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Task 2.3.2Task 2.3.2 (Coordinatori: G. Serino e D. Cardone)(Coordinatori: G. Serino e D. Cardone)SVILUPPO ED ANALISI DI NUOVE SVILUPPO ED ANALISI DI NUOVE TECNOLOGIE PER LTECNOLOGIE PER L’’ADEGUAMENTO ADEGUAMENTO SISMICOSISMICO
Giorgio SerinoGiorgio SerinoUniversitUniversitàà degli Studi di Napoli Federico IIdegli Studi di Napoli Federico IIDipartimento di Ingegneria StrutturaleDipartimento di Ingegneria Strutturale
RERETE DEI TE DEI LLABORATORI ABORATORI UUNIVERSITARI DI NIVERSITARI DI IINGEGNERIA NGEGNERIA SSISMICAISMICA
11°° Workshop di CoordinamentoWorkshop di Coordinamento
Progetto ReLUISProgetto ReLUIS--DPC 2010DPC 2010--20132013Trento, 7Trento, 7--8 Luglio 20118 Luglio 2011
ORGANIZZAZIONE DEL TASK IN ATTIVITAORGANIZZAZIONE DEL TASK IN ATTIVITA’’
ATTIVITAATTIVITA’’ 1 1 –– Adeguamento e miglioramento sismico delle costruzioni Adeguamento e miglioramento sismico delle costruzioni esistenti tramite isolamento sismico, incluso pile da esistenti tramite isolamento sismico, incluso pile da ponte con isolamento sismicoponte con isolamento sismico(Responsabili: A. De Luca, D. Cardone)
ATTIVITAATTIVITA’’ 2 2 –– Sviluppo di nuovi dispositivi di isolamentoSviluppo di nuovi dispositivi di isolamento(Responsabili: M. Spizzuoco, D. Foti)
ATTIVITAATTIVITA’’ 4 4 –– Manuale con linee guida per la progettazione dei sistemi Manuale con linee guida per la progettazione dei sistemi dissipativi di tipo passivo dissipativi di tipo passivo (Resp.: V. Gattulli, S. Sorace)
ATTIVITAATTIVITA’’ 5 5 –– Integrazione fra i sistemi di controllo semiIntegrazione fra i sistemi di controllo semi--attivo e quelli attivo e quelli di monitoraggio ed early warningdi monitoraggio ed early warning(Responsabili: A. Occhiuzzi, F. Ponzo)
ATTIVITA'
R01_
UNIN
A_SE
R02_
UNIB
AS
R03_
UNIN
A_DL
E01_
UNIP
G
E02_
UNIC
AL
E03_
UNIU
D
E04_
UNIS
A
E05_
UNIC
AM
E06_
UNIB
O
E07_
POLIB
A
E08_
POLIM
I
E09_
UNIP
ARTH
E10_
UNIA
Q RESPONSABILE ATTIVITA'
ATTIVITA' 1 - Adeguamento e miglioramento sismico delle costruzioni esistenti tramite isolamento sismico (include pile da ponte con isolamento sismico)
X X X X X X X x x X DE LUCA / CARDONE
ATTIVITA' 2 - Sviluppo di nuovi dispositivi di isolamento, anche a basso costo X X X X X X X SPIZZUOCO /
FOTI
ATTIVITA' 3 - Pile da ponte con isolamento sismico X X X X X ?
ATTIVITA' 4 - Manuale con linee guida per la progettazione dei sistemi dissipativi di tipo passivo X X X X X X X X X X GATTULLI /
SORACE
ATTIVITA' 5 - Integrazione fra i sistemi di controllo semi-attivo e quelli di monitioraggio ed early warning X X X X OCCHIUZZI /
PONZO
N.B. L’Attività 3 è stata inglobata nell’Attività 1 a seguito della riduzione del 15% del budget a disposizione e vede prevalentemente impegnate le sole Unità di Ricerca E06_UNIBO e E09_UNIPARTH.
ORGANIZZAZIONE DEL TASK IN ATTIVITAORGANIZZAZIONE DEL TASK IN ATTIVITA’’
IL NUOVO PROGETTO RELUIS IL NUOVO PROGETTO RELUIS –– Task 2.3.2Task 2.3.2
ATTIVITAATTIVITA’’ SVOLTE NEL 1SVOLTE NEL 1°° ANNOANNO
ATTIVITAATTIVITA’’ 1 1 –– Adeguamento e miglioramento sismico delle costruzioni Adeguamento e miglioramento sismico delle costruzioni esistenti tramite isolamento sismico: esistenti tramite isolamento sismico:
•• studio di metodologie operative standard per inserimento di studio di metodologie operative standard per inserimento di sistemi di isolamento alla base di edifici esistenti in muraturasistemi di isolamento alla base di edifici esistenti in muratura
•• studio parametrico tramite NTHA della risposta sismica di struttstudio parametrico tramite NTHA della risposta sismica di strutture a ure a comportamento inelastico isolate sismicamente e casi di studiocomportamento inelastico isolate sismicamente e casi di studio
•• analisi non lineare di strutture in c.a. isolate alla base e valanalisi non lineare di strutture in c.a. isolate alla base e valutazione utazione degli effetti prodotti da terremoti degli effetti prodotti da terremoti ““nearnear--faultfault”” sulla risposta dinamicasulla risposta dinamica
•• definizione di criteri di ottimizzazione delle prestazioni di isdefinizione di criteri di ottimizzazione delle prestazioni di isolatori a olatori a pendolo in funzione di diversi coefficienti di attrito delle suppendolo in funzione di diversi coefficienti di attrito delle superfici di erfici di scorrimento, e determinazione di abachi e tabelle per i progettiscorrimento, e determinazione di abachi e tabelle per i progettististi
•• studio di modelli on scala di strutture controllate studio di modelli on scala di strutture controllate sismicamente accoppiando isolamento e TMDsismicamente accoppiando isolamento e TMD
OGGETTO SPECIFICOStudio di metodologie operative standard per inserimento di sistemi di isolamento alla base di edifici esistenti in muratura
•Individuazione di filiere operative per l’inserimento dei dispositivi con particolare focalizzazione sugli aspetti costruttivi di ciascuna fase :
- accesso alla sottostruttura - lavorazioni preliminari- esecuzione del distacco- esecuzione degli alloggiamenti- installazione- lavorazioni successive- soluzioni di continuità
Attività 1. Adeguamento e miglioramento sismico delle costruzioni esistenti tramite isolamento sismico
5Task 2.3.2 E1-UNIPG Università di Perugia - Marco MEZZI
Procedure di taglio delle murature
Procedure generali di intervento
Procedure di installazione per scale/ascensori
Aspetti progettuali
Unità di Ricerca E1 - Università di PerugiaResp. Marco Mezzi
OGGETTO SPECIFICOStudio di metodologie operative standard per inserimento di sistemi di isolamento alla base di edifici esistenti in muratura
•Sviluppo di metodologie semplici per la definizione delle soglie di isolamento ottimali, in funzione della tipologia, dei dispositivi impiegabili e dei meccanismi di collasso della sovrastruttura.
