TMD - Amortecedor de Massa Sintonizada
Amortecedores de Massa Sintonizada
Um amortecedor de massa sintonizada (TMD, do inglês Tuned Mass Damper) é um dispositivo projetado para reduzir as vibrações mecânicas em estruturas, como edifícios, pontes, passarelas e outros sistemas. Ele consiste em uma massa que é montada sobre molas ou sistemas de amortecimento, sendo sintonizada para vibrar em uma frequência que coincide com a frequência de ressonância da estrutura. Essa ação ajuda a atenuar as oscilações excessivas e diminuir a amplitude das vibrações.
Os TMDs são especialmente eficazes para prevenir desconfortos, danos ou até falhas estruturais graves. Em edifícios e pontes, por exemplo, eles são fundamentais para controlar as vibrações induzidas por ventos fortes, movimentos sísmicos ou tráfego pesado, protegendo tanto a integridade da estrutura quanto o conforto dos usuários. Além disso, o peso do TMD é bem inferior ao da estrutura principal, o que torna sua aplicação eficiente sem sobrecarregar o sistema.
Esses dispositivos são amplamente utilizados em uma variedade de setores, como na construção civil, na indústria automotiva, na transmissão de energia e, de maneira significativa, em pontes e passarelas, onde o controle das vibrações pode ser crucial para a segurança e durabilidade dessas infraestruturas.
COMO FUNCIONA O SISTEMA DE AMORTECEDOR DE MASSA SINTONIZADA
Como o TMD funciona:
O amortecedor de massa sintonizada (TMD) é um dispositivo usado para reduzir vibrações em estruturas, como edifícios, pontes, torres, etc. Quando forças externas, como vento ou tremores de terra, causam oscilações na construção, o TMD entra em ação.
Ele possui um peso que se move de forma oposta ao movimento da estrutura, gerando uma força contrária que diminui ou anula as vibrações, ajudando a estabilizar o local onde ele esta instalado.
Um exemplo de aplicação do amortecedor de massa sintonizada (TMD) é na Ponte Rio-Niterói, no Brasil. Essa ponte é uma das maiores do país e, devido ao seu tamanho e localização, está sujeita a forças externas que podem gerar vibrações, como vento forte e movimentos sísmicos.
Como o TMD funciona na Ponte Rio-Niterói:
A ponte foi equipada com um amortecedor de massa sintonizada para reduzir essas vibrações. O TMD instalado na estrutura da ponte consiste em um grande peso suspenso, que é ajustado para vibrar na mesma frequência das vibrações da ponte, mas com um deslocamento contrário.
Quando o vento ou outros fatores externos causam oscilações na ponte, o TMD entra em ação, movendo-se de forma oposta ao movimento da estrutura.
Esse movimento contrário gera uma força que neutraliza ou atenua as vibrações da ponte, evitando danos estruturais e melhorando o conforto e a segurança dos usuários.
Essa tecnologia é especialmente importante em pontes como a Rio-Niterói, que precisam resistir a forças ambientais constantes e, ao mesmo tempo, garantir estabilidade e segurança a longo prazo.
O TMD ajuda a manter o controle sobre as oscilações da ponte, evitando que pequenas vibrações se intensifiquem e causem problemas mais sérios.
APLICAÇÕES
Os TMD’s são utilizados em passarelas, pontes, estádios, lajes de academia, etc. Alguns exemplos destas aplicações são a Ponte Akashi Kaikyō (Japão), a Ponte Pedro e Inês (Portugal) e a Ponte Rio-Niterói (Brasil).
ABSORVEDOR DINÂMICO DE VIBRAÇÃO (ADV)
Os absorvedores dinâmicos de vibração são utilizados em estruturas civis, eles melhoram a redução de vibrações com uma massa relativamente pequena.
Esses sistemas podem ser integrados tanto na fase de projeto quanto após a identificação de vibrações. Apesar de suas diversas variações, o seu funcionamento segue sendo o mesmo, onde o absorvedor ajuda a estabilizar o sistema, o tornando menos suscetível as vibrações indesejadas.
DIMENSIONAMENTO
Em muitos problemas práticos, como torres, pavimentos e passarelas, as estruturas apresentam múltiplos graus de liberdade e isso complica a aplicação das relações necessárias para o dimensionamento eficaz de absorvedores de vibração. Uma alternativa é transformar o modelo com n graus de liberdade em n modelos de um grau de liberdade que são independentes entre si. Podendo ser encontrado com a seguinte fórmula:
No dimensionamento de absorvedores dinâmicos de vibração para lajes, a força dinâmica é representada como a soma de funções harmônicas, e o critério de avaliação do conforto humano é avaliado pela aceleração máxima da estrutura. Assim, será realizado um procedimento de otimização para determinar a rigidez e massa do TMD, visando minimizar a massa total utilizada, garantindo que a aceleração máxima da laje não ultrapasse um limite específico.
APLICAÇÕES FEITAS PELA AVD
NORMA ISO 2631-2
Para a fabricação dos nossos amortecedores, utilizamos como referência a norma ISO 2631-2, que estabelece diretrizes para a avaliação da exposição humana a vibrações e choques de corpo inteiro, com o objetivo de minimizar o desconforto e os efeitos negativos para os ocupantes de veículos, máquinas e edifícios. A norma foca principalmente no bem-estar dos indivíduos em ambientes em que possam estar sujeitos a vibrações, especialmente em situações de longa exposição.
A ISO 2631-2 define critérios para a medição e a avaliação dessas vibrações, levando em conta diversos parâmetros, como a intensidade, a frequência e a duração das vibrações.
CARREGAMENTOS
Um exemplo dos carregamentos que são considerados está neste projeto, um mezanino de um Shopping no interior de Minas Gerias, em que avaliamos o comportamento dinâmico devido as excitações causadas pelos usuários. Neste modelo foram divididas as condições de cargas de acordo com o que seria executado em cada região, onde a Região A está considerando duas condições, em que envolve atividades aeróbicas e grupos de pessoas pulando, já o carregamento na Região B está se referindo a caminhadas.
Para analisar o tipo de excitação devido as ações humanas, adotamos a seguinte fórmula:
Também analisamos as características físicas e geométricas da estrutura, as frequências naturais dos modos de vibração, e os critérios normativos.
Após todas as análises, chegando ao resultado final da avaliação do desempenho dinâmico, os amortecedores foram instalados e testados, obtendo como resultado final um mezanino com vibrações confortáveis para os ocupantes.
CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO
Estas tabelas fornecem informações importantes para determinar como as vibrações se propagam pela passarela e identificar os limites que não podem ser ultrapassados para evitar desconforto ou danos. Estas informações também são muito importantes para calcular a frequência natural da passarela e os efeitos de ressonância que precisam ser controladas. Onde a tabela 5-1 mostra os limites de aceleração tolerável e a tabela 5-2 descreve os parâmetros de carga dinâmica específicos.
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