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STRATEGIE ALTERNATIVE DI STRATEGIE ALTERNATIVE DI PROTEZIONE SISMICAPROTEZIONE SISMICA
PROF. ING. BRUNO PALAZZOPROF. ING. BRUNO PALAZZO
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
GIORNATA SUL RISCHIO SISMICO
IN CAMPANIAin memoria di Filippo Vinale
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
Nell'ultimo decennio, accanto agli approcci tradizionali diconferire adeguata resistenza e duttilità alle strutture, laricerca di strategie innovative non convenzionali diprotezione sismica ha fatto registrare straordinariavanzamenti
E' possibile riconoscere che gran parte dell'insieme deidiversi approcci innovativi proposti, presenta una comunelinea di pensiero che si potrebbe definire del Controllo delleVibrazioni in quanto, la sua filosofia, consiste principalmentenell'intento di regolare artificialmente ed in modointelligente, la risposta dinamica di un sistema al fine diridurne le vibrazioni indotte dal vento o dal sisma
STRATEGIE INNOVATIVE DI PROTEZIONE SISMICA
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
STRATEGIE CONVENZIONALI
PROGETTO ELASTICO PROGETTO INELASTICO CAPACITY DESIGN
CONTROLLO DELLE VIBRAZIONI
SMORZAMENTO DI MASSA ATTIVO
VARIAZIONE DI SMORZAMENTO
DISSIPAZIONE SUPPLEMENTARE
IBRIDO
ATTIVO / SEMIATTIVO
PASSIVO
FORZANTI DI CONTROLLO
VARIAZIONE DI RIGIDEZZA
SMORZAMENTO DI MASSA
ISOLAMENTO SISMICO
ISOLAMENTO ATTIVO
DI ENERGIA
PASSIVOIBRIDOCONTROLLO
CONTROLLO
CONTROLLO
ISOLAMENTO + SMORZAMENTODI MASSA ATTIVO
ISOLAMENTO + SMORZAMENTO ISOLAMENTO + DISSIPAZIONE
DI MASSA
ISOLAMENTO MULTIPLO
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
LA LOGICA DEL CONTROLLO
In p u t S T R U T T U R A R isp o sta
C O N T R O L L O R E
Controllore in Ciclo Chiuso
Risposta InputCONTROLLORE STRUTTURA
Controllore in Ciclo Aperto
Risposta Input STRUTTURA
La struttura generica
Relazioni Eccitazione-Risposta
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
SCHEMA DI UN CONTROLLO ATTIVO
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
CONTROL SYSTEM APPROACHTRANSFER FUNCTION
H(s)Y(s)X(s)
A transfer function is a mathematical representation of the relationbetween the input and output of a linear time-invariant system. Thetransfer function is commonly used in the analysis of single-inputsingle-output. In its simplest form for continuous-time signals, thefunction is often written as:
)()()(
sXsYsH =
In seismic engineering study of a system transfer function allows for ananalysis of the amplification effects of the seismic input on thefrequency spectra
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
AMPLIFICATION FUNCTION ANALYSIS
K1
M1
K2
M2
K3
M3
K4
M4
K5
M5
K6
M6
MDOF SYSTEM – FIXED BASE
MDOF System model First Level Displacement Transfer function
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
1
2
3
4
5
6
7
8Magnitude
First modal formT=0.52 sec
ξ1=0.02A1(ω)=7.6
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
1
2
3
4
5
6
level
Modal displacement
ω (rad/sec)
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
AMPLIFICATION FUNCTION ANALYSISBI&TMD SYSTEM PRINCIPLE
ACI Spring 2005 Convention, April 17-21, New York, NY
MDOF+TMD System model Top displacement Transfer Functions
mTkTcT
“TMD tuned on first modal frequency of fixed basestructure”
K1
M1
K2
M2
K3
M3
K4
M4
K5
M5
K6
M6
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