•Valutazioni di compatibilità economica.
Attività 1. Adeguamento e miglioramento sismico delle costruzioni esistenti tramite isolamento sismico
6Task 2.3.2 E1-UNIPG Università di Perugia - Marco MEZZI
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Unrelevant Moderate Medium Relevant Severe COLLAPSE
Exce
edin
g pr
obab
ility
(%)
Damage level
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Unrelevant Moderate Medium Relevant Severe COLLAPSE
Retr
ofitt
ing c
ost
(€/m
2 )
Damage level
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Unrelevant Moderate Medium Relevant Severe COLLAPSE
Dow
ntim
e (y
ears
)
Damage level
0100200300400500600700800900
1000
Unrelevant Moderate Medium Relevant Severe COLLAPSE
Num
ber o
f inj
ured
Damage level
Lightly
Severely
Unità di Ricerca E1 - Università di PerugiaResp. Marco Mezzi
In presenza di edifici esistenti è sempre possibile, almeno in linea teorica, conseguire l’adeguamento sismico dell’edificio garantendo un comportamento
elastico della sovrastruttura
Dis
FesFis
Fiso<Fes
Si possono accettare plasticizzazioni in sovrastruttura isolate sismicamente?
1) Spostamenti (Dis) non compatibili con:- caratteristiche tecnologiche degli IS;- Possibili edifici adiacenti.
2) Necessità di diffusi rafforzamenti locali (FRP, DIS CAM, incamiciature, ecc…)
CRITICITA’ DELL’ADEGUAMENTO CON IS
TASK 2.3.2 – UNIBAS - ISOLAMENTO SISMICO
TASK 2.3.2 – UNIBAS - ISOLAMENTO SISMICO
STUDIO PARAMETRICO TRAMITE NTHA DELLA RISPOSTA SISMICA DI STRUTTURE A COMPORTAMENTO INELASTICO ISOLATE SISMICAMENTE
Prototipi di edifici a telaio in c.a. differenti per numero di piani (Np=2,4,6,8) ed
epoca di costruzione (pre-84 e post-84)
1piano
Np pianims
m0
α= Fy/W = 0.05,0.10,0.15,0.20; rs = 3 ÷ 6%
Kis
Dis
ξ = 10 ÷ 20%
K2
K1Kis
DisDy
r = K2/K1 = 5 ÷ 15%ξeq= 15 ÷ 25%
W/Rμfr·W Kis
Dis
μfr = 2 ÷ 5%R = 1 ÷ 9 m
LRB FPB HDRB
...
Tfb = λ Np/10
I°modello:Plastic-Wen
II°modello:Takeda degradante (tipo pivot)
INPUT SISMICO: set di 3 accelerogrammi artificiali + 4 naturali (da EC8_B)
a(t)
expFy exp=1
exp=2
r·k
kk
(a) thin
Modellazione isolamento Modellazione sovrastruttura
(b) fat
Pre-84 buildings
Post-84 buildings
LRB
HD
RB
FPS
Global ductility demand (μ) vs.
Strength reduction factor (β)
Pre-84 buildings with α = 10%, r = 3% ; PGA = 0.35g
TASK 2.3.2 – UNIBAS - ISOLAMENTO SISMICO
UR UNINA – DIST_DL: First year Activities
Application of base isolation to a case study:• Residential building (Common typology in Italy)
1st step: Analysis of fixed base structure
• Time history analyses (4 groups of
accelerograms)• Assessment of the seismic vulnerability
2nd step: Design and analyses of base
isolation system with HDRB and FPS
• Time history analyses
• Seismic response evaluation
• Comparison with the 1st step results
“Base Isolation and in-Parallel Dissipation”: BIPD“Base Isolation and in-Parallel Dissipation”: BIPD
“Base Isolation and in-Parallel Sliding”: BIPS“Base Isolation and in-Parallel Sliding”: BIPS
“Base Isolation and in-Series Sliding”: BISS“Base Isolation and in-Series Sliding”: BISS
1° Workshop, Progetto DPC/ReLUIS 2010-2013, Trento, 7-8 luglio 2011 Università della Calabria, Alfonso Vulcano e Fabio Mazza
EDIFICIO IN C.A. PROGETTATO CON DIVERSI SISTEMI DI ISOLAMENTO ALLA BASE
STORIE TEMPORALI PER DIVERSI SISTEMI DI ISOLAMENTO ALLA BASE (Terremoto di Chi-Chi, Taiwan)
1° Workshop, Progetto DPC/ReLUIS 2010-2013, Trento, 7-8 luglio 2011 Università della Calabria, Alfonso Vulcano e Fabio Mazza
SPOSTAMENTO ORIZZONTALE DEL SISTEMA DI ISOLAMENTO
0 5 10 15 20 25 30Time (s)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Max
. iso
lato
rho
rizon
tal d
ispl
acem
ent (
m) Chi-Chi
earthquake(TCU068: E-O+Vert.components) ξD=0
ξD=0.1ξD=0.3ξD=0.5
BIPD(γtot,u=7.5)
BI (γtot,u=7.5)
αK0=800
0 5 10 15 20 25 30Time (s)
0
2
4
6
8
10
Max
. duc
tility
dem
and
Chi-Chi earthquake(TCU068: E-O+Vert.components)
ξD=0
ξD=0.1ξD=0.3ξD=0.5
BIPD (γtot,u=7.5)
BI (γtot,u=7.5)
αK0=800
0 3 6 9 12 15Time (s)
0
2
4
6
8
Max
. duc
tility
dem
and Chi-Chi earthquake
(TCU068: E-W+Vert. components)αK0=800
αs=0
αs=1/4αs=1/2αs=3/4
BIPS (σtu=0)
BI (γtot,u=7.5)
0 3 6 9 12 15Time (s)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Max
. iso
lato
r ho
rizon
tal d
ispl
acem
ent (
m) Chi-Chi earthquake
(TCU068: E-W+Vert. components)
αs=0
αs=1/4αs=1/2αs=3/4
BIPS (σtu=0)
BI (γtot,u=7.5)
αK0=800
0 3 6 9 12 15Time (s)
0
2
4
6
8
Max
. duc
tility
dem
and Chi-Chi earthquake
(TCU068: E-W+Vert. components)
αK0=800
αs=0
αs=1/4αs=1/2αs=3/4
BISS(γtot,u=7.5)
BI (γtot,u=7.5)
0 3 6 9 12 15Time (s)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Max
. iso
lato
r ho
rizon
tal d
ispl
acem
ent (
m) Chi-Chi earthquake
(TCU068: E-W+Vert. components)
αs=0
αs=1/4αs=1/2αs=3/4
BISS(γtot,u=7.5)
BI (γtot,u=7.5)
αK0=800
Struttura BIPDStruttura BIPD
Struttura BIPDStruttura BIPD
Struttura BIPSStruttura BIPS Struttura BISSStruttura BISS
Struttura BISSStruttura BISSStruttura BIPSStruttura BIPS
RICHIESTA DI DUTTILITÀ DELLA SOVRASTRUTTURA
13
(1) Adeguamento e miglioramento sismico delle costruzioni esistenti tramite isolamento sismico (con estensione a casi di edifici di nuova realizzazione)
Attività in corso
(a) Definizione di criteri di ottimizzazione delle prestazioni degli isolatori a pendolo in funzione di diversi coefficienti di attrito delle
superfici di scorrimento, e determinazione di abachi e tabelle di pronto uso per i progettisti
