Aerodynamic performance of bridge twin-deck sections

The present work deals with the study of the aerodynamic behaviour of bridge twin-deck sections with respect to flutter instability. The experimental campaign carried out in the Politecnico di Milano Wind Tunnel has been based on sectional models able to reproduce different configurations varying some significant features which affect the deck response to wind action. In the first part of this dissertation, it is described the set-up and the procedure of forced harmonic motion tests, performed on rigid models to obtain static aerodynamic coefficients and flutter derivatives, and free motion tests carried out to verify the dynamic stability using the same rigid models properly converted to aeroelastic. In the second part, experimental results of the various configurations are compared in order to evaluate the parameters variation influence on the aeroelastic behaviour, which results to be significant. Lastly, the possibility to predict the structural dynamic behaviour through numerical models is taken into account through simplified approaches and eigenvalue analyses, based on the coefficients measured during forced motion tests. The reliability of these approaches for the preliminar design is discussed and the influence of the non-linearity of the self-excited forces is highlighted.

Il presente lavoro di tesi riguarda lo studio del comportamento aerodinamico di sezioni di impalcato a doppio cassone nei confronti dell'instabilità da flutter. La campagna sperimentale condotta presso la Galleria del Vento del Politecnico di Milano è stata effettuata su modelli sezionali in grado di riprodurre differenti configurazioni variandone alcune componenti che influenzano la risposta dell'impalcato all'azione eolica. Nella prima parte dell'elaborato, si descrive il set-up e la procedura delle prove a moto armonico imposto, svolte su modelli rigidi per ricavare coefficienti statici aerodinamici e flutter derivatives, e delle prove a moto libero eseguite per verificarne la stabilità dinamica utilizzando gli stessi modelli rigidi opportunamente resi aeroelastici. Nella seconda parte, i risultati sperimentali delle diverse configurazioni vengono confrontati per valutare l'effetto della variazione dei parametri sul comportamento della struttura, che risulta essere significativo. Infine, si analizza la possibilità di predire il comportamento dinamico della struttura attraverso l'uso di modelli numerici, approcci semplificati e analisi agli autovalori, basati sui valori dei coefficienti ricavati tramite i test a moto imposto discutendo l'affidabilità di tali approcci per la fase di design preliminare e evidenziando l'influenza della non linearità delle forze auto-eccitate.