Controle semi-ativo de vibrações em estruturas utilizando amortecedor magnetorreológico

AUTOR(ES)

Rúbia Borges Carneiro

DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

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.

ASSUNTO(S)

controle de vibrações estruturas dinâmica estrutural semi-ativo mr lqr lqg

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