Il problema degli edifici alti in legno (TTB): influenza del vento, analisi dinamiche sperimentali (OMA), calibrazione del modello strutturale e variazioni della risposta dinamica dovuta ad effetti ambientali.

The thesis focuses on the analysis of the dynamic behavior of Tall Timber Buildings (TTB) since the growing attention towards climate issues has led to the search for solutions to reduce the pollution caused by the construction sector. This need, combined with the typical needs of metropolitan realities (restricted spaces available and high demand for accommodation), has led to the development of timber buildings with increasingly greater heights: the so-called Tall Timber Buildings (TTB). In the search of useful material for the study of the topic, we see that in the literature there are studies on timber buildings for which some modeling difficulties are encountered which lead to an overestimation of the structural stiffness and consequent presence of periods at Serviceability Limit States (SLS) too high to guarantee comfortable use of the building. In light of the study carried out, it was necessary to delve deeper into the problem of wind and into the influence the latter has on the dynamic behavior of structures. In particular, the phenomenon of vortex shedding and the ways in which it is linked with the structural mass is examined. It should be noted that, in order to research the best structural modeling techniques and solve the problems associated with it, several experimental campaigns have been conducted in recent years to dynamically characterize some existing TTBs. On the one hand, in the thesis, we proceed with a study of the experimental data deriving from dynamic acquisitions on the Hyperon building, and, on the other, in order to conduct a calibration of the FEM structural model, we focus on the current tallest TTB in the world: the Mjostarnet Building. Finally, we focus on the research of how temperature and humidity limit the dynamic behavior of a timber structure, also comparing two twin structures, located a few meters from each other and both monitored from an environmental and dynamic point of view.

L’elaborato si incentra sull’analisi del comportamento dinamico degli edifici alti in legno (TTB) giacché la crescente attenzione verso i temi climatici ha condotto alla ricerca di soluzioni atte a ridurre l’inquinamento causato dal settore edilizio. Questa necessità, abbinata alle esigenze tipiche delle realtà metropolitane (ristretti spazi a disposizione ed alta domanda di alloggi), ha portato allo sviluppo di edifici in legno aventi altezze sempre maggiori: i c.d. Tall Timber Buildings (TTB). Nella ricerca di materiale utile allo studio dell’argomento di che trattasi, ci si accorge in prima battuta che in letteratura sono disponibili approfondimenti su edifici in legno per i quali si riscontrano alcune difficoltà di modellazione che comportano una sovrastima della rigidezza strutturale e conseguente presenza di periodi oscillatori agli Stati Limite di Esercizio (SLE), troppo elevati per garantire un confortevole utilizzo dei locali. Alla luce dello studio effettuato, si è reso necessario approfondire con maggiore dedizione il problema del vento e dell’influenza che quest’ultimo esercita sul comportamento dinamico delle strutture. In particolare, viene esaminato il fenomeno del distacco dei vortici e le modalità con cui esso sia interconnesso con la massa strutturale. Si rileva come, al fine di ricercare le migliori tecniche di modellazione strutturale e di risolvere i problemi ad essa connessi, negli ultimi anni sono state condotte diverse campagne sperimentali per caratterizzare dinamicamente alcuni TTB esistenti. Da un lato, si procede con uno studio dei dati sperimentali derivanti da acquisizioni dinamiche sull’edificio Hyperon, e, dall’altro, al fine di condurre una calibrazione del modello strutturale FEM, si dà conto di quello che allo stato attuale è il TTB più alto al mondo: il Mjostarnet Building. In ultimo, ci si sofferma sulla ricerca di come temperatura e umidità possano influenzare il comportamento dinamico di una struttura lignea ponendo altresì a confronto due strutture gemelle, ubicate a pochi metri l’una dall’altra ed entrambe monitorate dal punto di vista ambientale e dinamico.