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Tesi etd-01162020-172130


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
CARRAI, LORENZO
URN
etd-01162020-172130
Title
Controllo strutturale di edifici sospesi con smorzatori semiattivi
Struttura
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Corso di studi
INGEGNERIA EDILE E DELLE COSTRUZIONI CIVILI
Supervisors
relatore Prof. Salvatore, Walter
relatore Dott. Morelli, Francesco
Parole chiave
  • bridge suspended building
  • edifici a ponte sospeso
  • smorzatori semiattivi
Data inizio appello
24/02/2020;
Consultabilità
Secretata d'ufficio
Riassunto analitico
Obiettivo principale della tesi è lo studio del comportamento di un sistema strutturale denominato “Bridge Suspended Building” o Edifici sospesi a ponte caratterizzato da una maggiore capacità di spostamento rispetto ai sistemi tradizionali ed equipaggiato con smorzatori semi-attivi i quali dovranno essere in grado di rispondere in modo ottimizzato a diversi livelli di azione esterna.
Idealmente l'adozione di smorzatori come quelli semi-attivi dovrebbe consentire una progettazione ottimizzata per questa tipologia di edifici sotto un'ampia gamma di frequenza o intensità di azione esterna e come obiettivo ci si pone di valutare l’applicabilità di tale sistema di controllo a questa nuova tipologia di edifici.
Gli edifici sospesi dotati di dispositivi semi attivi sono, ad oggi, praticamente una nuova tipologia di struttura, con prestazioni complessive fortemente influenzate dal comportamento dei sistemi semi attivi stessi.
Ciò significa che, per tali strutture:
• Non ci sono prove del comportamento effettivo di tali strutture sotto eccitazioni orizzontali come vento o sisma;
• Non ci sono indicazioni sulla configurazione strutturale ottimale in funzione delle dimensioni dell'edificio e della categoria d'uso;
• Non esiste un processo di progettazione specifico, è evidente che quelli forniti dalle norme nazionali e internazionali non sono in grado di tener conto delle particolarità di tali strutture;
• Le attuali procedure di controllo del sistema semi-attivo non sono ottimizzate per tali strutture, caratterizzate da lunghi periodi di vibrazione e richieste di spostamento elevato.
Si procede definendo i parametri della struttura attraverso un predimensionamento ed individuando, secondo l’attuale documentazione scientifica, dei limiti di spostamento, velocità e accelerazione tali da garantire il comfort e la sicurezza nella struttura.
Si valuta l’applicabilità degli smorzatori semi attivi attraverso due principali sistemi:
- Il primo sistema analizzato è costituito dalla struttura equipaggiata con Semi active Tuned Mass Damper costituiti da un sistema massa molla smorzatore nel quale la massa è accordata alla frequenza strutturale attraverso un’opportuna calibrazione della rigidezza e dello smorzamento;
- Il secondo sistema prevede invece di collegare direttamente la massa sospesa al telaio esterno attraverso smorzatori semi attivi posizionati ad una determinata altezza del telaio.
La modellazione avviene in SIMULINK nel quale sono svolte analisi del tipo dinamico non lineare, con non linearità dovute alla risposta dei dispositivi semi attivi, sottoponendo la struttura ad un set di 11 accelerogrammi compatibili con lo spettro di progetto della normativa con sito di riferimento Reggio Calabria.
Il modello, essendo uno studio di fattibilità, sarà rappresentato dal sistema dinamico più semplice possibile; verranno fatte delle ipotesi semplificative sulla rigidezza di alcune parti del sistema al fine di ridurre i gradi di libertà e verrà trascurata la massa dei telai esterni.
In entrambi i casi si il modello ha due gradi di libertà dinamici.
I modelli sono validati attraverso i confronti dei risultati di SIMULINK con dei casi limite per i quali la soluzione analitica del sistema dinamico è riportata in uno dei casi al § 3; per entrambi i casi verranno implementati per confronto anche la struttura non controllata e un sistema di controllo passivo.
Alcuni algoritmi di controllo del sistema semi attivo presentati al § 2 verranno implementati partendo da quelli di tipo ON-OFF nel quale il dispositivo potrà fornire un valore di smorzamento oppure zero, passando poi a strategie di controllo più complesse di tipo continuo nelle quali il dispositivo sarà in grado di fornire tutti i valori di smorzamento compresi tra due valori limite, il dispositivo di smorzamento sul quale avviene il controllo verrà ipotizzato con un legame forza-velocità di tipo lineare.
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