Dinamica delle strutture

La dinamica lineare e non lineare delle strutture è un argomento fondamentale per la progettazione di una qualunque opera moderna dell’ingegneria, fatto questo recepito per esempio delle nuove normative tecniche italiane che hanno reso l’analisi dinamica delle costruzioni praticamente obbligatoria.

Dinamica non lineare delle strutture. (Stefano Lenci, Giovanni Lancioni, Lucio Demeio)
L’idea di queste ricerche nasce dalla disponibilità di materiali sempre più resistenti, che consentono di realizzare strutture sempre più flessibili. Data la loro deformabilità, esse muovono automaticamente in moderati o grandi spostamenti, cioè in campo non lineare. Nel dettaglio le ricerche svolte si articolano nei seguenti temi:
  • Dinamica non lineare di prototipi e di modelli meccanici di travi, cavi, archi, piastre, pendoli matematici, ecc. Ci si è posti l’obiettivo di evidenziare i comportanti dinamici più importanti che non vengono colti dall’analisi dinamica lineare classica, e che invece necessitano di uno studio adeguato data la loro importanza pratica.
  • Dinamica non lineare di sistemi ad impatto ed attrito, quali pendoli invertiti con barriere laterali, blocchi rigidi, oscillatori semplici ad impatto ed attrito. In molti problemi dell’ingegneria meccanica la presenza di impatti e/o di attriti rende la dinamica molto complicata, anche solo a livello qualitativo, e richiede pertanto uno studio dettagliato, successivo ad una adeguata modellazione dei fenomeni.
  • Dinamica dei tergicristalli.
  • Dinamica dei sistemi “multibody”, con riferimento anche alla dinamica di costruzioni storiche e/o archeologiche.
  • Metodi per il controllo del caos e loro applicazione a modelli meccanici.
  • Modelli per il comportamento dinamico di navi, e studio della prevenzione del fenomeno del rovesciamento mediante tecniche di controllo del caos.
  • Studio della propagazione ondosa in cavi e travi di lunghezza infinita su suolo elastico unilaterale. Studio della propagazione ondosa in piastre.
 
Dinamica lineare delle strutture. (Stefano Lenci, Lando Mentrasti)
  • Dinamica di strutture con smorzamento non proporzionale (complex modal analysis): deflazione esatta in un problema agli autovalori razionale e metodi numerici per la determinazione dei modi complessi (homotopy numerical continuation).
  • Analisi spettrali per strutture con smorzamento non classico (dissipatori, isolatori).
  • Accelerazione e pseudo accelerazione spettrale per l’oscillatore visco-elastico-isteretico.
  • Analisi dinamica delle strutture dell'ingegneria civile e dell'ingegneria meccanica.
  • Analisi modale di strutture classiche ed innovative.
  • Modi non sincroni di strutture elastiche.
 
Dinamica delle passerelle pedonali e di strutture snelle. (Stefano Lenci)
  • Studio della interazione dinamica tra cavo e trave in strutture strallate. Identificazione di modi locali e globali, problemi di spillover, presenza di dinamiche caotiche, problemi di multi stabilità, effetto della precompressione dei cavi.
  • Problemi di sincronizzazione. Lo studio di questo problema ha avuto spunto dal default iniziale del Millennium Bridge di Londra, in cui si è evidenziato con l’interazione pedone-struttura destabilizzi la dinamica del ponte pedonale. E’ stato proposto un modello capace di cogliere il fenomeno in maniera semplice ma estremamente predittiva, che viene proposto all’attenzione dei progettisti di tali manufatti.
 
Dispositivi antisismici. (Francesco Clementi, Stefano Lenci)
Il sisma è la sollecitazione dinamica più importante che agisce sulla struttura. Sono stati sviluppati diversi dispositivi antisismici per la progettazione di nuove strutture o per la riduzione del rischio in strutture esistenti. Tra questi i smorzatori a massa accordata sfruttano le proprietà dinamiche della struttura per la riduzione della vulnerabilità sismica degli edifici. Sono state condotte ricerche nella direzione dell’ottimizzazione dell’uso di questi dispositivi.
 
Integrità dinamica. (Stefano Lenci)
La capacità portante di una struttura dipende anche dalla capacità di sopportare sollecitazioni impreviste che alterano le condizioni iniziali del moto della costruzione. In questo senso, l’integrità dinamica, cioè la dimensione del bacino di attrazione, rappresenta uno strumento capace di fornire fondamentali informazioni progettuali che superano il concetto classico di stabilità di solito ritenuto sufficiente per l’operatività di un sistema in una data condizione. Sono stati condotti studi sulla corretta definizione di questo concetto, sulla sua quantificazione, e sulla sua rilevanza pratica, anche in confronto con i dati sperimentali.
 

Gruppo di ricerca

Stefano Lenci
Lando Mentrasti
Giovanni Lancioni
Lucio Demeio (Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche)
Francesco Clementi
Giuseppe Rega (Sapienza Università di Roma)
Paulo Goncalves (Pontificial University of Rio de Janeiro)
Carlos Mazzilli (University of San Paolo)
Jerzy Warminski (Technical University of Lublin)