático (LQR). Posteriormente, projeta-se um controlador semi-ativo do tipo clipped optimal baseado no LQR. As forças geradas pelos amortecedores são comandadas indiretamente, modificando-se as voltagens aplicadas nos dispositivos MR. Realiza-se um estudo da influência das matrizes de ponderação no desempenho dos controles ativo e semi-ativo. Por fim, considera-se a dificuldade de medir todas as variáveis de estado da estrutura numa situação real, a presença de ruído nas medições e um possível retardo na modificação das propriedades dos amortecedores. Define-se um observador para estimar o estado completo a partir de informações parciais das medidas de saída e propõe-se uma estratégia de controle semi-ativa que utiliza o regulador linear quadrático gaussiano (LQG). O controle semi-ativo demonstra-se eficiente em reduzir os deslocamentos e acelerações do edifício. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The increasing structural flexibility due to the tendency to build taller and longer structures leads to structures much more vulnerable to excessive vibrations caused by dynamic loads, such as earthquakes, wind and human induced loads. In this context, structural control is a form of protection and can be classified as passive, active, hybrid and semi-active. Particularly, semi-active control devices combine the reliability and simplicity typical of passive systems with the adaptability of active systems. Magnetorheological (MR) dampers are a type of semi-active device which are capable of reversibly change their properties when exposed to a magnetic field. These dampers present a nonlinear, hysteretic behavior that is difficult to be modeled. The objective of this thesis is to evaluate the efficiency of semi-active control, using MR dampers, and to compare it to passive and active control. In the present work, control efficiency is numerically investigated on a twostory building subjected to base acceleration. A three-dimensional model is developed to represent the structural properties. At first, the model is controlled by MR dampers under passive configuration. Active control performance is also investigated using the linear quadratic regulator (LQR) strategy. Afterwards, a type of clipped optimal semi-active controller is designed based on LQR. The forces generated by the dampers are commanded indirectly through changes on the voltage applied to the MR devices. A parametric study is conducted to evaluate the influence of the weighting matrices on both active and semiactive control performances. Finally, the work considers the difficulty of obtaining all state variables in real problems, the presence of noise in the measurements and a possible time delay in the change of the properties of MR dampers. An observer is constructed to estimate the complete state from partial output measures and a semi-active strategy is proposed by means of the linear quadratic gaussian (LQG) regulator. Semi-active control demonstrates to be efficient in reducing displacements and accelerations of the building.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade do Gama, Programa de Mestrado em Integridade de Materiais da Engenharia, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-04-17T13:38:01Z No. of bitstreams: 1 2013_PedroCunhadeLima.pdf: 2655665 bytes, checksum: a02621b9ddd885bca408ce99087f50d1 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-05-26T14:03:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_PedroCunhadeLima.pdf: 2655665 bytes, checksum: a02621b9ddd885bca408ce99087f50d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-26T14:03:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_PedroCunhadeLima.pdf: 2655665 bytes, checksum: a02621b9ddd885bca408ce99087f50d1 (MD5) / Este trabalho avaliou a obtenção e caracterização microestrutural e mecânica pelo Método de Excitação por Impluso baseado na norma ASTM E1876 para determinar o nível de amortecimento da liga Cu-14Al-4Ni. O material é requisitado, devido as suas propriedades peculiares, para fabricação de atuadores e elementos de máquinas e vem sendo selecionado, cada vez mais, em sistemas que necessitam de amortecimento estrutural. Uma das aplicações em andamento é a utilização da ligas com memória de forma em absorvedores dinâmicos de vibração para linhas de transmissão de energia elétrica. Existe a preocupação em substituir o cabo mensageiro deste dispositivo por materiais que exibem o comportamento ideal para a dissipação de energia gerada pela vibração eólica que pode levar ao rompimento dos cabos. Propriedades mecânicas como Módulo de Elasticidade, Módulo de Rigidez e Coeficiente de Poisson foram obtidos empiricamente através da caracterização meânica. O material foi obtido por fundição em um forno de indução eletromagnética e vertido num molde de grafite de alta densidade. Os ensaios realizados para a caracterização microestrutural foram de Microscopia Ótica e Eletrônica de Varredura com EDS, Fluorescência de Raio – X, Difratometria de Raio - X e Calorimetria Exploratória Diferencial. A caracterização mecânica foi realizada pelo Método de Excitação por Impulso a fim de obter a capacidade de amortecimento do material em relação a ligas CuAlBe, NiTi e da própria liga Cu-14Al-4Ni, laminada a quente e tratada termicamente. Quatorze ensaios foram realizados para quantificar e qualificar a capacidade de amortecimento da liga Cu-14Al-4Ni em relação a NiTi e a CuAlBe. O comparativo dos resultados dos ensaios da liga obtida e das ligas comerciais CuAlBe e NiTi mostrou que a liga Cu-14Al-4Ni possui um nível de amortecimento que é significativamente maior em relação as duas ligas comerciais. A liga Cu-14Al-4Ni apresentou a melhor relação entre a amplitude inicial de vibração em relação ao tempo. A liga obtida apresentou, também, maior fator de amortecimento e maior coeficiente de amortecimento. Esses resultados tendem a incentivar ainda mais o estudo e desenvolvimento dessa classe de materiais para aplicações que necessitam amortecimento estrutural, substituindo ligas a base de NiTi que têm custo mais elevado. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This study evaluated the achievement and also the microstructural and mechanical characterization by Excitation Impluse Method based on the rule ASTM E1876 to determine the level of damping of the Cu-14Al-4Ni alloy. The material is required due to its unique properties for the manufacturing of actuators and machine elements and it has increasingly been selected in systems that need structural damping. One of the applications in progress is the use of shape memory alloys in dynamic vibration absorbers for transmission lines of electric power. There is concern in replacing the messenger cable of this device by materials that exhibit ideal behavior for the dissipation of energy generated by the wind vibration which tends to break the cables. Mechanical properties such as Elasticity Modulus, Stiffness Modulus and Poisson's Ratio were empirically obtained by mechanical characterization . The material was obtained by casting on an electromagnetic induction furnace and poured into a graphite mold with high density. The tests for the microstructural characterization were permofed through Optical Microscopy and Scanning Electron Microscopy with EDS, X-Ray Fluorescence, X-Ray diffraction and Differential Scanning Calorimetry. The mechanic characterization was perfomed by the impulse excitation method in order to obtain the damping capacity of the material in relation to CuAlBe alloy, NiTi alloy and Cu-14Al-4Ni alloy itself, which was hot rolled and termically annealed. Fourteen experiments were conducted to quantify and qualify the damping capacity of Cu-14Al-4Ni alloy compared to NiTi alloy and CuAlBe alloy. The comparison of the test results among the obtained alloy and the commercial alloys, NiTi and CuAlBe alloys, showed that the alloy Cu-14Al-4Ni has got a damping level significantly higher than the two commercial alloys. The Cu-14Al-4Ni alloy showed the best relation between the initial amplitude of vibration versus time. The obtained alloy also presented higher damping factor and higher damping coefficient. These results tend to encourage further study and development of this class of materials for applications that require structural damping, replacing NiTi-based alloys which have higher production cost.