Análise dinâmica aplicada ao controle de vibrações em protótipo de edifício incorporando molas LMF superelásticas
DOI:
https://doi.org/10.18265/1517-03062015v1n45p90-101Palavras-chave:
Pórtico de edifício, Análise modal, Controle passivo de vibrações, Ligas com Memória de Forma (LMF), Amortecimento estruturalResumo
O aumento da esbelteza e flexibilidade de estruturas de construção civil levou, nos últimos anos, a avanços tecnológicos em estudos de sistemas submetidos à ação de cargas dinâmicas de diversas naturezas. Essas estruturas, quando excitadas, podem causar desconforto aos usuários e até o próprio colapso. Nesse contexto, o controle dessas vibrações é necessário para se evitar danos e futuras falhas estruturais. No presente trabalho aplica-se um dispositivo de controle passivo de vibrações através da incorporação de molas de uma Liga com Memória de Forma (LMF) em seu estado de superelasticidade. Em uma primeira fase, foram realizados estudos prévios de modelagem analítica e numérica do sistema sem os elementos passivos e, posteriormente, testes dinâmicos experimentais, para fins de validação do mecanismo de controle, num pórtico de edifício de dois graus de liberdade (2GDL). Na montagem foram incorporados fios de aço acoplados aos elementos amortecedores, visando aumentar o amortecimento estrutural e reduzir a transmissibilidade de deslocamento. Os resultados apontam que a aplicação desse dispositivo de controle passivo diminui o tempo de atenuação do sinal de aceleração em 14 segundos, acresce em até 192% o amortecimento estrutural e reduz a transmissibilidade de deslocamento em até 56,6%, o que valida a técnica de controle empregada.
Downloads
Referências
AQUINO, A. S. Controle de vibração de um sistema sob desbalanceamento rotativo utilizando atuador de liga com memória de forma. 2011. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2011.
BUEHLER, W. J.; GILFRICH, J. V.; WILEY, R. C. Effect of Low-Temperature Phase Changes on The Mechanical Properties of Alloys Near Composition TiNi. Journal of Applied Physics, v. 34, n. 5, p. 1475-1477, 1963.
COSSOLINO, L. C.; PEREIRA, A. H. A. Amortecimento: classificação e métodos de determinação. Informativo Técnico-Científico ITC04-Amortecimento/ATCP. São Carlos: ATCP Engenharia Física, 2010. Disponível em: https://sonelastic.com/images/ITC04-ATCP Acesso em: 17 jun. 2019.
DUERIG, T. W.; PELTON, A. R. Ti–Ni shape memory alloys. In: BOYER, R.; WELSCH, G.; COLLINGS, E. W. (eds.). Materials Properties Handbook: Titanium Alloys. Materials Park, OH: American Society for Metals, 1994. p. 1035-1048.
FRANÇA, L. N. F.; SOTELO JÚNIOR, J. Introdução às vibrações mecânicas. São Paulo: Blucher, 2006. 176 p.
INMAN, D. J. Engineering Vibration. 2nd ed. New Jersey: Prentice Hall, 2001.
JANKE, L.; CZADERSKI, C.; MOTAVALLI, M.; RUTH, J. Applications of shape memory alloys in civil engineering structures – Overview, limits and new ideas. Materials and Structures, v. 38, n. 5, p. 578-592, 2005.
LAGOUDAS, D. C. (ed.). Shape memory alloy: modeling and engineering applications. New York: Springer Science Business Media, 2008. 435 p.
LECCE, L.; CONCILIO, A. Shape Memory Alloy Engineering: For Aerospace, Structural and Biomedical Applications. Italy, Napoli: Elsevier, 2014. ISBN 0080999212.
MENNA, C.; ASPRONE, D.; AURICCHIO, F. Applications of Shape Memory Alloys in Structural Engineering. In: LECCE, L.; CONCILIO, A. Shape Memory Alloy Engineering: For Aerospace, Structural and Biomedical Applications. Italy, Napoli: Elsevier, 2014, ISBN 978-0-08-099920-3.
MIHÁLCZ, I. Fundamental characteristics and design method for nickel titanium shape memory alloy. Periodica Polytechnica Mechanical Engineering, v. 45, n. 1, p. 75-86, 2001.
