Projeto otimizado sob incertezas de sistemas de controle de vibrações para pontes rodoviárias considerando a interação veículo-estrutura-pavimento

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Santos, Guilherme Piva dos
• Orientador(a): Miguel, Letícia Fleck Fadel
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Pontes (Engenharia); Vibração : Controle; Vibrações estruturais
• Palavras-chave em Inglês: Highway bridges; Tuned mass damper; Optimization; Monte Carlo simulation; Extreme values
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/277274

Quando se pretende fazer a análise dinâmica de uma ponte devem ser levados em consideração vários fatores, tais como, frequência natural e vão para a estrutura, velocidade, massa e sistema de suspensão para os veículos e o perfil de irregularidade do pavimento. A interação do veículo com a ponte pode induzir vibrações na estrutura. Dependendo da amplitude dessa vibração, isso pode causar desconforto ao usuário da ponte, redução da vida útil da estrutura e levar ao seu colapso. Uma das formas de lidar com os problemas relacionados a vibrações excessivas é a instalação de Tuned Mass Dampers (TMD), pois esse dispositivo passivo de controle de vibrações é confiável e econômico. Assim, este trabalho tem como objetivo avaliar a resposta dinâmica de uma ponte considerando a interação veículo-estrutura-pavimento, incertezas e no caso de se observar deslocamentos elevados, realizar o projeto otimizado de um sistema passivo de controle de vibrações. Os veículos utilizados nas análises são os tipos que trafegam com mais frequência nas rodovias brasileiras, o perfil de irregularidades do pavimento foi gerado por meio da metodologia proposta pela norma ISO 8608 e os obstáculos na entrada da ponte foram gerados através do modelo proposto por Pesterev et al. (2004). Além disso, foram incorporadas nas análises dinâmicas, por meio de simulação de Monte Carlo, incertezas nas dimensões e propriedades do material da ponte e na velocidade e massas dos veículos. Todas as situações analisadas apresentaram respostas dinâmicas elevadas, o que indicou a necessidade do uso de dispositivos de controle de vibrações. Os parâmetros desses TMD’s foram dimensionados utilizando o algoritmo HBA. Em todos os casos avaliados, verificou-se que o deslocamento máximo médio da ponte foi reduzido. Para as situações com pavimento irregular essa redução foi da ordem de 7,5% e para o pavimento que simula um obstáculo na entrada da ponte essa redução foi da ordem de 13%. Porém o valor do FAD das respostas dinâmicas permaneceu acima do coeficiente de impacto vertical recomendado pela NBR 7188:2024 para essa situação. Após dimensionar o sistema de controle de vibração para estrutura, realizou-se um estudo de valores extremos dos deslocamentos máximos da ponte com o TMD instalado a fim de verificar a confiabilidade da solução proposta. Dessa análise constatou-se que quando a ponte possui pavimento irregular a probabilidade de o deslocamento máximo admissível para estrutura ser excedido foi de 40% enquanto para o pavimento que representa um obstáculo essa probabilidade foi de 60%. Portanto, o uso de um sistema passivo de vibrações funciona de forma eficaz quando o pavimento da ponte é rugoso. Em contrapartida, para o caso em que o pavimento é um obstáculo, é interessante buscar um outro tipo de sistema de controle de vibrações na estrutura.