The problem of disturbance caused by the vibration induced by pedestrian walk on slabs in residential/office buildings is typically addressed for structures made of light material, e.g. steel or timber. After the introduction of innovative technologies in the field of precast concrete structures allowing for the adoption of exceptionally light and slender floors, mainly due to the use of prestressing combined with high strength materials, the vibratory behaviour in service can become critical also for their design. The present thesis analyses the problem of vibrations generated by human walk applied to the construction technology of precast long span floors through an experimental and numerical case study. The work develops starting from a general overview of both the constructive technology employed and the scientific/technical literature concerning human-structure interaction. An experimental activity consisting in 26 dynamic tests has been carried out on a prototype structure made with two slab floors built with the construction technology under consideration. The fundamental dynamic characteristics of the structure are calculated by analyzing the time histories of vibration of the measured floors. The experimental tests employ both classical single-axis high-resolution piezoelectric accelerometers positioned in different configurations on the tested floors, and accelerometers installed on mobile phones for input signal recording. This information is used for the calibration of a numerical finite element model subsequently validated through the comparison of the simulated results of few relevant experimental tests with the experimental data. Finally, a parametric analysis is carried out with the aim of studying the vibrational behavior of different design solutions made using the construction technology under consideration in order to recognize the most critical situations and the effective solutions for the mitigation of vibrations.

Il problema del risentimento provocato dalla vibrazione di solai in edifici civili indotte da camminamento viene tipicamente affrontato per tecnologie strutturali leggere in acciaio o in legno. Con l’introduzione di tecnologie innovative nel campo delle strutture prefabbricate in calcestruzzo, che grazie all’utilizzo della precompressione associata a materiali di elevata resistenza, consente di costruire solai di grande luce e snellezza con pesi ridotti, il comportamento vibratorio in esercizio può diventare critico anche per la loro progettazione. Nel presente lavoro di tesi viene analizzato il problema delle vibrazioni generate dal passo dell’uomo applicato alla particolare tecnologia costruttiva dei solai di grande luce in elementi prefabbricati precompressi attraverso un caso studio sperimentale e numerico. In primo luogo, si presenta la tecnologia costruttiva presa in esame e la letteratura scientifica e tecnico normativa inerente al problema dell’interazione uomo struttura. Viene poi mostrata l’attività sperimentale, consistente in 26 prove accelerometriche, effettuata su una struttura prototipo con due impalcati realizzata con la tecnologia costruttiva presa in esame e tramite l’analisi delle storie temporali di vibrazione dei solai misurati, vengono calcolate le caratteristiche dinamiche fondamentali della struttura. La sperimentazione si avvale di accelerometri piezoelettrici monoassiali posizionati in diverse configurazioni sui solai sperimentati, combinati poi con accelerometri installati su telefoni cellulari per la registrazione del segnale in ingresso. Tali informazioni sono utilizzate per la calibrazione di un modello numerico agli elementi finiti successivamente validato attraverso il confronto dei dati sperimentali con la riproduzione numerica di alcune prove sperimentali significative. Viene infine svolta una analisi parametrica con lo scopo di studiare il comportamento vibrazionale di diverse soluzioni progettuali realizzate utilizzando la tecnologia costruttiva in esame al fine di inquadrare progettualmente le situazioni critiche e le tecniche maggiormente efficaci per la mitigazione delle vibrazioni.

Analisi vibrazionale di impalcati per edifici civili in elementi prefabbricati precompressi di grande luce

CATENA, MARCELLO
2018/2019

Abstract

The problem of disturbance caused by the vibration induced by pedestrian walk on slabs in residential/office buildings is typically addressed for structures made of light material, e.g. steel or timber. After the introduction of innovative technologies in the field of precast concrete structures allowing for the adoption of exceptionally light and slender floors, mainly due to the use of prestressing combined with high strength materials, the vibratory behaviour in service can become critical also for their design. The present thesis analyses the problem of vibrations generated by human walk applied to the construction technology of precast long span floors through an experimental and numerical case study. The work develops starting from a general overview of both the constructive technology employed and the scientific/technical literature concerning human-structure interaction. An experimental activity consisting in 26 dynamic tests has been carried out on a prototype structure made with two slab floors built with the construction technology under consideration. The fundamental dynamic characteristics of the structure are calculated by analyzing the time histories of vibration of the measured floors. The experimental tests employ both classical single-axis high-resolution piezoelectric accelerometers positioned in different configurations on the tested floors, and accelerometers installed on mobile phones for input signal recording. This information is used for the calibration of a numerical finite element model subsequently validated through the comparison of the simulated results of few relevant experimental tests with the experimental data. Finally, a parametric analysis is carried out with the aim of studying the vibrational behavior of different design solutions made using the construction technology under consideration in order to recognize the most critical situations and the effective solutions for the mitigation of vibrations.
DAL LAGO, BRUNO ALBERTO
FOTI, FRANCESCO
ARC I - Scuola di Architettura Urbanistica Ingegneria delle Costruzioni
25-lug-2019
2018/2019
Il problema del risentimento provocato dalla vibrazione di solai in edifici civili indotte da camminamento viene tipicamente affrontato per tecnologie strutturali leggere in acciaio o in legno. Con l’introduzione di tecnologie innovative nel campo delle strutture prefabbricate in calcestruzzo, che grazie all’utilizzo della precompressione associata a materiali di elevata resistenza, consente di costruire solai di grande luce e snellezza con pesi ridotti, il comportamento vibratorio in esercizio può diventare critico anche per la loro progettazione. Nel presente lavoro di tesi viene analizzato il problema delle vibrazioni generate dal passo dell’uomo applicato alla particolare tecnologia costruttiva dei solai di grande luce in elementi prefabbricati precompressi attraverso un caso studio sperimentale e numerico. In primo luogo, si presenta la tecnologia costruttiva presa in esame e la letteratura scientifica e tecnico normativa inerente al problema dell’interazione uomo struttura. Viene poi mostrata l’attività sperimentale, consistente in 26 prove accelerometriche, effettuata su una struttura prototipo con due impalcati realizzata con la tecnologia costruttiva presa in esame e tramite l’analisi delle storie temporali di vibrazione dei solai misurati, vengono calcolate le caratteristiche dinamiche fondamentali della struttura. La sperimentazione si avvale di accelerometri piezoelettrici monoassiali posizionati in diverse configurazioni sui solai sperimentati, combinati poi con accelerometri installati su telefoni cellulari per la registrazione del segnale in ingresso. Tali informazioni sono utilizzate per la calibrazione di un modello numerico agli elementi finiti successivamente validato attraverso il confronto dei dati sperimentali con la riproduzione numerica di alcune prove sperimentali significative. Viene infine svolta una analisi parametrica con lo scopo di studiare il comportamento vibrazionale di diverse soluzioni progettuali realizzate utilizzando la tecnologia costruttiva in esame al fine di inquadrare progettualmente le situazioni critiche e le tecniche maggiormente efficaci per la mitigazione delle vibrazioni.
Tesi di laurea Magistrale
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/149121