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Previous issue date: 2013-09-10 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sistemas de controle de vibrações estruturais são formas de proteção que visam reduzir
vibrações excessivas e/ou indesejáveis induzidas por cargas dinâmicas atuantes em
estruturas civis, de forma a atender os critérios de segurança, funcionalidade e conforto
aos usuários. Estes sistemas podem ser classificados em passivo, ativo, híbrido e semiativo.
Dentre os sistemas de controle de vibrações, os semiativos têm se mostrado bastante
atrativos por aliar a confiança e a simplicidade típicas de sistemas passivos `a adaptabilidade
dos sistemas ativos, destacando-se, dentre eles, os amortecedores magnetorreológicos
(MR). Os amortecedores MR são dispositivos semiativos que possuem a capacidade de
mudar, de maneira reversível e quando exposto a um campo magnético, de um estado
líquido para um estado semi-sólido em milissegundos. Essa característica faz dos amortecedores
MR uma ferramenta ideal para o controle de sistemas estruturais, pois com eles é
possível administrar forças de amortecimento de forma rápida e segura, utilizando pequenas
quantidades de energia. Neste trabalho, a eficiência do controle semiativo utilizando
amortecedores MR aplicados a um modelo de um edifício de dois andares submetido a uma
aceleração na base é estudada. Os resultados obtidos são validados através da comparação
com resultados já publicados por outros autores. A metodologia adotada consiste basicamente
em avaliar o comportamento dos amortecedores MR em três situações distintas: 1)
funcionando como um amortecedor passivo, ou seja, aplicando-se uma voltagem constante
e, portanto, sem variações de suas propriedades amortecedoras; 2) funcionando como um
controlador semiativo em que a voltagem de comando dos amortecedores MR é determinada
pelo algoritmo clipped optimal baseado em um regulador linear quadrático (LQR),
podendo assumir o valor 0V ou voltagem máxima; e 3) funcionando como controlador
semiativo com voltagem de comando otimizada, podendo assumir valores intermediários
de voltagem entre 0V e voltagem máxima. Esta última estratégia é original e consiste
na principal contribuição do presente trabalho. Para efeitos comparativos, o modelo
estudado também foi submetido ao controle puramente ativo, supondo-se um atuador
mecânico exercendo forças de controle diretamente na estrutura. Esta última estratégia
permite confrontar os desempenhos do amortecedor MR com um controlador ativo. / Structural vibration control systems are means of protection which aim the reduction
of excessive or undesirable vibrations caused by dynamic loads on civil structures in other
to assure safety and comfort criteria. Those systems are classified into passive, active,
hybrid and semi-active. Semi-active controls systems are among the most used due to
reliability and simplicity reasons. The magnetorheological dampers (MR) are semi-active
devices capable of changing from liquid to semisolid state in milliseconds, in a reversible
manner, when exposed to a magnetic field. Due to this capability, MR dampers are considered
as a perfect tool for controlling structural systems - allowing the management of
damping load fast and safely, with small amount of energy. This work studies the efficiency
of semi-active control systems, by means of MR dampers applied to a two-story building
model subject to accelerations applied to its basis. The obtained results are compared
to data available in the literature, showing good agreement. The adopted methodology
consists in evaluating the MR dampers behavior in three distinct situations: 1) applied
as a passive damper: under constant voltage, with no variation of dampers properties; 2)
applied as a semiactive controller for which the activation voltage is determined by the
clipped optimal algorithm based on a linear quadratic regulator - with voltages of 0V or a
maximum value; 3) applied as a semiactive controller with optimized activation voltage,
assuming voltage values ranging from 0V to a maximum value. This strategy is original
and consists in the main contribution of the present work. For comparison purposes, the
studied model was also subjected to purely active control, by assuming a mechanical actuator
exerting control forces directly on the structure. This strategy allows confronting
the performance of the MR damper with an active controller.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/3517 |
| Date | 10 September 2013 |
| Creators | Nagahama, Catarina Vieira |
| Contributors | Barbosa, Flávio de Souza, Brito, Jose Luis Vital de, Cury, Alexandre Abrahão |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional, UFJF, Brasil, ICE – Instituto de Ciências Exatas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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