Dimensionamento de amortecedores de massa sintonizados para laje mista de concreto/PRFV
Data
2025-12-22
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Resumo
Uma laje mista de concreto e perfis de Plásticos Reforçados com Fibra de Vidro (PRFV) é uma solução inovadora que combina as vantagens estruturais do concreto com as propriedades específicas dos PRFV. Estas estruturas são reconhecidas por sua leveza, alta resistência à corrosão e baixa manutenção, tornando-as uma opção vantajosa em termos de durabilidade e custo-benefício. No entanto, tendem a apresentar maior flexibilidade e menor rigidez em comparação com materiais tradicionais, como o aço, o que pode levar a vibrações consideráveis quando expostas a atividades humanas. Este estudo teve por objetivo dimensionar Amortecedores de Massa Sintonizados (AMS) para melhorar o desempenho dinâmico de um sistema de laje mista e perfis de PRFV, proposto por pesquisadores da Universidade Federal de Santa Catarina, reduzindo as vibrações significativas quando submetidas a atividades humanas. O dimensionamento dos AMS foi realizado modelando a laje mista como viga, utilizando-se o modelo finito de viga de Euler-Bernoulli, o qual leva em consideração dois graus de liberdade por nó. Além da solução algébrica, encontrada na literatura, para definir os parâmetros dos AMS, foi aplicado também o Firefly Algorithm, que é uma técnica de otimização amplamente utilizada. A incorporação dos AMS melhorou o desempenho dinâmico do sistema de laje estudado, resultando em reduções de amplitude entre 35% e 41%. Embora o sistema otimizado não tenha atingido as faixas restritivas de conforto humano definidas pelas curvas de referência da ISO 10137 (2007) e de Goldman (1948), os AMS contribuíram de maneira consistente para a atenuação das respostas vibratórias, reduzindo significativamente as excitações. Além disso, a utilização de múltiplos AMS na mesma posição com maiores valores de razão de massa (μ) proporcionou melhores resultados, embora não se teve ganhos expressivos em relação ao uso de um único AMS.
Abstract
A composite slab made of concrete and Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) profiles represents an innovative structural solution that combines the mechanical advantages of concrete with the specific properties of GFRP materials. These systems are known for their light weight, high corrosion resistance, and low maintenance requirements, making them a cost-effective and durable option. However, they tend to exhibit greater flexibility and lower stiffness compared to traditional materials such as steel, which can lead to significant vibration levels when subjected to human-induced activities. This study aimed to design Tuned Mass Dampers (TMDs) to enhance the dynamic performance of a composite slab system with GFRP profiles, previously proposed by researchers at the Federal University of Santa Catarina, by mitigating the substantial vibrations induced by human activity. The TMD design was carried out by modeling the composite slab as a beam using the Euler–Bernoulli finite beam model, which considers two degrees of freedom per node. In addition to the analytical solution found in the literature for defining TMD parameters, the Firefly Algorithm—an optimization technique widely used in engineering applications—was also implemented. The incorporation of TMDs improved the dynamic behavior of the studied slab system, yielding amplitude reductions between 35% and 41%. Although the optimized system did not reach the restrictive human-comfort limits established by the ISO 10137 (2007) and Goldman (1948) reference curves, the TMDs consistently contributed to attenuating vibratory responses, significantly reducing the effects of external excitations. Furthermore, employing multiple TMDs at the same location with higher mass ratios (μ) provided improved results, although no substantial gains were observed compared to the use of a single TMD.
Descrição
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil de Infraestrutura.
Palavras-chave
plásticos, concreto, fibra de vidro, Amortecedores de Massa Sintonizados (AMS)