A engenharia é descrita por muitos como a ciência de lutar contra as forças da natureza. Com o desenvolvimento de novas técnicas de construção o ser humano tem feito prédios cada vez mais altos. Mas o que fazer quando o lugar escolhido tem ventos muito fortes ou até mesmo terremotos? Para suprir essa necessidade foram criados os Amortecedores de Massa Sintonizada ou Tuned Mass Damper (TMD).
As estruturas modernas, especialmente os arranha-céus, estão cada vez mais altas, e com isso, surgem novos desafios em termos de engenharia e segurança. A altura e a flexibilidade dessas construções as tornam suscetíveis a movimentos causados por fenômenos naturais, como fortes ventos ou leves tremores sísmicos, que podem resultar em oscilações perceptíveis.
O que é TMD (Tuned Mass Damper)?
Projetado para melhorar a segurança e o conforto em estruturas de grande escala, como arranha-céus, pontes suspensas, e até turbinas eólicas, possui a capacidade de reduzir os efeitos de vibrações e movimentos indesejados em uma estrutura, os quais podem ser causados por forças externas como o vento, terremotos, tráfego pesado ou outras formas de perturbação. Ele atua como um sistema de controle de movimento, neutralizando os balanços ou oscilações naturais da construção.
Como funciona o amortecedor de massa sintonizada (TMD)?
Quando forças externas, como o vento ou pequenos tremores de terra, fazem a estrutura começar a oscilar ou vibrar, o TMD entra em ação. O peso do TMD se move de forma oposta ao movimento da construção, criando uma força que contraria a oscilação. Isso ajuda a neutralizar ou “amortecer” a energia do movimento, diminuindo as vibrações. É como se o prédio estivesse balançando em uma cadeira e o TMD estivesse atuando como uma pessoa empurrando essa cadeira na direção oposta, impedindo que ela balance de forma exagerada.
Newton já dizia “para cada ação, existe uma reação em igual intensidade, porém em sentindo invertido”. E é usando esse conceito que o TMD funciona. A estrutura consiste essencialmente em um grande peso que, normalmente, é montado em uma série de molas e amortecedores. Esses componentes trabalham juntos de maneira semelhante a uma combinação de cama elástica e sistema de freio. A massa, ou peso, do TMD é instalada em uma parte estratégica da estrutura — comumente no topo de edifícios muito altos ou em seções específicas de pontes — e tem como função principal oscilar em resposta aos movimentos da estrutura.
Essa capacidade de controle ativo sobre as vibrações é crucial em estruturas altas e flexíveis, que estão mais sujeitas aos efeitos do vento. Por exemplo, em um dia com ventos muito fortes, um arranha-céu pode oscilar de forma perceptível, o que não apenas cria desconforto para as pessoas dentro do edifício, mas também pode potencialmente comprometer a integridade estrutural ao longo do tempo, especialmente em casos extremos. O TMD reduz significativamente essa oscilação, garantindo que a estrutura permaneça estável, segura e funcional.
Vamos imaginar as antigas torres gêmeas do World Trade Center em Nova York. Localizadas à beira do rio Hudson, as torres foram projetadas para suportar ventos de até 160 quilômetros por hora. Em dias de vento, os andares mais alto se moviam mais de trinta centímetros para os lados. Como os prédios não possuíam um sistema de TMD, a sensação de oscilação podia ser extremamente desconfortável. Com o uso de um TMD, no entanto, o movimento do edifício é reduzido de forma significativa, melhorando tanto a segurança quanto o conforto dos ocupantes.
Credito: Wikimedia Commons
Um dos exemplos mais conhecidos de aplicação do TMD é o caso do Taipei 101, em Taiwan, que, até recentemente, foi o prédio mais alto do mundo. Como a cidade de Taipei é frequentemente atingida por tufões e fica em uma zona sísmica, os engenheiros instalaram um gigantesco TMD de 660 toneladas dentro do edifício. Este TMD é uma esfera de aço suspensa por cabos e localizada entre os andares 88 e 92. Ele foi projetado para reduzir significativamente o movimento do prédio durante tufões ou terremotos, garantindo a segurança dos ocupantes e a integridade da estrutura.
Nos últimos anos, os avanços na tecnologia de TMD têm permitido a criação de sistemas mais eficientes e adaptáveis, incluindo amortecedores de massa sintonizados ativos, que utilizam sensores e atuadores para ajustar automaticamente a resposta do TMD com base nas condições em tempo real. Esses sistemas inteligentes são capazes de otimizar a resposta às vibrações, tornando-os ainda mais eficazes em lidar com condições variáveis, como mudanças nos padrões de vento ou atividades sísmicas imprevisíveis.
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