Controle híbrido H∞ e AMR em edifício de estruturas metálicas sujeito a vibrações excessivas causadas pela ação dinâmica do vento e do terremoto
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Data
2023-06-15
Autores
Orientador
Chavarette, Fábio Roberto 
Coorientador
Pós-graduação
Engenharia Mecânica - FEIS
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
As cargas dinâmicas dos terremotos e dos ventos podem destruir vidas, causar colapso nas estruturas civis e interromper serviços básicos prestados à população. Neste cenário, os projetos estruturais devem ser desenvolvidos para diminuir os danos induzidos por essas ações. O objetivo deste trabalho é projetar um controlador híbrido baseado na otimização Hinf via realimentação de estados e no amortecedor magneto reológico (AMR), para mitigar as vibrações excessivas de um edifício em estruturas metálicas de três pavimentos, representado através do modelo shear building, submetido a ação dinâmica do vento, do sismo e a ação simultânea das duas. Na análise numérica são utilizados o computador e o software MATLAB, onde códigos implementados geram os resultados esperados baseados na modelação matemática. É feita uma análise qualitativa e quantitativa dos dados, com gráficos do histórico no tempo e plano de fase para os estados do sistema. Com a aplicação da técnica de controle Hinf via realimentação de estados, os deslocamentos reduziram cerca de 75%. Já com o AMR essa redução foi de 78%. Com a aplicação em conjunto das duas técnicas de controle, essa redução foi de 100% nas três situações analisadas no trabalho. Com isso, as verificações em relação aos deslocamentos máximos, foram atendidas para a NBR 15421:2006, NBR 8800:2008 e NBR 6118:2014. A partir dos resultados, conclui-se que o controlador híbrido se mostrou eficiente e atingiu o objetivo proposto. As entradas exógenas no sistema tiveram influência nula no comportamento da saída do sistema.
Resumo (inglês)
The dynamic loads from earthquakes and winds can destroy lives, cause collapse in civil structures, and interrupt basic services provided to the population. In this scenario, structural designs must be developed to decrease the damage induced by these actions. The objective of this work is to design a hybrid controller based on the optimization H via state feedback and the magneto-rheological damper (AMR), to mitigate the excessive vibrations of a three-story steel frame building, represented through the shear building model, subjected to the dynamic action of wind, earthquake and the simultaneous action of both. In the numerical analysis, digital computer and MATLAB software are used, where implemented codes generate the expected results based on the mathematical modeling. A qualitative and quantitative analysis of the data is performed, with graphs of the time history and phase plane for the system states. With the application of the control technique H via state feedback, the displacements were reduced by 75%. With AMR this reduction was 78%. With the joint application of the two control techniques, this reduction was 100% in the three situations analyzed in this work. Thus, the verifications in relation to the maximum displacements were met for NBR 15421:2006, NBR 8800:2008 and NBR 6118:2014. From the results, it is concluded that the hybrid controller proved to be more efficient and achieved the proposed objective. The exogenous inputs to the system had zero influence on the behavior of the system output.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português