Isolatori pluri-superficie (a comportamento “adattivo”) esaminati
- A doppia superficie (Double Concave Friction Pendulum – DFP, Fenz and Constantinou 2006)
Progetto Reluis-DPC II 2009-2012 – Task 2.3.2Sintesi primo anno – UR Udine
14
Isolatori pluri-superficie (a comportamento “adattivo”) esaminati
- A tripla superficie (Triple Concave Friction Pendulum – TFP, Fenz and Constantinou 2008)
4132
4132
RRRR =<=<<= μμμμ
Progetto Reluis-DPC II 2009-2012 – Task 2.3.2Sintesi primo anno – UR Udine
15
Attività in corso
(b) Isolatori TFP
- Definizione e messa a punto di un modello agli elementi finiti mediante elementi di librerai di SAP2000NL:
3 elementi Friction Pendulum in serie2 coppie di elementi Gap2 coppie di elementi Rigid
- Validazione del modello mediante confronto con i risultati di analisi dinamiche non lineari, condotte per integrazione diretta delle equazioni del moto attraverso il
solutore di MatLab.
( )( )[ ]( )( )[ ]( )( )[ ]
⎪⎪⎪⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪⎪⎪⎪
⎨
⎧
+⋅−=
+⋅−=
+⋅−=
=++−+=−+−−−+−+
=−+−−−++
33332
3
22222
2
11111
1
33323333
32332332212222
2122122111111
1
1
10)(
0)()(0)(
xZxsignZAU
Z
xZxsignZAU
Z
xZxsignZAU
Z
FZPxxkxmFFZPxxkZPxxkxm
FFZPxxkZPxkxm
y
y
y
dr
drdr
drdr
&&
&&
&&
&&
&&
&&
βγ
βγ
βγ
μμμ
μμ
η
η
η
Progetto Reluis-DPC II 2009-2012 – Task 2.3.2Sintesi primo anno – UR Udine
16
Attività in corso
(b) Isolatori TFP
- Individuazione della combinazione ottimale dei coefficienti d’attrito μ1 e μ4 per i dispositivi TFP
Procedura concepita con l’obiettivo di massimizzare lo smorzamento viscoso equivalente per differenti valori del periodo d’isolamento, una volta fissati i valori dei raggi di curvatura delle 4 superfici e dei coefficienti di attrito di quelle interne
Progetto Reluis-DPC II 2009-2012 – Task 2.3.2Sintesi primo anno – UR Udine
TASK 2.3.2 – U.R. 04 University of Salerno, Prof. Bruno Palazzo
K1
M1
K2
M2
K3
M3
K4
M4
K5
M5
K6
M6
Kis
Mis mT
kT
cT
ω (rad/sec)
BI&TMD system (Top to isolated base relative displacement transfer function)
BI system (Top to isolated base relative displacement transfer function)
Magnitude
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
The BIS&TMD hybrid control systems on the one hand preserves the superstructure, through the isolation level which “filters” the upward transmission of seismic input, and on the other hand, protects the isolation itself from “unfavorable” input through the application of tuned mass damping which acts as narrow band filter.
Base Isolation & Tuned Mass Damping
(Palazzo, Petti 1994)
TASK 2.3.2 – U.R. 04 University of Salerno, Prof. Bruno Palazzo
Modelli in scala
Frequency Range 0 – 20 HzMaximum displacement
Maximum Velocity 0,84 m/sMaximum Acceleration
Maximum Load
Base Isolation & Tuned Mass Damping
(Palazzo, Petti 1994)
TASK 2.3.2 – U.R. 04 University of Salerno, Prof. Bruno Palazzo
Spettri di spostamento relativo livello isolato
Spettri di accelerazione assoluta sovrastruttura
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40
10
20
30
40
50
60
70
T [s]
Dis
p [c
m]
BIS BIS&TMD
ANKARA 0535X
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
T [s]
Acc
. [g
]
BIS BIS&TMD
ANKARA 0535X
Base Isolation & Tuned Mass Damping
(Palazzo, Petti 1994)
Sperimentazione su modelli in scala
ATTIVITAATTIVITA’’ 2 2 –– Sviluppo di nuovi dispositivi di isolamentoSviluppo di nuovi dispositivi di isolamento: : •• sviluppo di appoggi strutturali con funzioni antisismiche leggersviluppo di appoggi strutturali con funzioni antisismiche leggeri e a i e a
basso costo in gomma riclicata con rinforzo in FRPbasso costo in gomma riclicata con rinforzo in FRP•• studio di dispositivi di isolamento/dissipazione semplici ed a bstudio di dispositivi di isolamento/dissipazione semplici ed a basso asso
costo da inserire in sistemi costruttivi prefabbricati lineari bcosto da inserire in sistemi costruttivi prefabbricati lineari basati su asati su dispositivi ad attrito/scorrimento/plasticizzazione di elementi dispositivi ad attrito/scorrimento/plasticizzazione di elementi metallici da adattare alla linee produttive esistentimetallici da adattare alla linee produttive esistenti
•• sviluppo, caratterizzazione e validazione di materiali autosviluppo, caratterizzazione e validazione di materiali auto--lubrificanti lubrificanti con proprietcon proprietàà ottimali per isolamento con superfici di scorrimentoottimali per isolamento con superfici di scorrimento
•• sviluppo di un isolatore costituito da strati di gomma su cui rosviluppo di un isolatore costituito da strati di gomma su cui rotolano tolano cilindri in acciaio (RLRB); analisi numeriche e sperimentali su cilindri in acciaio (RLRB); analisi numeriche e sperimentali su dissipatori in alluminio ed acciaiodissipatori in alluminio ed acciaio
•• analisi FEM al collasso di HDLRB per lanalisi FEM al collasso di HDLRB per l’’ottimizzazione della ottimizzazione della progettazione degli stessiprogettazione degli stessi
IL NUOVO PROGETTO RELUIS IL NUOVO PROGETTO RELUIS –– Task 2.3.2Task 2.3.2
ATTIVITAATTIVITA’’ SVOLTE NEL 1SVOLTE NEL 1°° ANNOANNO
P.E. 2009-2012 – Task 2.3.2 - Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l’adeguamento sismico
Sviluppare appoggi strutturali con funzioni antisismiche A BASSO COSTO e LEGGERI realizzati in gomma riciclata e rinforzati con FRP per applicazioni in edifici in particolare in paesi invia di sviluppo.
