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Taipei 101: analisi, interpretazione strutturale e modellazione numerica

Informazioni tesi

  Autore: Matteo Tavano
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2008-09
  Università: Università degli Studi di Bologna
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria civile e ambientale
  Relatore: Alessandro Marzani
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 82

L’ oggetto della presente dissertazione è il celebre grattacielo Taipei 101 situato a Taiwan. L’ obiettivo è quello di studiare il comportamento in vibrazione libera del Taipei 101 ed in particolare si intende fornire una stima dell'effetto benefico prodotto dal tuned mass damper (situato nella sommità del grattacielo) sulla risposta strutturale. Per poter effettuare tale studio si segue il classico approccio ingegneristico verso le strutture. Ossia, dopo una fase preliminare di studio approfondito sulla struttura portante del grattacielo, si procede con la costruzione del modello semplificato; in generale, essa è resa possibile da una serie di ipotesi e assunzioni circa il comportamento dei materiali costituenti la struttura, la geometria degli elementi e dei carichi, oltre che l’ intensità dei carichi stessi. Il passo successivo consiste nella discretizzazione della struttura, ovvero nel passaggio da un sistema continuo ad un sistema discreto ad N gradi di libertà, che consenta di arrivare ad una soluzione discreta. Sul modello discreto si effettua l’ analisi dinamica. Nella presente trattazione il problema dinamico viene affrontato dapprima con il procedimento della sovrapposizione modale e, in un secondo momento, con una tecnica numerica che, sfruttando l’ algoritmo di Newmark, procede all’ integrazione diretta delle equazioni del moto. Nel primo caso l'effetto smorzante del tuned mass damper è "spalmato" sull'intera struttura tramite smorzamento "alla Rayleigh", mentre nel secondo caso il tuned mass damper è modellato come un ulteriore grado di libertà per la struttura stessa. Pregi e difetti dei due metodi di modellazione del TMD sono evidenziati dal confronto tra i risultati ottenuti nei due casi.

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Anno Accademico 2008 - 2009 3  L’ oggetto della presente dissertazione è il celebre grattacielo Taipei 101 situato a Taiwan. Con la sua altezza di 508 metri il Taipei 101 è stato il grattacielo più alto del mondo fino al 2007, quando il Burj Dubai, peraltro ancora in fase di costruzione, raggiunse l’ altezza di 512 metri. Risulta abbasatanza facile immaginare come l’ approccio verso questo tipo di strutture richieda studi molto approfonditi e differenti rispetto a quelli che si eseguono su strutture o edifici di dimensioni normali. Basti pensare, per esempio, che per edifici così alti occorre un’ analisi molto particolare e accurata nei confronti degli effetti indotti sulla struttura dall’ azione del vento; a determinate altezze, infatti, le forti raffiche di vento possono provocare ampi spostamenti, i quali risultano certamente sconfortevoli per gli occupanti e possono causare danni agli elementi non strutturali. Per questo motivo spesso si ricorre a esperimenti effettuati direttamente su modellini in scala dei grattacieli. Inoltre, Taiwan è una zona soggetta a frequenti scosse sismiche, dunque anche da questo punto di vista l’ analisi deve essere condotta mediante opportuni modelli. L’ obiettivo di questa tesi è quello di studiare il comportamento in vibrazione libera del Taipei 101. Per poter effettuare tale studio si segue il classico approccio ingegneristico verso le strutture, o più in generale i sistemi, reali. Ossia, dopo una fase preliminare di studio approfondito sulla struttura portante del grattacielo, si procede con la costruzione del modello semplificato; in generale, essa è resa possibile da una serie di ipotesi e assunzioni circa il comportamento dei materiali costituenti la struttura, la geometria degli elementi e dei carichi, oltre che l’ intensità dei carichi stessi. Il passo successivo consiste nella discretizzazione della struttura, ovvero nel passaggio da un sistema continuo, cioè ad infiniti gradi di libertà, ad un sistema discreto ad N gradi di libertà, che consenta di arrivare a una soluzione discreta. Sul modello discreto, si effettua l’ analisi dinamica: questa consiste nell’ individuazione delle equazioni che governano il moto del sistema e nella risoluzione di tali equazioni ai fini della determinazione della risposta strutturale in termini di spostamenti e tempo di oscillazione. Tuttavia occorre

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Parole chiave

analisi modale
modello analitico
modello matematico
taipei 101
tuned mass damper
risposta strutturale
algoritmo di newmark

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