Δυναμικά Συστήματα Απορρόφησης Ταλαντώσεων σε Κατασκευές Πολιτικού Μηχανικού

Abstract

Το ευρύτερο πεδίο της παρούσας διατριβής αφορά περιβαλλοντικές διεγέρσεις, όπως σεισμικές διεγέρσεις και φορτία ανέμου, σε κατασκευές πολιτικού μηχανικού. Συγκεκριμένα, εξετάζονται τρία επιστημονικά πεδία. Το πρώτο αφορά την προστασία κατασκευών από οριζόντιες σεισμικές διεγέρσεις, το δεύτερο αφορά προστασία από κατακόρυφες σεισμικές διεγέρσεις, ενώ το τρίτο αφορά στην μόνωση ταλαντώσεων πυλώνων ανεμογεννητριών. Τα προτεινόμενα δυναμικά συστήματα απορρόφησης ταλαντώσεων είναι βασισμένα στον ταλαντωτή KDamper. Ο KDamper είναι ένα καινοτόμο σύστημα παθητικής μόνωσης ταλαντώσεων και απόσβεσης, βασισμένο στον βέλτιστο συνδυασμό στοιχείων στιβαρότητας, συμπεριλαμβανομένου και ενός στοιχείου αρνητικής στιβαρότητας. Ο σχεδιασμός των συστημάτων με βάση τον KDamper ακολουθεί πρόβλημα βελτιστοποίησης βασισμένο σε τεχνικά κριτήρια, ανάλογα με την εκάστοτε κατασκευή. Οι εξωτερικές διεγέρσεις επιλέγονται με βάση τις διατάξεις του εκάστοτε κανονισμού, που αφορά την υπό εξέταση εφαρμογή. Τέλος, προτείνονται δύο εναλλακτικές διατάξεις για την υλοποίηση του στοιχείου αρνητικής στιβαρότητας, σε μια και δυο διαστάσεις, αντίστοιχα. Η απόδοση του KDamper αξιολογείται με αντιπροσωπευτικά αριθμητικά παραδείγματα, και η αποτελεσματικότητά του επιβεβαιώνεται μέσα από συγκρίσεις με υπάρχοντα συστήματα μόνωσης ταλαντώσεων. Με βάση τις αριθμητικές αναλύσεις, τα προτεινόμενα δυναμικά συστήματα απορρόφησης ταλαντώσεων προσφέρουν μια ρεαλιστική εναλλακτική στις υπάρχουσες διατάξεις για οριζόντια και κατακόρυφη σεισμική μόνωση, καθώς και βιώσιμες επιλογές για ενίσχυση υφιστάμενων κατασκευών. Επιπρόσθετα, επεκτείνεται η απόδοση ανεμογεννητριών μέσω της αύξησης της ισοδύναμης απόσβεσης των πυλώνων τους.