Pneumatici usati
Rubber factory leftovers
SBR
Styr
ene
Bu
tad
ien
e R
ub
ber
Legante poliuretanico+
EPDM Ethylene Propylene Diene Monomer
fib
ragr
anu
li
Granuli di EPDM nero Granuli di EPDM grigio
+
Prodotto finale
L’IDEA DI BASE
P.E. 2009-2012 – Task 2.3.2 - Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l’adeguamento sismico
Compression test
250 mm x 250 mm
Bearing-03-glass: the sample consists of alternated three GFRP layers and two recycled rubber layers ( 30 mm).Polverino-03-glass: it is the same as the bearing-03-glass but the elastomeric component is made of polverino.Polverino-04-glass: the sample consists of alternated four GFRP layers and three recycled rubber layers ( 20 mm ).Polverino-07-glass: the sample, which is made of polverino and GFRP, is obtained considering a superposition of 6 alternated layers of polverino layer (10 mm ) and GFRP fabric.Polverino-04: it is the same as polverino-04-glass but the reinforcement is made of carbon FRP.
Test [kN] [kipf]
1 P1 15.6 3.51
P2 63 14.162 P1 31 6.97
P2 125 28.13 P1 46.9 10.54
P2 188 42.264 P1 63 14.16
P2 250 56.25 P1 78.1 17.55
P2 313 70.366 P1 94 21.13
P2 375 84.3
Experimental loads
P.E. 2009-2012 – Task 2.3.2 - Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l’adeguamento sismico
Results of compression testsThe effect of the rubber compound. In the specific case differences are not so strong the selected rubber compounds are characterized by the same value of density, which is a very key parameter for rubber properties (as revealed by tests on rubber,previously described).
the effect of the shape factor. Considering the same total rubber thickness a larger shape factor corresponds to more reinforcement layers and consequently to higher vertical stiffness values, especially for higher stress levels.
the effect of the reinforcement: it is clear that the carbon glass reinforcement can double the vertical stiffness value for the highest stress level if compared with the value obtained in case of glass reinforcement.
P.E. 2009-2012 – Task 2.3.2 - Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l’adeguamento sismico
Shear test
Fv = carico verticale
Three different values of mean pressure: 1 Mpa (62.5kN) and 2 Mpa (125 kN) and 3 Mpa (186 kN).
Assuming Vxm=48 mm = 0.8 tr: The first one: +/- 12 mm, which corresponds to 0.25 Vxm (20%);The second one: +/- 24 mm, which corresponds to 0.50 Vxm (40%);The third one: +/- 36 mm, which corresponds to 0.75 Vxm.(60%)The last one: +/- 48 mm, which corresponds to Vxm (80%).
Polverino 07Pol
veri
no
03
P.E. 2009-2012 – Task 2.3.2 - Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l’adeguamento sismico
Shear test1) The higher the maximum shear displacement is the lower the horizontal stiffness is, while a light variation of damping properties is observed.
2) In case of low levels of vertical constant force on the sample the stick-slip phenomenon can occurs for high values of shear displacements. (This aspect is very important in the application of unbonded devices)
3) The higher the vertical load is the higher the horizontal stiffness is for the same value of shear displacement. This is not typical of rubber bearings; however it can be explained as a consequence of the presence of voids in recycled rubber (as observed in compression tests).
Task 2.3.2 E1-UNIPG Università di Perugia - Marco MEZZI 26
OGGETTO SPECIFICOStudio di dispositivi di isolamento a basso costo da inserire nell’ambito di sistemi costruttivi prefabbricati lineari
Unità di Ricerca E1 - Università di PerugiaResp. Marco Mezzi
Attività 2. Sviluppo di nuovi dispositivi di isolamento, anche a basso costo
SVILUPPO ATTIVITÀ INIZIALI•Ricerca documentale riguardante elementi strutturali e sistemi costruttivi simili−della normativa nazionale −della documentazione tecnica e commerciale−soluzioni costruttive
•Identificazione di schemi strutturali interessati dall'installazione−Definizione delle tipologie e schemi di montaggio
•Simulazioni delle conseguenze dell'inserimento di dispositivi suschemi tipici−Riduzione delle dimensioni strutturali−Prestazioni dei dispositivi−Impatto economico
Plenary meeting Task 2.3.2 – 8 July 2011
Motivation of the researchThe performance of seismic isolation systems employing flat or curved sliding elements depends on the properties of the self-lubricating materials of the sliding surfaces. A key element is the choice of the optimal value of the coefficient of friction. Large values of friction provide high damping capacity, but high stiffness, and promote huge generation of heat and increase in temperature at the sliding interface.