5
10
15
20
25
30
35Magnitude
ω (rad/sec)
Base Fixed system
Base Fixed system + TMD(Den Hartog optimization)
TMD PRINCIPLE
SDOF+TMD System model
1
P Q
TMD
1 1
(s)H| | G || H| |cwithout TMD
ξ = ξ*
ξ = 0.1
B
PRIMARY SYSTEM TMD EFFECTω ωΒ
B
(s) (s)T
ωω ω ω ωω
with TMD
SDOF+TMD block diagram
Ug(s) Ub(s)Hb(s)
G(s)
2
2
2 isisis ss
ωωξμ
+⋅−
structure
TMDα(s)
+
-
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
k
c
c
k /2
(t)
(t)
u
u
(t)u
m
m
x
x
bT M D
ω ξb b,
ω ξ, T
b
b
b
k /2b
T
b
b
g
SMORZAMENTO DI MASSAYOKOHAMA LANDMARK TOWER - 1993
Sistema di smorzamento di massa ibrido a pendolo (340 t)
70 pianiAlt. 296 m
W=260610 t
Reduction of seismic responsefor damage control
Semi-Activecontrol
PEDdevices
Baseisolation
ASPETTI ENERGETICIASPETTI ENERGETICISISTEMA NATURALMENTE SMORZATOSISTEMA NATURALMENTE SMORZATO
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
BILANCIO ENERGETICO:BILANCIO ENERGETICO:
Uang Bertero 1988Uang Bertero 1988inHEK EEEEE =+++ ξ
x(t)
[
m
k/2 k/2c
ug(t)
gu&&
0 10 20 30 40 50 60-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
RISPOSTA IMPULSIVA SMORZATARISPOSTA IMPULSIVA SMORZATA
( ) ( ) ( )[ ]tbsentaetx toξξ
ξω ωω += − cos
t-ξ 0e ϖ
t-ξ 0e ϖ
Tξ 0cc
ξ =
Fattore di smorzamento
mk2c0 ⋅=
20ξ ξ1ωω −=
dove
Pulsazione smorzata
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
x(t)
t
OSCILLATORE SEMPLICEOSCILLATORE SEMPLICE
[
m
k/2 k/2c
ξξ=2=2--5 % 5 %
X(t)
0
0
)0()0(
xxxx&& =
=
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
0 5 10 15 20-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
v0=1 m/sec2
x0=0 m
T0=1 sec
t (sec)
x (m)
0 5 10 15 20-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
t (sec)
x (m)v0=1 m/sec2
x0=0 m
T0=1 sec
0 5 10 15 20-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
t (sec)
x (m)v0=1 m/sec2
x0=0 m
T0=1 sec
0 5 10 15 20-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
v0=1 m/sec2
x0=0 m
T0=1 sec
t (sec)
x (m)
ξξ=0.02=0.02 ξξ=0.05=0.05
ξξ=0.10=0.10 ξξ=0.20=0.20
OSCILLATORE SEMPLICEOSCILLATORE SEMPLICE
RISPOSTA IMPULSIVA INFLUENZA DELLO RISPOSTA IMPULSIVA INFLUENZA DELLO SMORZAMENTOSMORZAMENTO
f(t)xkxcxm =⋅+⋅+⋅ &&&
t)cos(ωA)(f f⋅=t
kf(t)x0 =
o
max
xx
0
f
ωω
1
2
3
4
5
ξ=0
ξ=0.05
ξ=0.10
ξ=0.20
ξ=0.30
ξ=0.50
ξ=0.70
6
1
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
RISPOSTA STAZIONARIA FORZANTE ARMONICA RISPOSTA STAZIONARIA FORZANTE ARMONICA INFLUENZA DELLO SMORZAMENTOINFLUENZA DELLO SMORZAMENTO
EQUAZIONE DINAMICA:EQUAZIONE DINAMICA:
Forzante Armonica:Forzante Armonica:
Spostamento statico:Spostamento statico:
Funzione di amplificazioneFunzione di amplificazione
OSCILLATORE SEMPLICEOSCILLATORE SEMPLICE
RISONANZARISONANZA
FATT. FATT. AMPLIFICAZIONEAMPLIFICAZIONE
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
SPETTRO DI RISPOSTA Sa SPETTRO DI RISPOSTA Sa INFLUENZA DELLO SMORZAMENTOINFLUENZA DELLO SMORZAMENTO
Eccitazione El Centro 19/05/1940Eccitazione El Centro 19/05/1940
0 1 2 3 4 50
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
T (sec)
a (m/sec2)Smorzamento viscoso equivalente 5%
Smorzamento viscoso equivalente 10%Smorzamento viscoso equivalente 20%
Smorzamento viscoso equivalente 30%Smorzamento viscoso equivalente 40%
Smorzamento viscoso equivalente 50%
0 10 20 30 40 50 60-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
Spettro di Spettro di risposta delle risposta delle accelerazioniaccelerazioni
ug (m/sec2)
