Estudo do comportamento dinâmico de edifícios equipados com amortecedores de colunas de líquido sintonizado

Abstract

Com o elevado desenvolvimento tecnológico, associado à implementação de materiais mais leves na construção, as estruturas esbeltas têm apresentado comportamento dinâmico cada vez mais favorável a vibrações, sendo imprescindível intervenções de sistemas de amortecimento que atenuam a problemática, visando garantir de condições conforto e segurança aos usuários. Neste contexto, este estudo aborda uma análise analítica-numérica das vibrações livres e forçadas por carga harmônica, não amortecidas, de edifícios desacoplados e acoplados com o Amortecedor de Coluna de Líquido Sintonizado (Tuned Liquid Column Damper - TLCD). O estudo foi desenvolvido com base em protótipos de pórticos Shear Building de até três pavimentos, em que se investigou a resposta da estrutura quando submetida a diferentes massas e rigidezes. Da mesma maneira, foi conduzido um estudo paramétrico do amortecedor TLCD desacoplado. É apresentada toda base matemática conhecida que introduz as equações do movimento para os sistemas individualizados e acoplados, e que fundamentam as abordagens da pesquisa. As equações analíticas foram solucionadas com auxílio do software MAPLE®, e para solução numérica foi utilizado o Método dos Elementos Finitos por meio do software ANSYS®. Com isso, procedeu-se a análise modal de cada modelo proposta, e análise harmônica para o sistema acoplado. Os resultados de frequência e deformadas modais, indicaram que a rigidez é o fator mais significativo para vibração de uma estrutura do que a massa. O TLCD desempenha boa função na redução das vibrações, observou-se que a rigidez do fluido não exerce grande influência na determinação das frequências naturais de Sloshing. Acerca dos métodos de análise, verificou-se boa convergência, com maiores diferenças no modelo matemático da interação fluido-estrutura, onde atestou-se a necessidade de incluir considerações sobre a rigidez, inércia rotacional e do deslocamento do centro de massa com o acoplamento. Por fim, verificou-se que pode haver mudanças significativas de frequências e ordem nos modos do fluido e da estrutura quando em sistema acoplado, assim como, o TLCD contribui para minimização da amplitude de deslocamentos. Conclui-se que para aplicação do sistema amortecedor, cada situação precisa ser bem avaliada a fim de obter maior eficácia na atenuação de vibrações.