Objectives of the researchGoal: development, characterization and validation of self-lubricating materials with optimal
properties for sliding isolation systems
Stepstones:(a) database of properties of current self-lubricating materials and investigation of the relationship between
friction and physical – mechanical properties;(b) development and characterization of novel frictional materials;(c) validation of the novel frictional materials though prototype tests on real isolation systems
Research project Development, characterization and validation of frictional materials for sliding isolation systems(within task 2.3.2 of ReLUIS-2 project, activity 2)
RU : E08_POLIMIRU : E08_POLIMI--DISDISResearch project: Development, characterization and validation oResearch project: Development, characterization and validation of frictional materials for sliding f frictional materials for sliding
isolation systemsisolation systems
Plenary meeting Task 2.3.2 – 8 July 2011
Activities and results of the first year(1) Testing and characterization of current self-lubricating materials in sliding bearings; investigation of the
dependency of friction coefficient on contact stress, velocity, ambient temperature and properties of the partner surface; development of a database of properties
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0 50 100 150p [MPa]
μ [−]
PA6PVDFPETPTFEUHMWPE
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0p / p Y
μ/μY [−]PA6PVDFPETPTFEUHMWPE
Influence of contact stress
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
-40 -20 0 20 40 60T [°C]
μ [−]PA6POMPTFEPVDFUHMWPEPET
Influence of temperature
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0 20 40 60 80 100v [mm/s]
μ [−]
PVDFUHMWPEPOMPETPA6
Influence of velocity
(2) Investigation of relationship between friction and physical – mechanical properties of self-lubricating materials; development of mechanical models of adhesive friction
( )
⎪⎪
⎩
⎪⎪
⎨
⎧
=
μμ
=μ
Y
Y
ppp
p
21 μ+
σ=
Cp Y
Y
Unified models relating adhesive friction to yield pressure and modulus
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0 1000 2000 3000 4000 5000Elastic modulus [MPa]
ϑ dyn
[-]
polished
mirror finished
PTFE UHMWPE
PET
POM
PA6
PA66
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0 1000 2000 3000 4000 5000Elastic modulus [MPa]
ϑ dyn
[-]
polished
mirror finished
PTFE UHMWPE
PET
POM
PA6
PA66
μ [−]
RU : E08_POLIMIRU : E08_POLIMI--DISDISResearch project: Development, characterization and validation oResearch project: Development, characterization and validation of frictional materials for sliding f frictional materials for sliding
isolation systemsisolation systems
Plenary meeting Task 2.3.2 – 8 July 2011
(3) Development and validation of an experimental methodology for small scale testing of self-lubricating materials
(4) Development of an experimental methodology for large scale testing of seismic sliding isolators
Friction tester at Politecnico Tests on curved surface sliders (CSS) Hysteretic force–deflection plot of CSS
(5) Analyses to investigate the thermal state of sliding isolators due to frictional heating
-2000
-1000
0
1000
2000
-0.30 -0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20 0.30Sx [m]
Fx [kN]
RU : E08_POLIMIRU : E08_POLIMI--DISDISResearch project: Development, characterization and validation oResearch project: Development, characterization and validation of frictional materials for sliding f frictional materials for sliding
isolation systemsisolation systems
D. FOTI – ISOLATORI A ROTOLAMENTO RLRB (ROLLER LAYER RUBBER BEARINGS)
IMPOSTAZIONE ANALITICA DEL MODELLO TEORICO.
- Analisi statica del dispositivo: strato in gomma e singolo cilindro in acciaio
- Analisi dinamica: individuazione dei parametri fondamentali della caratterizzazione
Isolatore costituito da strati di gomma su cui rotolano cilindriin acciaio: RLRB
Rendering preliminare dell’RLRB con i cilindri che rotolano secondo due direzioni perpendicolari
RENDERING PRELIMINARE DEGLI ISOLATORI RLRB
NUOVA GEOMETRIA DEL DISPOSITIVO
Si è supposta una curvatura del solo cuscinetto in gomma solidarizzato a piastre piane di appoggio dell’isolatore alla fondazione, Il raggio di curvatura deve essere tale da consentire il ricentraggio della struttura al termine dell’eccitazione sismica.
D. FOTI – ISOLATORI A ROTOLAMENTO RLRB (ROLLER LAYER RUBBER BEARINGS)
SVILUPPI FUTURI
-Realizzazione e caratterizzazione dei dissipatori da 80 kN e da 100 kN, sia con che senza elemento dissipante in alluminio;- RLRB: Terminare l’analisi teorica-numerica;- RLRB: Iniziare la progettazione e realizzazione del prototipo.
PIASTRA IN ACCIAIO
STRATO IN GOMMACILINDRI IN ACCIAIO
SCHEMA DELLA CONFIGURAZIONE GEOMETRICA DEL RLRB
D. FOTI – DISSIPATORI IN ALLUMINIO E ACCIAIO
ATTIVITA’ DEL PRIMO ANNO DI RICERCA:
Dissipatore in alluminio e acciaio da 40 kN
Ciclo di isteresisperimentali
Confronto cicli di isteresi 20kN e 40kN
Confronto cicli di isteresinormalizzati
D. FOTI – DISSIPATORI IN ALLUMINIO E ACCIAIO
Dissipatori senza elemento centrale in alluminio.A) 20 kN; B) 40 kN.
A)A)
B)
B)
Confronto cicli di isteresi 20kN e 40kN senza alluminio
Curve caratteristiche dispositivi con e senza
alluminio
Parametric Finite Elements Analyses on Rubber devices:
• Global behavior (F-δ) curves;
• Local behavior Stress distribution/failure modes
Global rubber thickness te= 265 ÷ 65 mm
Diameter = cost = 400 mm; Primary Shape factor(S1) fixed (= 20)
Rubber Layers t = 5 mm
Steel shims thickness ts = 2 mm
External steel plates thicknes tst = 20 mm
Rubber Layers number ne = 53 ÷ 13
Secondary Shape parameter S2 =1.51 ÷ 6.15
Vertical pressure p =6 ;10 ;15 MPa
Horizontal displacement (up to 500 %)
UR UNINA – DIST_DL: First year Activities
GEOMETRY
Rubber-steel adhesion failure
DEBONDING
BUCKLING
Generally for slender devices
STEEL SHIMS FAILUREStresses greater than yelding limit
CAVITATION
Hydrostatic field of stresses
Complete loss of shear stiffness
Growth of micro-voids leading to rubber collapse
Loss of axial (and lateral)stiffness
Stiffness and resistance reduction
UR UNINA – DIST_DL: First year Activities
GLOBAL
LOCAL
S2 S2 S2
ATTIVITAATTIVITA’’ 4 4 –– Manuale con linee guida per la progettazione dei sistemi Manuale con linee guida per la progettazione dei sistemi dissipativi di tipo passivodissipativi di tipo passivo: :