MORAES, Y. J. O.; SILVA, A. A.; RODRIGUES, M. C.; LIMA, A. G. B.; REIS, R. P. B.; SILVA, P. C. S. Dynamical Analysis Applied to Passive Control of Vibrations in a Structural Model Incorporating SMA-SE Coil Springs. Advances in Materials Science and Engineering, v. 2018, Article ID 2025839, 15 p., 2018. https://doi.org/10.1155/2018/2025839.
OLIVEIRA, B. A. Desenvolvimento de um isolador de vibração pseudoelástico. 2008. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas) – Universidade de Brasília, Brasília, 2008.
OLIVEIRA, M. S. Modelo estrutural qualitativo para pré-avaliação do comportamento de estruturas metálicas. 2008. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2008.
RAO, S. Vibrações Mecânicas. 4. ed. São Paulo: Pearson–Prentice Hall, 2008.
SILVA, A. G. P. Controle ativo de vibrações em uma estrutura com 2GDL utilizando transdutores piezoelétricos associados a circuitos Shunt de capacitância negativa. 2016. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, 2016.
SPENCER JR., B. F.; SOONG, T. T. New applications and development of active, semi-active and hybrid control techniques for seismic and non-seismic vibration in the USA. In: INTERNATIONAL POST-SMiRT CONFERENCE SEMINAR ON SEISMIC ISOLATION, PASSIVE ENERGY DISSIPATION AND ACTIVE CONTROL OF VIBRATION OF STRUCTURES, 1999, Cheju, Korea. Proceedings ResearchGate, 1999.
SUN, L.; HUANG, W. M. Nature of the multistage transformation in shape memory alloys upon heating. Metal Science and Heat Treatment, v. 51, n. 11-12, p. 573-578, 2009.
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
• O(s) autor(es) autoriza(m) a publicação do artigo na revista;
• O(s) autor(es) garante(m) que a contribuição é original e inédita e que não está em processo de avaliação em outra(s) revista(s), nem esteja publicado em anais de congressos e/ou portais institucionais;
• A revista não se responsabiliza pelas opiniões, ideias e conceitos emitidos nos textos, por serem de inteira responsabilidade de seu(s) autor(es). Opiniões e perspectivas expressas no texto, assim como a precisão e a procedência das citações, são de responsabilidade exclusiva do(s) autor(es), e contribuem para a promoção dos:
- Princípios FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, and Reusable – localizável, acessível, interoperável e reutilizável);
- Princípios DEIA (diversidade, equidade, inclusão e acessibilidade).
• É reservado aos editores o direito de proceder ajustes textuais e de adequação do artigos às normas da publicação.
Responsabilidades dos autores e transferência de direitos autorais
Os autores devem declarar a originalidade do estudo, bem como o fato de que este não foi publicado anteriormente ou está sendo considerado para publicação em outro meio, como periódicos, anais de eventos ou livros. Ao autorizarem a publicação do artigo na Revista Principia, os autores devem também responsabilizar-se pelo conteúdo do manuscrito, cujos direitos autorais, em caso de aprovação, passarão a ser propriedade exclusiva da revista. A Declaração de Responsabilidades dos Autores e Transferência de Direitos Autorais deverá ser assinada por todos os autores e anexada ao sistema como documento suplementar durante o processo de submissão. Clique no link abaixo para fazer o download do modelo.
Esta revista, seguindo as recomendações do movimento de Acesso Aberto, proporciona seu conteúdo em Full Open Access. Assim os autores conservam todos seus direitos permitindo que a Revista Principia possa publicar seus artigos e disponibilizar pra toda a comunidade.
A Revista Principia adota a licença Creative Commons 4.0 do tipo atribuição (CC-BY). Esta licença permite que outros distribuam, remixem, adaptem e criem a partir do seu trabalho, inclusive para fins comerciais, desde que lhe atribuam o devido crédito pela criação original.
Os autores estão autorizados a enviar a versão do artigo publicado nesta revista em repositório institucionais, com reconhecimento de autoria e publicação inicial na Revista Principia.