Publicação: Controle de vibrações por sistema de atrito seco variável aplicado em cabos de pontes estaiadas
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
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Gonçalves, Lauren Karoline de Sousa
Resumo
O presente trabalho estuda o mecanismo do atrito seco com variações para o controle de
vibrações em cabos de pontes estaiadas. Para isto, o método dos elementos finitos foi utilizado
para implementar o modelo do cabo e sua verificação pela teoria das cordas vibrantes. Na
análise modal foram consideradas as cinco primeiras frequências naturais e a resposta em
frequência do cabo foi analisada para a vibração livre e com o amortecimento proporcional
obtido pelo método de Rayleigh. O método de Newmark com aceleração média constante foi
utilizado para a integração numérica do sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares
e, quando necessária, foi utilizada a modificação pelo método de Newton-Raphson. Foram
analisadas variações lineares, quadráticas e cúbicas do atrito seco em função do deslocamento,
onde as características de cada uma e suas influências nas respostas foram detalhadas. Também
foi realizada a análise do uso de dois amortecedores, observando a influência das transferências
de energia mecânica para os modos superiores de vibração na sua eficiência. Através dos
resultados numéricos pôde-se ilustrar a eficiência da variação linear da força de atrito em função
do deslocamento e a importância de considerar as diferenças entre o amortecimento por atrito
seco e seu amortecimento viscoso equivalente.
Abstract
The present work proposes to study the dry friction mechanism to control vibrations in cablestayed
bridge cables. For this purpose, the finite element method was used to implement the
cable model and its accuracy was obtained by applying the so-called vibrating string theory. In
the modal analysis, the first five natural frequencies of the system under study were considered
and the frequency response of the cable was analyzed for free vibration and with the
proportional damping obtained by the Rayleigh method. Newmark’s method with average
acceleration was used for numerical integration of the nonlinear ordinary differential system
and, when necessary, modified by Newton-Raphson’s method. Linear, quadratic and cubic
variations of dry friction as a function of displacement were analyzed, where the characteristics
of each one and their influence on the responses were detailed. The use of two dampers was
also analyzed, observing the influence of mechanical energy transfers to higher vibration modes
on their efficiency. Through the numerical results it was possible to illustrate the linear variation
efficiency of the friction force as a displacement function and the importance of considering
the differences between damping by dry friction and its equivalent viscous damping.
Palavras-chave
Ponte estaiada, Estais, Amortecimento, Vibrações, Atrito seco, Dry friction, Vibrations, Damping, Cable-stayed damper, Stay cables
Citação
MARTINS, Thiago César. Controle de vibrações por sistema de atrito seco variável aplicado em cabos de pontes estaiadas. 2023. 133 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.130
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