Controlador fluido-dinâmico híbrido para atenuação de oscilações induzidas pelo vento em edifícios altos e esbeltos

Abstract

Estruturas altas e esbeltas de edifícios têm, em geral, baixas frequências e pequenas taxas de amortecimento associadas aos modos fundamentais de oscilação. Sob ação de forças dinâmicas ambientais, como por exemplo, as geradas pelo vento, essas estruturas podem apresentar grandes amplitudes de oscilação. Para atenuar essas amplitudes, diferentes soluções têm sido adotadas, cada uma adequada às características da ação dinâmica ambiental e às características físicas e geométricas do sistema estrutural. Neste trabalho propõe-se a utilização de um sistema fluidodinâmico híbrido para o controle das oscilações da estrutura. Concebido a partir do Atenuador de Coluna Líquida para controle passivo, que é um dispositivo constituído de um ou mais recipientes tubulares em forma de “U” contendo fluido, que gera forças hidráulicas que se opõem às forças de inércia causadas na estrutura pelas ações externas, o Atenuador de Coluna Líquida Híbrido possui a capacidade de se ajustar à direção na qual a estrutura apresenta a oscilação e possui um sistema ativo de variação do amortecimento. Alguns dos principais aspectos de projeto, propriedades dinâmicas e desempenho do ACLH são apresentados e discutidos com o auxílio dos resultados do sistema controlado e não controlado, obtidos com modelos analíticos e numéricos do sistema estrutural discretizado via MEF. Para demonstrar a viabilidade técnica, a praticidade e o desempenho desse dispositivo de controle híbrido das amplitudes das oscilações, é apresentado um exemplo de aplicação prática na redução das oscilações por flexão da estrutura esbelta de um edifício alto sob ação do vento.