Controle passivo de vibrações em estruturas esbeltas usando neutralizador dinâmico hidráulico

Orientador: Prof. Dr. Carlos Alberto BavastriDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa : Curitiba, 18/03/2019Inclui referências: p. 87-90Área de concentração: Mecânica dos Sólidos e VibraçõesResumo: Neutralizadores hidráulicos são dispositivos utilizados para controlar/reduzir vibrações de baixa frequência em estruturas esbeltas tais como prédios, torres de resfriamento, estruturas offshore, entre outras. As fontes de excitação podem ser das mais diversas, tais como eólicas, sísmicas, desbalanceamento e ondas do mar. Neste trabalho, foram realizados o desenvolvimento teórico, a implementação numérica e a realização física de um neutralizador hidráulico, com o objetivo de reduzir os níveis de vibrações em um modelo em escala de um prédio. O modelo em escala do prédio representa, sem perda da generalidade, estruturas esbeltas com baixas frequências naturais. O projeto ótimo do neutralizador do tipo hidráulico segue a metodologia de projeto desenvolvida pelo grupo de pesquisa GVIBS-UFPR, no qual este trabalho se insere. Para tal, é preciso conhecer os parâmetros modais do sistema primário (estrutura a controlar), os parâmetros equivalentes generalizados do sistema de controle (neutralizador), conjuntamente com o uso de técnicas de otimização não linear para determinar os parâmetros físicos ótimos do neutralizador. Após a análise numérica, tanto na identificação do sistema primário quanto do projeto ótimo dos neutralizadores, o dispositivo de controle foi construído e testado experimentalmente. Medições de resposta em frequência, com e sem o sistema de controle sobre a estrutura, são apresentadas demonstrando a eficácia dos neutralizadores no controle de vibrações da estrutura além de comprovar a precisão dos modelos implementados. Palavras-chave: Neutralizadores hidráulicos, Controle de vibrações, Parâmetros equivalentes generalizados, Otimização.Abstract: Liquid column vibration absorber are tools used to control or reduce low frequency vibrations in slender structures such as buildings, cooling towers, offshore structures, and others. Several sources of vibration excitation can be present in such systems, including, for example, wind or seismic excitations, unbalanced structures and ocean waves. In this work, the development of a theoretical basis, numerical implementation and physical experiment of a dynamic neutralizers of hydraulic type was performed aimed at controlling the levels of vibration in a scale model of a building. The scale model represents, without loss of generality, a slender structure with low natural frequencies. The optimal design of the dynamic neutralizer is based on the methodology derived by the research group GVIBS-UFPR associated with this study. In order to achieve this goal, the modal parameters of the primary system (main structure) and the equivalent generalized parameters of the control system (neutralizer) are required to be evaluated, and, in conjunction with non-linear optimization techniques, the optimal physical parameters for the neutralizers can be determined. Once the numerical analysis was completed for the identification of the primary system and optimal design of the neutralizers, the controlling mechanism was built and tested experimentally. Measurements of the frequency response with and without the controlling system attached to the structure were compared, demonstrating the effectiveness of the neutralizers in controlling the vibration of the structure while validating the accuracy of the implemented models. Key-words: Liquid column vibration absorber, Vibration control, Equivalent generalized parameters, Optimization