Otimização topológica de dissipadores metálicos aplicados ao controle de vibrações em estruturas

Abstract

A construção de edificações cada vez mais altas e esbeltas tem se tornado bastante comum nos grandes centros, desafiando assim os projetistas estruturais a elaborarem projetos cada vez mais eficientes de forma que o arranjo adotado possa utilizar da melhor forma as características dos materiais. O uso de dispositivos que adicionam rigidez e amortecimento às estruturas sujeitas a ações dinâmicas, como cargas de vento e terremotos, tem se tornado cada vez mais comum nas estruturas civis. Um desses dispositivos mecânicos que tem sido amplamente utilizado é o dissipador do tipo Added Damping and Stiffness (ADAS), que se corretamente instalado, pode aumentar significativamente a resistência, rigidez e capacidade de dissipação de energia das estruturas das edificações. Os dispositivos do tipo ADAS são basicamente dissipadores de energia instalados na estrutura com o objetivo de que a dissipação ocorra de forma concentrada nesses elementos, protegendo assim a estrutura principal de maiores danos. Uma vez ocorrida a ação dinâmica que danifique esses elementos, eles podem ser facilmente substituídos sem maiores dificuldades. Esses dissipadores de energia apresentam a vantagem de não precisarem de tecnologia avançada para sua produção e podem ser facilmente instalados na estrutura. Possuem ainda a vantagem de que fatores ambientais tais como temperatura e umidade, pouco ou nada afetam seu desempenho. No presente estudo, como uma alternativa ao ADAS, é realizada a otimização topológica de um dissipador metálico aplicado à redução de vibração em edificações sujeitas a terremotos, considerando através de análise numérica e experimental o formato adequado desse tipo de dispositivo. Em seguida busca-se a obtenção da probabilidade de falha desse sistema estrutural, levando-se em consideração as incertezas inerentes ao projeto, através da análise de confiabilidade.