Use of metallic dampers in dynamic response of structures plans and space

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2013.Os diversos estudos sobre os novos materiais na construção civil e o progresso das técnicas de análise e dimensionamento estrutural tornaram possíveis estruturas cada vez mais esbeltas e flexíveis. Todavia, estas estruturas se tornaram mais vulneráveis à ocorrência de vibrações excessivas provocadas por carregamentos dinâmicos. Uma alternativa para este problema é o controle estrutural, uma tecnologia que promove uma alteração nas propriedades de rigidez e amortecimento da estrutura, reduzindo desta forma o nível de vibração. Dentro dessa técnica,existem os dispositivos de histerese que dissipam a energia através de um mecanismo que é independente da taxa de frequência do carregamento, número de ciclos da carga, ou variação de temperatura. Amortecedores metálicos tipo barras de contra ventamento são dispositivos histeréticos que utilizam o escoamento de metais como o mecanismo de dissipação. Oobjetivo do presente trabalho é estudar a influência do número e da posição de amortecedores metálicos em edifícios, modelados como pórticos planos e espaciais, na eficiência do controle das vibrações da estrutura. Os amortecedores são instalados de tal forma que possam dissipara energia transmitida pelo carregamento dinâmico. Seu posicionamento é uma importante etapa de projeto de forma a melhorar a performance do sistema de controle. Outra consideração importante em um projeto de sistema de controle estrutural é o número deamortecedores necessários para efetivamente reduzir o nível de vibrações satisfatoriamente,haja vista que este aspecto está diretamente ligado ao custo efetivo do sistema de controle.Foram realizadas simulações utilizando o software Ansys® e os resultados mostram que aposição dos amortecedores metálicos tem influência significativa e nem sempre é necessário utilizá-los em todos os pavimentos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTThe various studies on new materials in construction and progress in technical analysis andstructural design have made possible increasingly slender and flexible structures. However,these structures have become more vulnerable to the occurrence of excessive vibration causedby dynamic loads. An alternative to this problem is the structural control, technology thatpromotes a change in the properties stiffness and damping of the structure, thus reducing thevibration level. In this technique, there hysteresis devices which dissipate energy through amechanism that is independent of rate frequency load, number of cycles of the load orvariation in temperature. Metallic dampers type bars bracing are hysteretic devices usingmetals such as flow dissipation mechanism. The objective of this work is to study theinfluence of the number and position of metallic dampers in buildings, modeled as plane andspace frames, the efficiency of the control of vibrations of the structure. The dampers areinstalled so that they can dissipate the energy imparted by dynamic loading. Their positioningis an important design stage to improve the performance of the control system. Anotherimportant consideration in a design of structural control system is the number of dampersneeded to effectively reduce the vibration level satisfactorily, considering that this aspect isdirectly linked to effective cost control system. Simulations were performed using theANSYS® software and the results show that the position of the metallic damper hassignificant influence, and is not always necessary to use them at all floors