Controle de Vibrações em uma Estrutura de Edifício de Quatro Graus de Liberdade Objetivo: O objetivo deste projeto é fornecer aos alunos a oportun...

Controle de Vibrações em uma Estrutura de Edifício de Quatro Graus de Liberdade

Objetivo: O objetivo deste projeto é fornecer aos alunos a oportunidade de aplicar os conceitos de vibrações mecânicas e controle de vibrações em um cenário hipotético. Os alunos devem projetar e implementar estratégias de controle para minimizar as vibrações em uma estrutura de edifício com quatro graus de liberdade, considerando valores e dados específicos, e atender aos critérios admissíveis de vibração, com frequências de excitação especificadas.

Cenário Hipotético: Considere uma estrutura de edifício hipotética com quatro graus de liberdade representando o movimento nas direções horizontal (x), vertical (y) e as direções de rotação (roll e pitch). A estrutura é modelada com as seguintes características:

•      Massa na direção x (m1): 1000 kg.

•      Massa na direção y (m2): 1000 kg.

•      Momento de inércia na direção roll (I1): 1500 kg*m².

•      Momento de inércia na direção pitch (I2): 1200 kg*m².

•      Rigidez na direção x (k1): 200,000 N/m. •         Rigidez na direção y (k2): 150,000 N/m.

•      Rigidez na direção roll (k3): 1000 Nm/rad.

•      Rigidez na direção pitch (k4): 800 Nm/rad.

•      Coeficiente de amortecimento na direção x (c1): 4000 Ns/m. •  Coeficiente de amortecimento na direção y (c2): 3200 Ns/m.

•      Coeficiente de amortecimento na direção roll (c3): 50 Nm*s/rad.

•      Coeficiente de amortecimento na direção pitch (c4): 40 Nm*s/rad.

Critérios Admissíveis de Vibração e Frequências de Excitação: Os critérios admissíveis de vibração para este projeto são os seguintes, especificados com as frequências de excitação correspondentes:

1.      A amplitude de vibração nas direções horizontal (x) e vertical (y) não deve exceder 5 mm em resposta a uma excitação sinusoidal com as respectivas frequências naturais do sistema.

2.      As oscilações nas direções de rotação (roll e pitch) não devem exceder 1 grau em resposta a uma excitação sinusoidal com as respectivas frequências naturais do sistema.

Descrição do Projeto: Cada aluno terá a tarefa de projetar um sistema de controle de vibrações para esse cenário hipotético de estrutura de edifício com quatro graus de liberdade. Os alunos devem seguir os seguintes passos:

1.      Modelagem do Sistema: Com base nas características fornecidas, os alunos devem desenvolver um modelo matemático do sistema vibratório de quatro graus de liberdade.

2.      Seleção de Sensores: Escolher sensores apropriados para medir as vibrações nas direções horizontal (x), vertical (y) e as direções de rotação (roll e pitch).

3.      Controle Ativo: Com base no modelo do sistema, os alunos devem projetar um controlador que minimize as vibrações da estrutura de edifício nas quatro direções, atendendo aos critérios admissíveis de vibração com as frequências de excitação especificadas.

4.      Implementação Experimental: Montar um sistema físico com os parâmetros fornecidos e implementar o controlador projetado.

5.      Análise e Relatório: Realizar testes práticos para verificar a eficácia do controle, analisar os resultados e preparar um relatório técnico que descreva o sistema, a metodologia de controle, os resultados e as conclusões.

Critérios de Avaliação: Os projetos serão avaliados com base nos seguintes critérios:

1.      Precisão do modelo matemático do sistema de quatro graus de liberdade.

2.      Eficácia do controlador em minimizar as vibrações nas quatro direções, atendendo aos critérios admissíveis de vibração com as frequências de excitação especificadas