•• studio parametrico tramite NTHA finalizzato alla valutazione deistudio parametrico tramite NTHA finalizzato alla valutazione deifattori di struttura da utilizzare nella progettazione di edificfattori di struttura da utilizzare nella progettazione di edifici in c.a. i in c.a. dotati di sistemi di dissipazione di tipo istereticodotati di sistemi di dissipazione di tipo isteretico
•• valutazione del rapporto di smorzamento viscoso equivalente che valutazione del rapporto di smorzamento viscoso equivalente che tenga conto delltenga conto dell’’energia dissipata nei controventi dissipativienergia dissipata nei controventi dissipativi
•• indicazioni tecniche e procedure di progetto per lindicazioni tecniche e procedure di progetto per l’’adeguamento di adeguamento di edifici in c.a. nonedifici in c.a. non--duttili esistenti, attraverso sistemi di dissipazione duttili esistenti, attraverso sistemi di dissipazione
•• sviluppo di casi studio per la redazione del manuale di progettasviluppo di casi studio per la redazione del manuale di progettazionezione
IL NUOVO PROGETTO RELUIS IL NUOVO PROGETTO RELUIS –– Task 2.3.2Task 2.3.2
ATTIVITAATTIVITA’’ SVOLTE NEL 1SVOLTE NEL 1°° ANNOANNO
•• sviluppo di semplici procedure di progetto per sistemi di sviluppo di semplici procedure di progetto per sistemi di dissipazione da introdurre tramite accoppiamento di dissipazione da introdurre tramite accoppiamento di strutture adiacenti (Facoltstrutture adiacenti (Facoltàà di Ingegneria de Ldi Ingegneria de L’’Aquila)Aquila)
TASK 2.3.2 – UNIBAS - DISSIPAZIONE DI ENERGIA
Analisi parametricaAnalisi parametricaAnalisi parametrica
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sa (a/g)
d(m)
1_3s 1_4s 1_5s2_3s 2_4s 2_5s3_3s 3_4s 3_5s4_3s 4_4s 4_5s
Modellazione con software commerciale CDS www.stsweb.com
Analisi statica non lineare strutture di partenza
Modelli strutture con controventi dissipativi
i) 4 valori di capacità di duttilità della struttura (μs 1.0; 1.15; 1.3; 1.5) ii) 3 valori di duttilità di progetto dei controventi dissipativi (μC 4; 8; 12)
• 12 tipologie strutturali : 4 forme in pianta (rettang., ad L, a croce), 3 num. di piani (ns = 3, 4, 5) • 2 disposizioni di controventi dissipativi: a V rovescia (V) e a diagonale (X);• 12 combinazioni di parametri di progetto dei controventi dissipativi:
Totale 288 casi
( )**** /,/,,,),( yCfscssif FFTTnCTqq μμμ ⋅=Fattore q per strutture con controventi dissipativiFattore q per strutture con Fattore q per strutture con controventi dissipativicontroventi dissipativi
Fattore di struttura baseFattore di struttura baseFattore di struttura base coefficiente di incrementocoefficiente di incrementocoefficiente di incremento
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55μs
C
3s 4s 5s
1X-mc4 1X-mc8 1X-mc122X-mc4 2X-mc8 2X-mc123X-mc4 3X-mc8 3X-mc124X-mc4 4X-mc8 4X-mc12
1X-ms1 1X-ms1.15 1X-ms1.3 1X-ms1.52X-ms1 2X-ms1.15 2X-ms1.3 2X-ms1.53X-ms1 3X-ms1.15 3X-ms1.3 3X-ms1.54X-ms1 4X-ms1.15 4X-ms1.3 4X-ms1.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
3 4 5ns
C
4mc 8mc 12mc
1X-ms1 1X-ms1.15 1X-ms1.3 1X-ms1.52X-ms1 2X-ms1.15 2X-ms1.3 2X-ms1.53X-ms1 3X-ms1.15 3X-ms1.3 3X-ms1.54X-ms1 4X-ms1.15 4X-ms1.3 4X-ms1.5
00.5
11.5
22.5
33.5
44.5
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9Tf*/ T*
C
3s 4s 5s
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4FC/Fy*
C
3s 4s 5s
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
C
Ccal
0%
20%
40%
60%
80%
100% nsFc/Fy*Tf* /T*ms
s4*y
C3*
*f
2s1cal nmFFm
TT
mmC ⋅+⋅+⋅+⋅= μ
Correlazione Lineare Confronto C misurato da Analisi statica non lineare con Ccal con la seguente
Regressione lineare (R2=0,97)
m4 m3 m2 m1
0.087 2.706 1.576 -1.218
TASK 2.3.2 – UNIBAS - DISSIPAZIONE DI ENERGIA
Controvento dissipativoControvento dissipativo
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2Vibration period (s)
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2
d max
,inel
/ d m
ax,e
l
ξe,DBF=25%; K*=2; d*=0.75; rDB=2.5%ξe,Jacobsenξe,proposed
FATTORE DI SMORZAMENTO VISCOSO EQUIVALENTE(modifica dell’espressione di Jacobsen)
TelaioTelaioSistema ad 1 grado di libertàSistema ad 1 grado di libertà
1° Workshop, Progetto DPC/ReLUIS 2010-2013, Trento, 7-8 luglio 2011 Università della Calabria, Alfonso Vulcano e Fabio Mazza
( )×2* *
K*C =0.34-0.17 K +0.12 K
( )× *d*C =0.282 1-d
( )×DBr DBC =0.06 0.05 -r
*DB FK = K K
* (DB) (F)y yd = d d
( ) ( )( )
( )
( ) ( )+ − − ⎛ ⎞+ −
+ − − + × −⎜ ⎟+ − + −⎝ ⎠= + +⎡ ⎤+ + −⎣ ⎦
DB
* * * * * * ** * * *
* * * *
* * * *
2DB DB
F DBDB DB(h)
DBF K* d* rF DB DB
1 K d* r K d 1 d 1 K d* r K dμ 1 K d r K d 11 K r K 2 1 K r K2ξ C C C
π μ 1 K d r K d μ 1
(F)F p yμ = d d
(DB)DB p yμ = d d
UNICAM - Objectives of the research unit
To provide technical indications to retrofit existing non-ductile r.c. buildings by means of dissipative systems - preliminary design criteria- reliability of simplified analysis methods (behaviour factors, equivalent damping)- feasibility problems (detailing and interaction with non-structural elements, positioning within the existing structure)
BRB- high energy absorption- low number of stable cycles
HDR-based devices- moderate energy absorption- very high number of stable cycles
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
-15 -10 -5 0 5 10 15 20
F/ F
y
δ / δy
modeltest
C1
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
-2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5
strain
Forc
e (k
N)
UNICAM - Selection of simplified method
Design method based on the non linear static analysis
0
1
2
3
4
5
6
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10Sd ( m )
Sa
(m/s
2)
. BRB
0
1
2
3
4
5
6
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10Sd ( m )
Sa
( m/s
2 )
HDR
Step 1
Step 2
Step 3
Step 4
Evaluation of the capacity curve of the bare structure
Definition of the equivalent 1Dof bracing system to meet design requirements
Definition of braces at each storey according to the first vibration mode
Definition of the floor configuration of braces
UNICAM - Effectiveness of simplified method
a) design methods based on non-linear S-dof analysis are sufficiently reliable;
b) the probabilistic distribution of the demand may strongly change after retrofit and thus the safety level obtained by dissipative braces requires deeper investigations
B1-3B1-2B1-1
B2-3B2-2B2-1
B3-3B3-2B3-1
5.49 m (18 ft) each span
C1-2C1-1 C1-4
C2-2 C2-1 C2-3 C2-4
C3-2C3-1 C3-3 C3-4
3.66 m3.66 m
3.66 mD-1
D-3
D-2
a)
