Algoritmi di controllo robusti per la protezione sismica delle costruzioni

A. Luigi Materazzi, Filippo Ubertini

Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Università di Perugia, Via G. Duranti 93, 06125 Perugia.

Sessione: Protezione passiva ed attiva

La protezione delle costruzioni nei confronti delle azioni dinamiche in generale ed in particolare dell'azione sismica mediante tecniche di controllo della risposta, costituisce un campo di studio promettente anche se ancora in fase di perfezionamento [1,2,3,4]. Certamente, tenendo conto dell'affidabilità richiesta a tali sistemi nelle applicazioni anti-sismiche, tecniche semi-attive o ibride sono da preferire rispetto a quelle attive [5]. Tra i vari aspetti di attualità, che mancano però di una sistemazione complessiva, occorre ricordare che le limitazioni fisiche degli azionamenti, intendendo con tale dizione il ritardo nell'azionamento, i limiti di forza degli attuatori e i limiti di corsa di eventuali organi mobili, possono comportare una significativa limitazione dell'efficacia dei sistemi di controllo, il danneggiamento degli attuatori e, nel caso di eventi estremi, la destabilizzazione della risposta dinamica.

In questo lavoro viene presentata una strategia di controllo della riposta che consente di tenere conto dei limiti fisici di funzionamento degli azionamenti direttamente nella legge di controllo. Tale approccio, basato sull'equazione di Riccati dipendente dallo stato [6], consente di incrementare la affidabilità complessiva del sistema. Dopo avere presentato la formulazione generale del metodo, applicabile ad una vasta gamma di sistemi di controllo per la protezione sismica delle costruzioni quali, ad esempio, sistemi ibridi e/o semi-attivi, se ne propone una applicazione numerica ad un caso di studio considerando diversi livelli di severità delle limitazioni fisiche.

References

[1] Yoshida, O., Dyke, S.J., "Seismic Control of a Nonlinear Benchmark Building Using Smart Dampers", ASCE Journal of Engineering Mechanics, 130(4), 386-392, (2004).

[2] Breccolotti, M., Gusella, V., Materazzi, A.L., "Active displacement control of a wind-exposed mast", Struct. Control Health Monit., 14(4), 557-575 (2007).

[3] Ubertini, F., "Prevention of suspension bridge flutter using multiple tuned mass dampers", Wind and Structures, 13(3), 235-256, (2010).

[4] Faravelli, L., Fuggini, F., Ubertini, F., "Toward a hybrid control solution for cable dynamics: theoretical prediction and experimental validation", Structural Control and Health Monitoring, 17(4), 386-403 (2010).

[5] Renzi, E., Serino, G., "Testing and modelling a semi-actively controlled steel frame structure equipped with MR dampers", Structural Control and Health Monitoring, 11, 189-221 (2004).

[6] Mracek, C.P., Cloutier, J.R., "Control designs for the nonlinear benchmark problem via the state-dependent riccati equation method", International Journal of Robust and Nonlinear Control, 401-433 (1998).