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Come effettuare la progettazione di un sistema di controllo attivo con AMDesign

Per progettare un sistema di controllo attivo, ISAAC ha realizzato AMDesign, il plug-in del software SAP2000® sviluppato in collaborazione con CSI Italia, per supportare il progettista durante la progettazione strutturale. Il software permette anche di effettuare varie tipologie di analisi, come l’analisi modale.

Cosa si intende per progettazione di un sistema di controllo attivo?
Progettare un sistema di controllo attivo significa inserire un sistema Active Mass Damper sul modello di una struttura per effettuare un controllo attivo della risposta sismica di un edificio.

A cosa serve progettare un sistema di controllo attivo?
I sistemi di controllo attivo della risposta sismica permettono di migliorare le performance dinamiche della costruzione e sono in grado di monitorare lo stato di salute della costruzione 24h su 24. Questi aspetti si evidenziano a seguito di un’analisi comparativa tra la struttura equipaggiata del sistema e la struttura sprovvista di esso, studiando il comportamento dinamico di entrambe in caso di terremoto.

I sistemi antisismici attivi garantiscono la massima protezione sismica agli edifici trasformando una struttura in una vera e propria Smart structure.

Come eseguire la progettazione di un sistema di controllo attivo con AMDesign?
Eseguire la progettazione di un sistema di controllo attivo con AMDesign è semplice e permette di ottenere risultati affidabili.

Bisogna innanzitutto verificare su SAP2000 i modelli che sono stati realizzati per la struttura per poi inserire l’Active Mass Damper sul piano di copertura.

Prima di eseguire la progettazione del sistema di controllo attivo occorre:

  • Aprire il software AMDesign
  • Selezionare il modello della struttura, creato precedentemente all’interno dell’ambiente SAP2000, considerando tutti gli aspetti essenziali che possano influire sulle caratteristiche di massa e di rigidezza della struttura
  • All’apertura del modello si avvierà automaticamente un’istanza di SAP2000 per permettere un’interazione immediata con il modello ad elementi finiti
  • Lanciare un caso di carico modale e verificare la deformata modale della struttura
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Successivamente, per progettare un sistema di controllo attivo, bisogna eseguire i seguenti passaggi:

  1. Nella sezione Active Control Design è possibile inserire tramite la tab Set simulation as la tipologia di macchina che si vuole simulare e selezionare i nodi di applicazione dell’Active Mass Damper;
  2. A questo punto bisogna selezionare il tipo di macchina che si vuole Installare (è possibile eventualmente modificare alcuni parametri avanzati, per utilizzare un AMD personalizzato);
  3. Per definire l’architettura di installazione del sistema è necessario scegliere i nodi di applicazione della macchina sui quali verrà esercitata, in fase di simulazione, la forza di controllo della stessa. Inoltre, è necessario stabilire la posizione di un sensore sul piano di copertura e la posizione di un sensore alla base dell’edificio;
  4. È possibile decidere la direzione di azione della macchina tramite la funzione Angle wrt U1 Global.
  5. Nella sezione Show architecture è possibile vedere le macchine create. Tramite il bottone Plot selection le macchine vengono riportate sul grafico con i nodi di applicazione dei macchinari (dove verrà applicata la forza), il punto di installazione del sensore sul tetto e il punto di installazione del sensore a terra (ground sensor). Per interagire con il modello 3D della struttura sarà sufficiente utilizzare i comandi presenti all’interno del pannello.
  6. Se si vuole esportare il modello come fil png si deve selezionare la funzione Export png Image. Si avrà una vista dall’alto della struttura che si sta analizzando con i punti di applicazione dei nodi e il punto del ground sensor.
  1. All’interno dell’applicazione AMDesign, è possibile svolgere tre tipologie differenti di simulazione, che si differenziano in funzione del grado di dettaglio con il quale si vuole simulare il comportamento del sistema attivo:
  • sistema ideale;
  • sistema vincolato o constrained;
  • sistema reale.

Il limite del sistema simulato come ideale è relativo alla sola saturazione in forza. Quindi, simulando in questo modo le macchine, il software, nel corso delle analisi, tratterà la macchina con il solo limite di forza massima, in valore assoluto, pari a 220 kN.

Il sistema vincolato presenta, invece, le saturazioni in forza, velocità e spsotamento, così come accade nella realtà. Per questo motivo, la simulazione sarà molto più completa rispetto a quella ideale.

Le simulazioni con il sistema reale considerano, oltre alle tre saturazioni, la dinamica del sistema, attraverso la definizione di una funzione di trasferimento specifica. È possibile definire quest’ultima all’interno delle opzioni avanzate dell’applicazione AMDesign.

  1. Per quanto riguarda i sistemi di misura, attraverso la sezione Measurement filter lo user può applicare un filtro: un determinato modello di accelerometro in base al suo noise, ovvero il suo livello di rumore (dato rintracciabile all’interno del datasheet del sensore).
  2. Il Control Parameters è una sezione che permette di inserire l’Activatione threshold, ovvero il livello limite di accelerazione al terreno tale per cui il macchinario debba entrare in funzione.

Una volta inseriti questi dati si può procedere con le analisi.

Con AMDesign è quindi possibile simulare un sistema Active Mass Damper di qualsiasi tipo.

Scarica ora AMDesign sul tuo PC per iniziare a progettare un sistema di controllo attivo!

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