Meccanismi ad amplificazione inerziale per la riduzione delle vibrazioni strutturali

L’uso degli smorzatori a massa accordata è ancora una pratica limitata nell’ingegneria civile, ma presenta degli innegabili vantaggi per la riduzione degli spostamenti all’atto sia di eventi sismici che per azioni dinamiche di minore entità; nel presente lavoro è stato studiato il comportamento di un sistema telaio-smorzatore, focalizzando l’attenzione sull’influenza che il tipo di oscillazione della massa aggiunta può avere rispetto al modello classico di mass damper; a questo proposito è stata applicata la teoria dei meccanismi ad amplificazione inerziale (IAM), valutando l’effetto dinamico sulla struttura e stimandone i benefici pratici e teorici. A livello di procedura, in riferimento ad un classico smorzatore TMD accordato secondo il metodo di Den Hartog, è stato ricavato un oscillatore IAM equivalente, ed al variare delle sue caratteristiche geometriche e di calibrazione in massa è stata valutata la risposta per eccitazione armonica alla base relativa alla frequenza di risonanza della struttura principale. Da quanto emerge dai risultati del calcolo agli elementi finiti, esiste effettivamente una distribuzione di masse che ottimizza il comportamento dinamico del dispositivo, questo in termini di una significativa riduzione della massa utile contro modesti incrementi di rigidezza rispetto al classico TMD. Questo è stato valutato sia per un sistema singolo che per sistemi accoppiati in parallelo, ed i risultati suggeriscono l’esistenza di una correlazione di progetto per i coefficienti di distribuzione delle varie masse oscillanti, questo in funzione della configurazione iniziale dell’oscillatore studiato e del rapporto in massa con la struttura principale. In definitiva, questo studio mostra come lo stesso effetto dinamico raggiunto dai classici smorzatori sia ottenibile impiegando masse minori, il che rappresenta un vantaggio sia pratico che economico.