Mitigazione delle vibrazioni strutturali mediante Tuned Mass Damper

Negli ultimi anni, l'avanzamento delle tecniche costruttive ha permesso la costruzione di edifici sempre più alti, che devono affrontare problemi di vibrazioni e deformazioni causati da forze esterne come vento e terremoti. Una delle soluzioni più efficaci per mitigare questi problemi è il Tuned Mass Damper. Questo dispositivo, costituito da un sistema massa-molla-smorzatore collegato alla struttura principale, è progettato per oscillare in controfase rispetto al movimento della struttura, riducendo così le vibrazioni e migliorando comfort e sicurezza. Per valutare l'efficacia del TMD, sono stati realizzati modelli sperimentali di edifici a 5 e 6 piani, utilizzando pilastri d'acciaio e piani in plexiglass, e modelli agli elementi finiti per replicare i modelli fisici. Prima delle prove, i parametri dinamici delle strutture sono stati stimati con il metodo OMA e l'algoritmo SSID, sottoponendo le strutture a rumore bianco e analizzando le risposte spettrali tramite FFT. Le prove sul modello a 5 piani hanno dimostrato l'inefficacia del TMD a pendolo semplice, poiché la sua frequenza naturale era lontana da quella della struttura. Per risolvere questo problema, è stato aggiunto un piano al modello, riducendo le frequenze naturali della struttura e permettendo la realizzazione di un TMD più efficace. Le prove sul modello a 6 piani, sottoposto a eccitazioni sismiche e sinusoidali, hanno mostrato che il TMD è efficace nel mitigare le vibrazioni strutturali quando è sollecitato alla sua frequenza naturale. L'aumento del rapporto di massa del TMD ha ulteriormente migliorato la sua efficacia, riducendo le accelerazioni relative tra i piani, le ampiezze di oscillazione e l'energia dei segnali registrati. In conclusione, l'uso del TMD può migliorare significativamente la risposta sismica delle strutture alte, ma è cruciale che sia sintonizzato correttamente alla frequenza naturale della struttura e che il rapporto di massa e di frequenza sia adeguatamente ottimizzato.