C1-3
0 0.4 0.8 1.2 1.6 20
0.2
0.4
0.6
0.8
1
IM [ g ]
Pf
systemC1-2C1-3D-1
v=0.4
v=0.8
v=1.2
Two dimensional r.c. frame (designed for gravity loads only, no seismic detail)Construction of fragility curves of the system and the structural elements before and after the retrofit to evaluate the effect of the introduction of the dissipative braces
UNICAM - Selection of case studies
designed and built in 80s(L’Aquila)
35 /60
40/60
40/60
3 5/60 35 /6 0 35 /60
35 /60 35 /60 35/60 35 /60 35 /60
35/60
35/60
35/60
35/60
65/24
65/24
65/24
65/24
65/24
65/24
40 /60 40/60 40 /6 0 40 /6040/60
Two case studies are selected, among a number of existing r.c. structures, for the benchmark applications- regular in plane as well as in elevation to avoid specific problems- significant number of floors so that the dissipative braces may be conveniently used (seismic isolation is not convenient)
seismic action
seismic detailing
X
designed and built in 90s(L’Aquila)
√
capacity design
X
seismic action
seismic detailing
X
√
capacity design√
1. Verifica di una procedura per il dimensionamento di smorzatori viscosi
( ), 1 1L tot totc m N Nξ ω= ⋅ ⋅ ⋅ +
k
m
m
k
m
k
k
mk
m
u m
k
6
4u
5u
3u
u1
u2
2. Effetto combinato dato dalla dissipazione fornita da smorzatori viscosi e da quella ottenuta grazie al comportamento post elastico delle membrature
Strategie per la progettazione sismica delle strutture:(A) approccio tradizionale: massimizzazione delle capacità duttili della struttura (costi bassi, ma bassa efficienza)(B) approccio innovativo: minimizzazione dell’energia trasmessa dal sisma al sistema strutturale mediante smorzatori viscosi (alta efficienza, ma costi elevati)
Obiettivo: lo sviluppo di un sistema in grado di accoppiare gli aspetti migliori di entrambe le strategie: (A) l’economicità data dallo sfruttamento delle capacità duttili delle strutture, (B) l’efficienza data dall’utilizzo di sistemi di dissipazione viscosa aggiuntiva.
Si intende investigare i limiti dell’utilizzo congiunto della dissipazione viscosa da smorzatori aggiuntivi e della dissipazione isteretica nelle membrature. Si tratta di risolvere il nodo fondamentale nell’ingegneria sismica di quanta duttilità della struttura si può sfruttare quando si utilizzano smorzatori viscosi.
1.Determinare la relazione μμ--R R per sistemi ad alto smorzamento ξξ=30%.=30%.2.Determinare il fattore di riduzione delle forze RR (fattore di struttura qq) da applicare ad un edificio dotato di sistema di smorzamento3.Sviluppare una procedura semplificata per la progettazione sismica di edifici dotati di smorzamento sia viscoso (nei dispositivi) che isteretico (nelle membrature)
2. Effetto combinato dato dalla dissipazione fornita da smorzatori viscosi e da quella ottenuta grazie al comportamento post elastico delle membrature
fattore di struttura R R in funzione di μμ per sistemi SDOF con T=T=0,50,5.
3) R30 < R5
2) risultati in termini di valori medi su un analisi di 112 sismi
5) R30 / R5 ≈ 0,8
4) R30 più stabile di R5
1) criterio di ugual sicurezza = uguale domanda di duttilità
3. Sviluppo e messa a punto di un approccio di progettazione sismica innovativo mediante l’utilizzo di smorzatori di tipo isteretico
1. Identification of the multiple seismic performance objectives
2. Construction of the Structure “Objectives Curve”
3. Evaluation of the pushover curve of the Vertical-Resisting System (VRS)
4. Evaluation of the Δ pushover curve to be provided by the Horizontal-Resisting System (HRS)
δ
FF-δ target pushover curve
F
δ
F-δ VRS pushover curve
δ
F
F-δ Δ pushover curve (HRS pushover curve)
Bertero & BerteroEESD 2002
Calibrated-Shaped Braces
δy = 3.5 cmFy = 300 kNδu = 40cm
δy δu
F
2.39 m
4.88 m
β1
β2
d = 1m
α
40 cmFy
6 6 6 6 6 6
36
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
17,5
LRC LRC LRC LRC LRC LRC
ADEGUAMENTO ANTISISMICO EDIFICIO SCOLASTICO DI BISIGNANO (CS)
Epoca di costruzione: 1983. Normativa sismica: D.M. 3/3/1975. Zona sismica 2: C=0.07. Metodo delle T.A..
1° Workshop, Progetto DPC/ReLUIS 2010-2013, Trento, 7-8 luglio 2011 Università della Calabria, Alfonso Vulcano e Fabio Mazza
Confronto spostamento relativo dir. YStato Limite di salvaguardia della Vita (SLV)
Confronto spostamento relativo dir. YStato Limite di salvaguardia della Vita (SLV)
50
Progetto Reluis-DPC II 2009-2012 – Task 2.3.2Sintesi primo anno – UR Udine
(4) Manuale con linee guida per la progettazione dei sistemi dissipativi di tipo passivo
Casi di studio in corso ed in fase di completamento
xy x1
x2y1 y2
x1 and x2 alignments y1 and y2 alignments
Intermediate floor side Opposite side
51
VERIFICHE DI SICUREZZA E ADEGUAMENTO SISMICO DI EDIFICI RILEVANTI E STRATEGICI NELLA PROVINCIA DI FIRENZE – STATO DELL’ARTE E SOLUZIONI INNOVATIVE
Prof. Stefano Sorace - Isolamento alla base e dissipazione supplementare per la protezione sismica avanzata delle costruzioni
Ipotesi di interventi di adeguamento sismico mediante il sistema a controventi dissipativi includente i dispositivi fluido-viscosi pressurizzati
Edifici sede di Uffici della Regione Toscana – Firenze
Stato attuale
Ipotesi di progetto
52
0 5 10 150
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Re
γ0 5 10 150
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
Im
γ
METODI DI PROGETTO SEMPLIFICATI PER SISTEMI DI PROTEZIONE SISMICA
η = 0 ρρ = 6.66= 6.66
ACCOP. VISCOSO ACCOP. VISCOSO
2
ωωdd ξωξωβ = 2
β = 3β = 4
β = 2
β = 3β = 4
1 modo
2 modoP1 modo
2 modo
qp η qs
k c
k p k s
mp
T=0.4 secp T=2.1 secs
VARIAZIONE DELLA FREQUENZA SMORZATA E DELLO SMORZAMENTO PER DIFFERENTI VALORI DI ACCOPPIAMENTO VISCOSO γ E DEL RAPPORTO β FRA LE FREQUENZE DEGLI OSCILLATORI
53
Dissipazione in strutture adiacenti
Accoppiamento viscoso nonlineare
Accoppiamento rigido
SISTEMA DI ACCOPPIAMENTO DISSIPATIVO PER EDIFICIO A FACOLTA’ DI INGEGNERIA DELL’UNIVERSITA’ DELL’AQUILA
K Cf f
K Cf f
Modello Nonlineare di Maxwell per dissipatori viscosi
α
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−=
kFxCF&
&
54
CARATTERISTICHE DI PROGETTO DEI DISPOSITIVI VISCOSI NON LINEARICARATTERISTICHE DI PROGETTO DEI DISPOSITIVI VISCOSI NON LINEARI
Sulla base del valore di smorzamento ottimo, si èpotuto calcolare la curva di progetto di ogni
dispositivo
Le prove sperimentali devono garantire che il dispositivo prodotto abbia un comportamento
che si posiziona sulla curva rappresentata
Valore calcolato a partire dalla forza massima di progetto.
