Estudo numérico-experimental de edificações adjacentes acopladas utilizando elemento inerter

Abstract

Com uma maior densidade populacional nos grandes centros urbanos, há uma tendência da construção de edifícios mais altos e cada vez mais próximos. A ação de ventos fortes ou atividade sísmica pode gerar vibrações excessivas e até a colisão entre essas edificações. Para evitar isso, técnicas de controle de vibrações têm sido largamente estudadas como o acoplamento estrutural. Na bibliografia, sua eficiência em reduzir os deslocamentos e evitar o efeito de pounding entre as estruturas acopladas é comprovada. A ideia central do acoplamento estrutural é conectar duas ou mais edificações adjacentes através de dispositivos de controle estrutural. Ainda, o desenvolvimento de novos dispositivos, como os baseados em inerter, trouxe novas possibilidades e soluções para a técnica de acoplamento estrutural. Inerter é um elemento em que a força aplicada sobre ele é proporcional a aceleração relativa entre seus terminais. Com isso, o objetivo desse trabalho é estudar numericamente e experimentalmente a utilização de diferentes dispositivos baseados em inerter na técnica de acoplamento estrutural. No estudo numérico, é comparado o desempenho de quatro dispositivos distintos (Três dispositivos são baseados em inerter) conectando duas edificações adjacentes no controle de suas respostas dinâmicas. Para determinar as características mecânicas de cada dispositivo é utilizado o algoritmo de otimização por enxame de partículas (Particle Swarm Optimization). É considerado que a perturbação do sistema é produzida por um processo aleatório de ruído branco com média zero. São aplicadas três funções objetivo distintas a fim de determinar qual melhor se aplica em cada caso. Na fase experimental, são realizados ensaios em uma mesa de vibração utilizando dois modelos do tipo shear frame de edificações adjacentes. É projetado e construído um modelo experimental de um dispositivo inerter para conectar as duas estruturas. Os resultados indicaram que o elemento inerter apresenta diversas vantagens quando aplicado na técnica de acoplamento estrutural. É possível obter maiores reduções nas respostas dinâmicas e sistemas com dispositivos mais econômicos.