| Documento | Mestrado |
| Área | Mecânica das Estruturas |
| Data da defesa | 19/05/2026 |
| Autor | Neto, João Geraldo Menezes de Oliveira |
| Orientador | PACCOLA, Rodrigo Ribeiro |
| Português | |
| Título | Sistema de fechamento antissísmico baseado no conceito de metamateriais: uma abordagem numérica |
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Resumo
Os terremotos são fenômenos imprevisíveis e de alta periculosidade para estruturas civis. Por essa razão, dispositivos antissísmicos são cruciais para manter a segurança dos indivíduos presentes na edificação. No entanto, esses sistemas possuem um alto grau de complexidade, o que traz dificuldades ao seu projeto e utilização. Dentre as tecnologias para atenuação de vibrações estudadas nos últimos anos, os metamateriais vêm ganhando destaque. Porém, grande parte dessas pesquisas foca em explorar as propriedades que podem ser obtidas com esses constituintes e não nas suas aplicações. Por isso, este trabalho propõe um sistema antissísmico passivo que une o conceito dos metamateriais mecânicos e dos Absorvedores Dinâmicos de Vibrações amortecidos. Esse dispositivo é inserido na edificação como um sistema de fechamento. Para avaliar a eficácia do dispositivo proposto, foram realizadas
análises dinâmicas utilizando modelos de Elementos Finitos. Já a calibração do dispositivo foi feita utilizando um otimização multiobjetivo com algoritmo genético. Tanto a análise quanto a sintonização foram executadas usando o programa Ansys® como ferramenta. Os resultados obtidos com o dispositivo foram comparados com o comportamento da estrutura sem atenuadores. Observando as respostas harmônicas, percebeu-se que os comportamentos
apresentados pelas condições com o dispositivo são condizentes com o esperado de um sistema com Absorvedor Dinâmico de Vibrações. Essa percepção foi reforçada pelos resultados da análise transiente. Também, foi possível notar que a inserção do atenuador proposto reduziu tanto o deslocamento máximo da estrutura ao longo do tempo quanto a amplitude da sua resposta harmônica. Assim, além de possuir uma aplicação mais simples
que os dispositivos antissísmicos convencionais, o dispositivo proposto foi capaz de atenuar a resposta da estrutura sob os fenômenos sísmicos avaliados.
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| Palavras-chave | Absorvedor dinâmico de vibrações. Dinâmica das estruturas. Metamate riais. Método dos Elementos Finitos. Sismos. |
| English | |
| Title | Anti-seismic wall based on the concept of metama terials: a numerical approach |
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Abstract
Earthquakes are unpredictable phenomenons and highly hazardous to civil structures. Therefore, anti-seismic devices are crucial to the safety of the people inside the building. However, these systems present a high degree of complexity, turning their project and insertion in the structure into difficult proccesses. Metamaterials have been highlighted between the recently studied technologies of vibration control. But most of these researches
focus on exploring properties that can be achieved through these materials, not their use. Therefore, this study proposes a passive anti-seismic system that merges the concepts of mechanical metamaterials and damped Dynamic Vibrations Absorbers. Also, this device is inserted in the building as a conventional wall. Finite Elements models were used in the evaluation of the proposed device effectiveness. An optimization process was done in order to calibrate the Dynamic Vibration Absorber. The software Ansys® was utilized in the analysis as well as in the tuning processes. Results of the structure with and without the absorber were compared. Through the harmonic responses, it is observed that the cases with absorber presented the expected behaviours. This idea was reinforced by transient analysis results. Decreases in the max displacement through time and in the amplitudes of harmonic responses due to the insertion of the proposed device were noticed as well. So, besides the simpler insertion method than the usual devices, the proposed system was able to reduce the dynamic response of the structure under the evaluated seismic conditions.
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| Keywords | Dynamic vibration absorbers. Dynamics of structures. Metamaterials. Finite Elements Method. Earthquakes. |