Utilização de ligas com memória de forma no controlo de vibrações em estruturas inteligentes de Engenharia Civil

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil - Estruturas e Geotecnia

As ligas com memória de forma possuem duas propriedades singulares: a memória de forma e a superelasticidade. A memória de forma, é a capacidade do material recuperar a sua forma original através de uma variação de temperatura. A segunda propriedade destas ligas, e na qual esta dissertação se focará, é a superelasticidade. A superelasticidade é a propriedade termo-mecânica do material que permite a recuperação da forma inicial ao ser cessado o carregamento a que este está sujeito, permitindo recuperar de deformações elásticas na ordem dos 8%, bastante superiores aos materiais regularmente utilizados na construção de edifícios, juntando o facto de nos ciclos de carga e descarga o material dissipar energia. Esta propriedade é extremamente atractiva para o controlo de vibrações sísmicas nos edifícios. Esta dissertação tem como objectivo o estudo da utilização de ligas com memória de forma (Shape memory alloys) no controlo de vibrações em estruturas inteligentes de engenharia civil através de modulações matemáticas e computacionais que permitem simular o comportamento do material. Foram estudados 2 modelos constitutivos para o comportamento das ligas com memória de forma:Tanaka e Auricchio. Estes modelos foram analisados recorrendo ao programa Matlab onde foram efectuados simulações num oscilador de um grau de liberdade que provaram que ambos são realistas. Os modelos apresentam como principal diferença a gestão da mudança de fases. O modelo de Auricchio relaciona na suas equações constitutivas a tensão, a deformação e a fracção de fase martensitica, enquanto que o modelo de Tanaka junta o factor temperatura, tornando este último modelo mais completo e realista. Como conclusão verificou-se que no intervalo de frequências 0.01Hz e 4Hz a dissipação se manteve constante. No último capítulo com o recurso ao programa Ansys e com base no modelo constitutivo de Auricchio foi analisada uma estrutura em pórtico onde foi avaliado o comportamento desta a uma acção sísmica. Como conclusões verificou-se que apesar de a estrutura com recurso a tirantes SMA apresentar valores de deslocamento máximo superiores à estrutura com tirantes de aço, o amortecimento efectuava-se de forma mais célere.