Seismic response of structures equipped with a non-invasive external viscous damping system

The aim of this study is to evaluate the effectiveness of a seismic retrofitting technique applied to existing structures that involves the introduction of energy dissipation devices properly connected to the structure through a system of cables and devices for amplifying displacements. One of the main aspects related to the introduction of energy dissipation elements, is the choice of their optimal positioning within the structure, with configurations that allow to maximize effectiveness without limiting functionality. Regardless of the type adopted, the achievement of these objectives therefore depends on the amount of energy dissipated in each cycle, which is directly proportional to the amount of displacements undergone by the device. Many configurations proposed in the literature and currently adopted in professional practice provide additional dissipation systems connected in different ways to braces installed inside the structural frame and therefore able to exploit the inter-story drift produced by the seismic input. The proposed system exploits top displacements of the structure with respect to its base, transferred to the device through a system of cables properly configured and amplified with leverage. This paper is the first phase of the study, in which a simple SDOF model is taken into account to evaluate the effects to the introduction of the proposed system in terms of reducing the seismic demand imposed on the structure. This is accomplished by conducting a parametric analysis to obtain initial indications for the design of the system in relation to the geometric and inertial characteristics of the original structure.

Nella memoria è presentato uno studio volto alla valutazione dell'efficacia di una tecnica di miglioramento sismico di strutture esistenti che prevede l'introduzione di dispositivi di dissipazione di energia opportunamente collegati alla struttura attraverso un sistema di cavi e di meccanismi di amplificazione degli spostamenti. Uno dei principali aspetti inerenti l'introduzione di elementi volti alla dissipazione di energia in strutture esistenti riguarda la definizione della posizione ottimale degli stessi, con configurazioni tali da consentire di massimizzarne l'efficacia senza produrre limitazioni nella funzionalità dell'opera. Il raggiungimento di tali obiettivi è legato, indipendentemente dalla tipologia adottata, all'entità dell'energia dissipata in ciascun ciclo, in genere direttamente proporzionale all'entità degli spostamenti cui è soggetto il dispositivo. Molte configurazioni proposte in letteratura e correntemente adottate nella pratica professionale prevedono l'inserimento di sistemi di dissipazione aggiuntiva variamente collegati a controventi installati all'interno del telaio strutturale e in grado, quindi, di sfruttare gli spostamenti di interpiano prodotti dalla sollecitazione sismica. Il sistema proposto sfrutta invece gli spostamenti della struttura rispetto alla base della stessa, amplificati con leverismi e trasferiti al dispositivo attraverso un sistema di cavi opportunamente configurato. In questo articolo è illustrata la prima fase dello studio, nella quale un semplice modello ad un grado di libertà è stato preso in considerazione per valutare gli effetti dell'introduzione del sistema proposto in termini di riduzione della domanda sismica sulla struttura. Una specifica analisi parametrica è stata inoltre effettuata al fine di ottenere prime indicazioni per il dimensionamento del sistema in relazione alle caratteristiche geometriche ed inerziali della struttura.