t (sec)
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
Eccitazione El Centro 19/05/1940Eccitazione El Centro 19/05/1940
Spettro di risposta degli spostamentiSpettro di risposta degli spostamenti0 1 2 3 4 5
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
0.05Smorzamento viscoso equivalente 5%
Smorzamento viscoso equivalente 10%Smorzamento viscoso equivalente 20%
Smorzamento viscoso equivalente 30%Smorzamento viscoso equivalente 40%
Smorzamento viscoso equivalente 50%
SPETTRO DI RISPOSTA SdSPETTRO DI RISPOSTA SdINFLUENZA DELLO SMORZAMENTOINFLUENZA DELLO SMORZAMENTO
SdSd
TT
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
AumentareAumentare l’energial’energia dissipatadissipata mediantemediante l’utilizzol’utilizzo didi dispositividispositiviextrastrutturaliextrastrutturali aa paritàparità didi energiaenergia inin ingressoingresso puòpuò ridurreridurre lala dissipazionedissipazioneistereticaisteretica nellanella strutturastruttura portanteportante
inHEext
K EEEEEE =++++ ξξint
ASPETTI ENERGETICIASPETTI ENERGETICISISTEMA DOTATO DI SMORZAMENTO SUPPLEMENTARESISTEMA DOTATO DI SMORZAMENTO SUPPLEMENTARE
x(t)
[
m
k/2 k/2c
ug(t)
gu&&
cext
0 10 20 30 40 50 60-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
DISSIPATORI DI ENERGIADISSIPATORI DI ENERGIA
VISCOSOVISCOELASTICO
ATTRITIVOISTERETICO
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
SISTEMI DI DISSIPAZIONETAYLOR (22.5 t)
SISTEMI DI DISSIPAZIONETAYLOR (675 t)
DISSIPATORI FLUIDO VISCOSIDISSIPATORI FLUIDO VISCOSI
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
DISPOSITIVI ISTERETICIDISPOSITIVI ISTERETICI
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
Energia dissipata per ciclo
Dispositivo ADASInstallazione nella Wells Fargo Bank di San Francisco (1992)
Dispositivo TADAS Installazione in una struttura test
ADAS = Added Damping ADAS = Added Damping and Stiffnessand Stiffness
DISPOSITIVI DIPENDENTI DISPOSITIVI DIPENDENTI DALLO SPOSTAMENTODALLO SPOSTAMENTO
DISSIPATORE “TADAS”DISSIPATORE “TADAS”
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
Bo
x
z
Vista Frontale
y
L
x
h
y
x
F / N
Vista Laterale Modello equivalente
F / NΔ
Mmax=F·L/N
( ) ( )∫
+
−
−=−
2/
2/
h
ho ydy
LxLBxL
NF σ
TADAS = Triangular Added TADAS = Triangular Added Damping And Damping And Stiffness Stiffness
Equazione di equilibrio alla rotazione di una sezione a distanza x
dall’incastro
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ σ==
LhNB
,F,F oyumax 4
51512
Massima azione resistente del dispositivo
Plasticizzazione contemporanea delle sezioni del dispositivo
DISPOSITIVIDISPOSITIVI ““Buckling-Restrained Brace ””
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
L’IDEA:
L’involucro permette al profilo di non instabilizzarsi e di presentare uncomportamento post-elastico caratterizzato da cicli isteretici stabili
Nippon SteelNippon Steel
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
SCHEMA DI DISSIPATORE VARIABILE
SISTEMI AVD
SMART DAMPERSSMART DAMPERS
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
FLUIDO MAGNETOREOLOGICO MRFLUIDO MAGNETOREOLOGICO MR
IL MILLENNIUM BRIDGE
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
ISOLAMENTO SISMICO• L’isolamento sismico alla base consente di ridurre la
trasmissione del moto del suolo alla struttura inelevazione mediante l’interposizione, tra le fondazioni ela soprastruttura, di speciali dispositivi di vincolo chedisaccoppiano il moto della sovrastruttura da quello delterreno
