Otimização robusta de sistema de controle híbrido (AMR+ADS) para a redução de vibrações em edifícios submetidos a sismos

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Brandão, Francisco da Silva
• Orientador(a): Miguel, Letícia Fleck Fadel
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Vibrações estruturais; Vibração : Controle; Sismos
• Palavras-chave em Inglês: Magnetorheological damper; Earthquakes; Robust optimization; Uncertainties; Vibration control
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/299723

Vibrações excessivas podem causar muitos danos às edificações podendo até mesmo levar ao colapso estrutural, que além de perdas econômicas, podem causar perda de vidas. Nesse contexto, o controle de vibrações é uma alternativa capaz de reduzir essas vibrações a níveis aceitáveis conforme critérios de controle presentes em normas de projeto. Sendo assim, este trabalho investiga a eficiência de um sistema de controle de vibrações híbrido, composto por amortecedores magneto-reológicos (AMR) e atenuador dinâmico sincronizado (ADS), na redução do deslocamento relativo entre andares (story drift) de edifícios submetidos a sismos. Dois edifícios de diferentes alturas foram analisados (EDF 01 com 4 andares e EDF 02 com 10 andares) considerando excitações sísmicas reais e artificiais. O desempenho do sistema de controle foi avaliado em diferentes cenários, quais sejam: AMR desligados (AMR-OFF), AMR ligados com corrente constante (AMR-ON), AMR com controle de corrente via LQR (COLQR), ADS otimizado e controle híbrido (AMR+ADS) com parâmetros otimizados através do algoritmo WOA. O critério de controle adotado foi o limite de story drift correspondente a 1/400 da altura do andar (0,0075 m). Em campo determinístico, os resultados demonstraram que o controle híbrido (AMR+ADS) foi o único capaz de adequar a resposta estrutural ao critério de controle para ambos os edifícios e em todos os sismos aplicados, reduzindo significativamente os deslocamentos relativos em todos os andares. No EDF 01 por exemplo, o sistema híbrido reduziu o story drift do primeiro andar em aproximadamente 67,55% para a excitação SANE 1. Em campo aleatório foram inseridas incertezas nas propriedades dos edifícios e do sistema de controle, as quais foram modeladas como variáveis aleatórias com distribuição Normal, e os resultados mostraram que o sistema híbrido reduziu significativamente a média e a variância dos story drift, indicando uma minimização das incertezas na resposta estrutural em ambas as edificações. No caso do EDF 02, mesmo com maior altura e complexidade dinâmica que o EDF 01, o controle híbrido se mostrou eficaz tanto em campo determinístico quanto em campo aleatório, para todos os sismos aplicados, gerando bom desempenho sobretudo nos andares inferiores, onde o story drift tende a ser mais crítico. A estratégia de controle híbrido demonstrou robustez frente às incertezas estruturais e de projeto do sistema de controle, configurando-se como uma solução eficiente para mitigar os efeitos dinâmicos provocados por sismos e atendendo aos critérios normativos de controle em ambas as abordagens (determinística e aleatória).