Análise dinâmica aplicada ao controle de vibrações em protótipo de edifício incorporando molas LMF superelásticas

Autores

DOI:

https://doi.org/10.18265/1517-03062015v1n45p90-101

Palavras-chave:

Pórtico de edifício, Análise modal, Controle passivo de vibrações, Ligas com Memória de Forma (LMF), Amortecimento estrutural

Resumo

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.

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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.

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Publicado

2019-06-28

Edição

Seção

Engenharias III - Engenharia Mecânica

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