[pt] No presente trabalho estuda-se a aplicação do controle
estrutural na proteção de estruturas submetidas a
carregamentos dinâmicos contra níveis de vibração
indesejáveis que possam causar desconforto e, até mesmo,
comprometer a segurança e integridade da edificação. Os
três tipos de controle estrutural, passivo, ativo e
híbrido, são analisados de forma a evidenciar as vantagens
do uso do controle híbrido. O mecanismo de controle
utilizado é o denominado amortecedor de massa sintonizado
(AMS), devido à sua vasta aplicação na Engenharia Civil,
tendo uma grande quantidade sido instalada em edifícios,
pontes e chaminés industriais para controle de vibrações
causadas pelo vento. Verifica-se a influência da não-
linearidade da rigidez do AMS no comportamento do sistema
principal. A utilização de amortecedores de massa
sintonizados múltiplos é também estudada como uma forma de
vencer certas limitações quanto à robustez deste tipo de
sistema e melhorar sua performance. Analisa-se por fim o
comportamento e eficiência do amortecedor de massa híbrido
(AMH), em relação ao AMS passivo. Para cálculo da força de
controle são utilizados os seguintes algoritmos: controle
ótimo linear clássico, controle ótimo instantâneo e controle
ótimo não-linear. Uma estratégia para definição das
matrizes de ponderação, utilizadas no algoritmo de controle
ótimo instantâneo, que minimizem a amplitude da resposta
harmônica permanente é apresentada. Exemplos numéricos são
apresentados ao longo de todo o trabalho. Verifica-se que a
utilização do controle híbrido é mais eficiente que os
controles passivo e ativo isolados, requerendo forças de
magnitude inferiores, o que reduz bastante o custo deste
tipo de sistema. O sistema de controle híbrido se mostrou
eficiente na redução de vibrações causadas por
carregamentos cujas freqüências eram diversas das
consideradas no projeto do sistema de controle passivo.
Verificou-se, ainda que o mesmo se comportou de forma
satisfatória no caso de discrepância na freqüência natural
da estrutura. / [en] In this work the use of structural control is studied to
protect dynamically loaded building structures against
undesirable vibration levels, which can cause human
discomfort and, even more, compromise the building safety
and integrity. The three types of structural control,
passive, ative and hybrid, are analysed to show the
advantages of hybrid control in reducing undesirable
vibration levels. The chosen control mechanism is the so
called tuned mass damper (TMD), due to its large
application in Civil Engineering, having a great number of
these devices been installed in buildings, bridges and
industrial chimneys to control structural vibrations
induced by wind loads. It is also verified the influence of
TMD non linear stiffness on the main system behaviour. The
use of multiple tuned mass dampers is studied as a possible
way of improving the TMD robustness and performance. The
hybrid mass damper (HMD) behaviour and efficiency
comparing to the passive mass damper is analysed in detail.
To calculate the control force the following control
algorithms are used: classical optimum linear control,
instantaneous optimum control and non-linear optimum
control. A strategy to define the weighting matrices used
in the instantaneous optimum control algorithm that
minimizes the harmonic response amplitude is presented.
Several numerical examples are presented aalong the work.
The results show that the hybrid control is more efficient
that the passive or active control used separately,
requiring smaller forces reducing in this way the cost of
the control system. The hybrid control system showed to be
more efficient in reducing vibrations caused by loadings
which had different frequencies from that considered on the
passive control design. Moreover it was shown that hybrid
control has a satisfactory perfomance when discrepancies in
natural frequency occur.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:3124 |
| Date | 01 November 2002 |
| Creators | SUZANA MOREIRA AVILA BENEVELI |
| Contributors | PAULO BATISTA GONCALVES |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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