Amortecedores viscosos para controle de vibração de uma estrutura submetida a eventos sísmicos reais e artificiais

Abstract

O presente trabalho apresenta um estudo referente ao uso de amortecedores viscosos para controle de vibrações em estruturas submetidas a eventos sísmicos. Para esta análise, uma rotina computacional em Matlab foi desenvolvida, obtendo inicialmente as frequências naturais da estrutura. Num segundo momento, o método numérico das diferenças finitas foi empregado para integração da equação do movimento, encontrando respostas da estrutura em termos de deslocamento, velocidade e aceleração considerando o seu amortecimento próprio e os amortecedores viscosos instalados. Os resultados encontrados antes e após a instalação dos amortecedores foram comparados e observou-se que a estrutura teve uma redução significativa na sua resposta dinâmica para os dois sismos reais considerados. Também foi gerado um sismo através do espectro de Kanai-Tajimi, a fim de solicitar a estrutura perto da sua primeira frequência natural. Neste caso a estrutura também foi analisada com seu amortecimento próprio e com a presença de amortecedores viscosos, mostrando um ótimo desempenho dos amortecedores provocando uma grande redução nos deslocamentos, velocidades e acelerações da estrutura. Com isso, mostrou-se que a rotina computacional desenvolvida foi capaz de determinar a resposta dinâmica da estrutura e foi possível comprovar que os amortecedores viscosos possuem um grande poder de dissipação de energia, controlando as vibrações.

This paper presents a study concerning the use of viscous dampers for vibration control in structures subjected to seismic events. For this analysis, a computational routine in Matlab was developed initially obtaining the natural frequencies of the structure. Secondly, the numerical finite difference method was used for the movement equation integration, finding responses for the structure in terms of displacement, velocity and acceleration considering its own damping and installed viscous dampers. The results before and after installation of the dampers were compared and it was noted that the structure had a significant reduction in their dynamic response for both real seismic considered. An earthquake was also generated by Kanai-Tajimi spectrum in order to apply the structure near its first natural frequency. In this case the structure was also analyzed with its own damping and the presence of viscous dampers, showing optimal performance of the dampers, causing a great reduction in the displacements, velocities and accelerations of the structure. Thus, it was shown that the computational routine has been able to determine the dynamic response of the structure and it was proved that viscous dampers have a great power of energy dissipation by controlling the vibrations.