Valore calcolato a partire dalla velocità massima di progetto
55
EDIFICIO A DELLA FACOLTAEDIFICIO A DELLA FACOLTA’’ INGEGNERIA INGEGNERIA –– STATO DEI LAVORI 20STATO DEI LAVORI 20--0606--1111
TASK 2.3.2 – SVILUPPO ED ANALISI DI NUOVE TECNOLOGIE PER L’ISOLAMENTO E LA DISSIPAZIONE
UR Napoli “Parthenope”
OBJECTIVES OF THE RESEARCHOBJECTIVES OF THE RESEARCH
Activity 3 (Seismically isolated bridge piles)The UR “Parthenope” will contribute to the study and comparison of different isolation systems usable for bridges, also via experimental activities, aiming at the definition of rational criteria useful to select the most suitable solution for specific cases.
Activity 4 (Guidelines for the design of passive dissipative systems)The UR started its activity formalizing a procedure based on the state space representation of the dynamic system aimed at the optimal positioning and calibration of viscous damper. This and other numerical methods available in literature, having the same aim, will be compared one each other, discussed with the UR partners involved in the task, trying to arrive at the definition of shared criteria and operational procedure that can be suggested to professionals.
The UR “Parthenope” contributes to the activities No 3, 4, 5 of the Task 2.3.2
ATTIVITAATTIVITA’’ 5 5 –– Integrazione fra i sistemi di controllo semiIntegrazione fra i sistemi di controllo semi--attivo e quelli attivo e quelli di monitoraggio ed early warning: di monitoraggio ed early warning:
•• metodologie di attivazione di sistemi semimetodologie di attivazione di sistemi semi--attivi attraverso ricezione attivi attraverso ricezione di segnali da reti di monitoraggio strutturale o earlydi segnali da reti di monitoraggio strutturale o early--warning sismicowarning sismico
•• studio delle potenzialitstudio delle potenzialitàà di utilizzo combinato di tre diverse di utilizzo combinato di tre diverse tecnologie che condividono alcuni aspetti e strumenti: 1) sensortecnologie che condividono alcuni aspetti e strumenti: 1) sensori ed i ed elettronica necessaria per controllo SA, monitoraggio e SEW; 2) elettronica necessaria per controllo SA, monitoraggio e SEW; 2) possibile utilizzo di componenti condivise dai suddetti sistemipossibile utilizzo di componenti condivise dai suddetti sistemi
IL NUOVO PROGETTO RELUIS IL NUOVO PROGETTO RELUIS –– Task 2.3.2Task 2.3.2
ATTIVITAATTIVITA’’ SVOLTE NEL 1SVOLTE NEL 1°° ANNOANNO
TASK 2.3.2 – SVILUPPO ED ANALISI DI NUOVE TECNOLOGIE PER L’ISOLAMENTO E LA DISSIPAZIONE
UR Napoli “Parthenope”
OBJECTIVES OF THE RESEARCHOBJECTIVES OF THE RESEARCHThe UR “Parthenope” contributes to the activities No 3, 4, 5.
Activity 5 (Integration among semi-active control, monitoring and seismic early-warning systems)Exploring the combined use of the three different technologies, having some shared aspects and tools involved. 1) Accurate identification of sensors and electronics needed for SA control, monitoring and SEW. 2) The possible use of components shared by two or all the above systems is explored. 3) A laboratory testing campaign will be designed in order to experimentally highlight the feasibility and effectiveness of the proposed solutions, also in comparison with purely passive systems.
Variable dampers based on magnetorheological fluids can be used.They can be adjusted once, shortly before the incoming earthquake, according to a forecasted intensity measure provided by a seismic EW system.
Earthquake Seismic network Hosting structure
intensity measure by SEWS
calibration of MR device
59
BASILICA DI COLLEMAGGIO BASILICA DI COLLEMAGGIO –– MONITORAGGIO STRUTTURALE CON RETE MONITORAGGIO STRUTTURALE CON RETE DI SENSORI WIRELESS CON CAPACITADI SENSORI WIRELESS CON CAPACITA’’ DI ELABORAZIONE ONDI ELABORAZIONE ON-- BOARDBOARD
POSIZIONAMENTO DEI SENSORIPOSIZIONAMENTO DEI SENSORI
BASILICA DI S. MARIA DI COLLEMAGGIO BASILICA DI S. MARIA DI COLLEMAGGIO –– POSIZIONAMENTO SENSORI 20POSIZIONAMENTO SENSORI 20--0606--20112011
IL NUOVO PROGETTO RELUISIL NUOVO PROGETTO RELUIS
ATTIVITAATTIVITA’’ FUTURE PROGRAMMATEFUTURE PROGRAMMATE
• realizzazione di prototipi di isolatori per il proseguimento delle ricerche in corso
• realizzazione di campagne sperimentali sui prototipi di nuovi isolatori
• realizzazione di prove sperimentali su una semplice struttura isolata mediante l’impiego dei suddetti isolatori prototipo
• pubblicazione dei risultati scientifici
• redazione del manuale ad uso dei progettisti con numerosi casi applicativi
• realizzazione di riunioni di Attività, al fine di facilitare la collaborazione tra le singole unità di ricerca