Controlo activo de vibrações em edifícios

Abstract

As estruturas de Engenharia Civil, como edifícios altos e obras de arte, quando sujeitas a vibrações excessivas, podem comprometer o conforto dos seus utilizadores e, em casos extremos, a sua segurança. De forma a atenuar estes problemas, têm-se desenvolvido e aplicado diversos sistemas de controlo, com o objectivo de melhorar o comportamento dinâmico das estruturas. A presente dissertação descreve, sucintamente, os vários sistemas de controlo possíveis de serem utilizados em estruturas de engenharia civil. Neste trabalho, estudou-se o controlador activo AMD (“Active Mass Damper”) para um modelo de um pórtico de dois pisos, quando solicitado por uma acção sísmica. A partir das equações do movimento da estrutura representadas em espaço de estados, obtidas através da abordagem Lagrangeana, recorreu’-se à retroacção de estados para o dimensionamento do controlador. No dimensionamento do controlador, usou-se o método do regulador linear quadrático (LQR), com o objectivo de alcançar determinado desempenho com o menor gasto de energia possível. Após o dimensionamento do controlador, foi obtido um observador de estados através da combinação do filtro de Kalman com o regulador linear quadrático (LQR), sendo este método denominado por regulador linear Gaussiano (LQG), e avaliado o seu funcionamento. O desempenho dos sistemas de controlo dimensionados foi avaliado por simulação numérica no MATLAB e SIMULINK, quando sujeitos a acções sísmicas. Com este trabalho é possível verificar que o controlo activo permite reduzir eficazmente a resposta estrutural quando solicitado por acções sísmicas e compreender a dificuldade no dimensionamento de um controlador de vibração.