Miglioramento sismico di una ciminiera storica in muratura attraverso Tuned Mass Dumper (TMD)

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Allievo: ing. Sebastiano Ruscica
Tutor: ing. P.G. Crespi, ing. N. Longarini, ing. M. Zucca
Azienda: PEGASO INGEGNERIA s.r.l.

Master: Progettazione sismica delle strutture per costruzioni sostenibili a.a 2014/2015

La tesi ha avuto come oggetto la progettazione di un TMD per una delle due ciminiere storiche in muratura ubicate in un importante impianto industriale italiano. La ciminiera, alta 50m, è stata realizzata agli inizi del secolo scorso e presenta: una geometria  bi-canna fino a circa 40m ed una geometria monocanna negli ultimi 10 m. Per comprendere il comportamento dinamico della ciminiera è stato implementato un modello as built ad elementi finiti e sono state eseguite analisi lineari e non lineari. Nelle analisi non lineari è stato utilizzato un modello a fibre per la caratterizzazione della muratura alla quale è stato assegnato: un comportamento elasto-fragile in compressione e resistenza nulla a trazione. Dai risultati delle analisi lineari e non lineari sono stati  valutati i parametri caratteristici del TMD (massa, rigidezza e smorzamento) e, implementando il TMD nel FEM, è stato valutato il miglioramento strutturale sotto sisma (in termini di taglio alla base, momento alla base e spostamento in sommità). Parallelamente, tenendo conto della non linearità assegnata alla muratura e svolgendo un’analisi pushover in controllo di spostamento è stata ricavata la curva di capacità. Calcolando la rigidezza “fessurata” delle diverse sezioni della ciminiera (cioè l’abbattimento rispetto alla rigidezza elastica), per differenti punti della curva di capacità, è stato possibile valutare il punto limite di funzionamento del TMD. Oltre tale punto, il TMD non produce più benefici strutturali significativi. Quindi, noto il punto limite di funzionamento  del TMD,  è stato ricavato il corrispondente spostamento limite (in sommità) e si è valutata la percentuale del  sisma di norma per la quale tale spostamento limite si riscontra nel FEM (rappresentante la ciminiera con il TMD). I risultati mostrano che, tenendo conto della non linearità, la ciminiera senza TMD resisterebbe a circa il 40% del sisma di norma, mentre con il TMD resisterebbe a circa l’88% del sisma di norma (con uno  smorzamento equivalente, della ciminiera con il TMD, dell’ordine del 8.5%).

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da sinistra  a destra:  sezione di base, rappresentazione della geometria della ciminiera, curva di capacità

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