• In particolare, un sistema isolato realizza alla base unlivello flessibile dissipativo che agisce come un “filtropassa-basso” sulla eccitazione in ingresso per ridurre glieffetti sulla sovrastruttura, la cui risposta in frequenzapresenta le maggiori amplificazioni spostate nel campodelle frequenze più elevate
PRINCIPI DELL’ISOLAMENTO SESMICO
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
INCREMENTO DELLA DOMANDA DI SPOSTAMENTO ALLA BASE
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
Isolation Degree I=TB/TS
DESIGN RESPONSE SPECTRADESIGN RESPONSE SPECTRA
T
Sa
SaS
SaB
SdB
Sd=SaT2/(2π)2
TS
Fixed Base
SdS
TB
IsolatedAcceleration Displacement
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
INNALZAMENTO DEL FATTORE DI SMORZAMENTO
LO SMORZAMENTO PUO’ ESSERE INTERNO OD ESTERNO AGLI ISOLATORI
Prof. Ing. Bruno PalazzoProf. Ing. Bruno PalazzoDipartimento di Ingegneria Civile – Università degli Studi di Salerno
CONCETTI INTRODUTTIVICONCETTI INTRODUTTIVI
STRATEGIA 1 :STRATEGIA 1 :inHEK EEEEE =+++ ξ
x(t)
[
m
kis /2
c
ug(t)
gu&&
kis /2
ISOLAMENTO SISMICO ISOLAMENTO SISMICO ALLA BASEALLA BASE
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
AMPLIFICATION FUNCTION ANALYSISBASE ISOLATION SYSTEM PRINCIPLE
ACI Spring 2005 Convention, April 17-21, New York, NY
SDOF+BI System model
BI functional principle
SDOF+BI block diagram
ωb, ξb
ωis, ξis
mis
mb
ug(t)
uis(t)
ub(t)
xb(t)
( )( ) gis
gbisbb
UsGU
UsG(s)HU(s)HX
⋅=
⋅⋅=⋅=
is
12ξb
ωis ωb isω ωbω
G H.| |(s)H| |
1 1campo di attenuazione
G ||
ω
bωω is <<
1
ω
12ξ
ISOLAMENTO SOPRASTRUTTURA
SISTEMA ISOLATO
(s) (s) (s)ISOLATION LAYERSUPERSTRUCTURE
BASE ISOLATION SYSTEM
“attenutation field”
Ug(s)G(s)
Xb(s)isolation
Hb(s)
superstructureUis(s)
K1
M1
K2
M2
K3
M3
K4
M4
K5
M5
K6
M6
Kis
Mis
Mode Period (sec) Damping (%)
1st 0.5213 2.00
2nd 0.1772 2.25
3rd 0.1106 3.14
4th 0.0839 3.97
5th 0.0710 4.62
6th 0.0647 5.03
6-DOF Fixed base System
Relative Displacement Transfer Functions
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
5
10
15
20
25
30
35
Fixed system (Top to base relative displacement )
BI system (Top to base relative displacement )
Magnitude
ω (rad/sec)
First modal form
T=1.72 secξ1=0.02
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
0 0.5 1 1.5
IS
1
2
3
4
5
6
Level
Modal displacement
BASE ISOLATED VS FIXED BASE TRANSFER FUNCTIONS
K1
M1
K2
M2
K3
M3
K4
M4
K5
M5
K6
M6
1 2
1
2
ISOLATEDFIXED BASE
1
2
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
AMPLIFICATION FUNCTION ANALYSIS
K1
M1
K2
M2
K3
M3
K4
M4
K5
M5
K6
M6
Kis
Mis
BASE ISOLATED SYSTEM PRINCIPLE
MDOF Base Isolated System model Relative Displacement transfer functions
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
5
10
15
20
25Magnitude
ω (rad/sec)
BI system (Top to isolated base relative displacement transfer function)
BI system (Base relative displacement transfer function)
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
ISOLAMENTO SISMICOComportamento Sismico
Struttura dotata di isolamento sismico
Struttura fissa alla base
Base isolation is a “no robust” control strategy towards seismicexcitations whose spectra present high energy contents in lowfrequencies. As known, low frequencies excitations can lead toconsiderable displacement of the base level due to the first modecharacteristics.
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
SEISMIC ISOLATION ROBUSTNESS
Mexico City 19/09/1985Component: N90WLength: 180.08 secPGA: 167.918 cm/sec2
0
1
2
3
4
5
6
7
0 .1 1 1 .9 2 .8 3 .7 4 .6 5 .5 6 .4 7 .3
max
aSa
ξ = 0 .0 5
T (sec)
Typical range for firstmodal period of baseisolated systems
K1
M1
K2
M2
K3
M3
K4
M4
K5
M5
K6
M6
Kis
Mis
cis
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
AMPLIFICATION FUNCTION ANALYSISEFFECT OF DAMPING IN ISOLATION LAYER
MDOF Base Isolated System model
Isolation relative displacement transfer functions
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 Magnitude
ω (rad/sec)
BI system – ξ1 =0.02(Isolation layer relative displacement transfer function)
BI system – ξ1 =0.50(Isolation layer relative displacement transfer function)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.5
1
1.5
2
2.5
3Magnitude
ω (rad/sec)
BI system – ξ1=0.02(Top to isolated base displacement transfer function)
BI system – ξ1=0.50(Top to isolated base displacement transfer function)
K1
M1
K2
M2
K3
M3
K4
M4
K5
M5
K6
M6
Kis
Mis
cis
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
AMPLIFICATION FUNCTION ANALYSISEFFECT OF DAMPING IN ISOLATION LAYER
MDOF Base Isolated System model Relative Displacement transfer functions
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
6th Level
5th Level
4th Level
3rd Level
2nd Level
1st Level
Isolation Layer
-0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2
6th Level
5th Level
4th Level
3rd Level
2nd Level
1st Level
Isolation Layer
First modal formT=1.72 secA1(ω)=0.26
Second modal formT=0.27 secA1(ω)=1.17
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
A COMBINED CONTROL STRATEGYBASE ISOLATION + TUNED MASS DAMPER
(Palazzo, Petti)
THE AIM OF THIS COMBINEDSTRATEGY IS TO PROTECT THE MAINSYSTEM FROM UNFAVORABLE SEISMICEXCITATIONS BY CONTROLLINGRESONANT COMPONENTS REDUCINGTHE DEFORMATION RESPONSE OF THEISOLATING BEARINGS.
K1
M1
K2
M2
K3
M3
K4
M4
K5
M5
K6
M6
Kis
Mis
kT
cT
MDOF BI&TMD System model
++
TMD
Isolation Structure Seismic excitation
mT
ω (rad/sec)
BI&TMD system(Top to base relative displacement)
BI system(Top to base relative displacement)
Magnitude
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
K1
M1
K2
M2
K3
M3
K4
M4
K5
M5
K6
M6
Kis
Mis
MDOF BI&TMD System model BI&TMD Transfer Functions
mT
kT
cT
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
TMD doesn’t introduce spill over effects.The benefits provided by the isolation are not
reduced by the TMD
BI&TMD SYSTEM TRANSFERFUNCTION
TOP TO THE BASE RELATIVE DISPLACEMENT
K1
M1
K2
M2
K3
M3
K4
M4
K5
M5
K6
M6
Kis
Mis
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
Montenegro earthquake 1979 (favorable excitation)
Isolation layer drift
Top level relative displacement
0 5 10 15 20 25-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
t (sec)
xIS (m)
BI systemBI&TMD system
0 5 10 15 20 25-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
t (sec)
BI systemBI&TMD system
Fixed base systemxTOP (m)
RESPONSE TIME-HISTORY
RESPONSE TIME-HISTORYMexico City earthquake 1985 (unfavorable excitation)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
t (sec)
xis (m)
BI system
BI&TMD system
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-6
-4
-2
0
2
4
6
x 10 -3
BI systemBI&TMD system
Fixed base system
t (sec)
xTOP (m)
Isolation layer relative
displacement
Top level relative displacement
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
ACI Spring 2005 Convention, April 17-21, New York, NY
K1
M1
K2
M2
K3
M3
K4
M4
K5
M5
K6
M6
Kis
Mis m
T
TIME HISTORY ENERGY COMPARISON
0 5 1 0 1 5 2 0 25 30 0
0 .0 5
0 .1
0 .1 5
0 .2
0 .2 5
0 .3
0 .3 5
0 .4
E is+ E is,b
E is
t (sec)
(Jou le /K g) BIS SYSTEM
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 0
0 .0 5
0 .1
0 .1 5
0 .2
0 .2 5
0 .3
0 .3 5
0 .4
t (sec)
(Jou le/K g)
E is+ E TM D ,is+ E is,b
E is+ E TM D ,is
E is
BI&TMD SYSTEM
A passive robust control strategy: Base Isolation and Tuned Mass Damping
mT
ωb,ξb
mb
misωis,ξis
ωT,ξT
ωb,ξb
ωis,ξis
mb
mis
Seismic inputEl Centro NS
(1940)
Seismic inputEl Centro NS
(1940)
Prof. Ing. Bruno PalazzoProf. Ing. Bruno PalazzoDipartimento di Ingegneria Civile – Università degli Studi di Salerno
ISOLAMENTO SISMICOISOLAMENTO SISMICOTipologie di dispositivi:Tipologie di dispositivi:
Dispositivi a scorrimento Dispositivi a scorrimento (con elementi dissipativi)(con elementi dissipativi)
Dispositivi elastomericiDispositivi elastomerici
Dispositivi elastomerici Dispositivi elastomerici con nucleo in piombocon nucleo in piombo
La superficie di contatto può essere piana La superficie di contatto può essere piana o curva (ricentraggio)o curva (ricentraggio)
Gomma ad alto e basso smorzamentoGomma ad alto e basso smorzamento
Piatti metallici vengono inseriti tra gli Piatti metallici vengono inseriti tra gli strati di gomma (rigidezza verticale)strati di gomma (rigidezza verticale)
L’anima in piombo conferisce al L’anima in piombo conferisce al dispositivo migliori capacità dissipativedispositivo migliori capacità dissipative
SCHEMA DI ISOLATORE ELASTOMERICO
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
LEGAME COSTITUTIVO ISOLATORI ELASTOMERICI
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
Dati GLIS - ANIDIS
EDIFICI TELECOM ANCONA
Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile
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ESEMPI DI APPLICAZIONEESEMPI DI APPLICAZIONENuova scuola di San Giuliano di PugliaNuova scuola di San Giuliano di Puglia
Il nuovo edificio è isolato allabase mediante 73 dispositivi dicui 61 del tipo HDRB e 12 deltipo a scorrimento acciaio-teflon
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ESEMPI DI APPLICAZIONEESEMPI DI APPLICAZIONECentro polifunzionale Rione Traiano Centro polifunzionale Rione Traiano -- NapoliNapoli
Può essere considerato la primaapplicazione in Europa dell’isolamentosismico per il miglioramento di unastruttura esistente.
La struttura è stata progettata prima del1980, ed è stata integrata con l’applicazionedi 630 dispositivi HDRB inseriti nell’ambitodella struttura originale.
Courtesy of R. Sparacio
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ESEMPI DI APPLICAZIONEESEMPI DI APPLICAZIONECentro polifunzionale Rione Traiano Centro polifunzionale Rione Traiano -- NapoliNapoli
Applicazione morse
Applicazione martinetti
Messa in carico
Bloccaggio dei martinetti
Posizionamento sega
Taglio del tronco di pilastro
Fasi realizzative montaggio isolamento
Courtesy of R. Sparacio
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ESEMPI DI APPLICAZIONEESEMPI DI APPLICAZIONECentro polifunzionale Rione Traiano Centro polifunzionale Rione Traiano -- NapoliNapoli
Rimozione del tronco tagliato
Inserimento isolatore
Rilascio del carico
Rimozione morse
Courtesy of R. Sparacio
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ESEMPI DI APPLICAZIONEESEMPI DI APPLICAZIONECentro polifunzionale Rione Traiano Centro polifunzionale Rione Traiano -- NapoliNapoli
Nodo strutturale del nuovo solaio
d’irrigidimento
Courtesy of R. Sparacio
UNIVERSITY OF SOUTHERN CALIFORNIA
(USC) HOSPITAL
SITUATO A 36 KM EPICENTROEQ.NORTHRIDGE 1994 M=6.8 – PGA=0.49 g –Soprastruttura 0.1 – 0.13 g
UNIVERSITY OF SOUTHERN CALIFORNIA (USC)
HOSPITAL RISPOSTA TERREMOTO DI NORTHRIDGE
Soprastruttura 0.1 – 0.13 g
PGA=0.49 g
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Design Basis Earthquake (DBE): 0.20g S2 Construction Cost: $30 Million
Construction Start: March 1987 Construction Completion: May 1989
Number & Type of Isolators: 208 LRI, 239 RI
Salt Lake City and County Building - Salt Lake City, Utah
ADEGUAMENTO SISMICO
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ISOLAMENTO SISMICO
ISOLAMENTO SISMICO ALLA BASE
San Francisco City HallAdeguamento sismico mediante 530 isolatori
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ATTUATORI SEMIATTIVIATTUATORI SEMIATTIVIDispositivi a rigidezza variabileDispositivi a rigidezza variabile
Kajima Technical Research Institute, TokyoKajima Technical Research Institute, Tokyo
Propagation
Detection
Event Origin
Real-Time Engineering for Risk Mitigation Actions
Early Warning and RealEarly Warning and Real--Time EngineeringTime Engineering
4. IL FUTURO
GRAZIE PER L’ATTENZIONE