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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2108/320

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contributor.advisorMaceri, Franco-
contributor.advisorAuricchio, Ferdinando-
contributor.advisorDavini, Cesare-
contributor.advisorDe Simone, Antonio-
contributor.advisorLuciano, Raimondo-
contributor.authorVairo, Giuseppe-
date.accessioned2007-04-11T14:27:41Z-
date.available2007-04-11T14:27:41Z-
date.issued2007-04-11T14:27:41Z-
identifier.urihttp://hdl.handle.net/2108/320-
description14. cicloen
description.abstractIn questo lavoro, partendo dall'introduzione delle grandezze che definiscono il vento ed il suo carattere in generale turbolento, si propongono le generalizzazioni di alcune teorie e modelli analitici, relativi all'analisi dei ponti di grande luce sia di tipo sospeso che strallato. Tali modelli si riferiscono a: determinazione delle forze stazionarie e non prodotte dal vento ed agenti su ponti di grande luce; risposta e condizioni critiche di stabilità statica e dinamica di tali strutture soggette al vento. In particolare, la teoria lineare classica quasi-stazionaria, adottata per descrivere le azioni aerodinamiche ed aeroelastiche su corpi non profilati, è generalizzata sia per l'approccio indiciale che per quello frequenziale attraverso approssimazioni al secondo ordine rispetto alle componenti di spostamento della struttura ed alle componenti turbolente di velocità della corrente. Inoltre, i modelli di risposta e le condizioni critiche di stabilitµa statica (divergenza) e dinamica (flutter), basati sia su approcci modali che su modelli continui integro-differenziali, sono generalizzati al caso di variabilità delle derivate di flutter lungo l'asse dell'impalcato e di non trascurabilità delle derivate alla Scanlan di tipo H*4 e A*4. Nell'ipotesi semplificatrice di sezione dell'impalcato di tipo profilato si presenta inoltre un'analisi di sensibilità delle condizioni critiche di vento nei riguardi dei parametri costruttivi di inerzia del ponte. Infine, si presenta un modello numerico basato su una formulazione ai volumi finiti del problema fluido attorno alla sezione trasversale di un ponte di grande luce. Il modello è in grado di simulare le azioni del vento stazionarie e non agenti sulla struttura, sotto l'assunzione, viste le grandi luci, di una corrente incidente a carattere bidimensionale. Il modello, grazie all'utilizzo di un approccio A.L.E., consente inoltre di valutare le derivate di flutter per una data sezione da ponte, al fine di caratterizzare per via analitica le condizioni di stabilità dell'intera struttura sotto l'azione del vento. Soluzioni numeriche soddisfacentemente accurate e stabili sono ottenute implementando un modello di turbolenza a due equazioni di tipo k-є RNG e particolari condizioni al contorno. Il modello e la procedura di valutazione dei dati aerodinamici sono stati validati su sezioni a geometria semplice e risultati numerici sono stati inoltre ottenuti per tipiche sezioni da ponte. L'accordo con altre soluzioni numeriche e con i dati sperimentali ottenuti in galleria del vento è soddisfacente.en
description.abstractStarting from the introduction of the quantities which define the wind and its typical turbulent character, the generalization of some theories and analytical models concerning the analysis of long-span bridges, both suspended and cable-stayed ones, are presented. They regard: determination of steady and non-steady wind actions on long-span bridges; the response and the statical and dynamic stability critical conditions of these structures under wind action. In detail, the classical quasi-steady linear theory, adopted to describe the aeroelastic and aerodynamic forces on bluff bodies, is generalized both for the indicial approach and for the frequential one by second order approximations with respect to the structural displacement components and turbulent flow velocity. Moreover, the response models and statical (divergence) and dynamic (flutter) stability critical conditions, based on modal approach and on integro-differential continuous models, are generalized when the flutter derivatives vary along the girder axis and when the Scanlan-type-derivatives H*4 and A*4 can not disregarded. Furthermore, under the simplified assumption of a streamlined bridge cross-section, a sensitive analysis of the critical wind conditions with respect to the inertial bridge parameters is presented. Finally, a numerical model based on a finite volume formulation of the flow problem around the girder cross-section of a long-span bridges is developed. The model is able to simulate steady and non-steady wind loading conditions on the structure under the approximated assumption, due to the consideration of large span lengths, of a two-dimensional-like approaching flow. Moreover, the proposed model, by using an A.L.E. approach, allows the numerical extraction of flutter derivatives for an assigned bridge deck cross-section, in order to characterize in an analytical way the overall bridge stability conditions to the wind actions. A two-equations k-ε RNG turbulence model and special boundary conditions are employed in order to perform satisfactory accuracy and stability of the numerical solution. Model implementation and data extraction procedure are successfully validated on simple cross-section shapes and numerical results are also obtained for typical long-span bridge cross sections. Good agreement with other numerical solutions and experimental wind tunnel tests results is demonstrated.en
description.tableofcontentsIntroduzione - 1 Il vento nello strato limite atmosferico - 1.1 I venti - 1.2 Lo strato limite atmosferico - 1.3 Turbolenza atmosferica - 1.3.1 Intensità della turbolenza - 1.3.2 Scale integrali della turbolenza - 1.3.3 Spettri del vento - 1.3.4 Correlazione delle fluttuazioni longitudinali della velocità - 2 Elementi di aerodinamica dei corpi non profilati - 2.1 Premesse - 2.2 Caratteristiche del flusso attorno ad un corpo non profilato - 2.3 Le forze aerodinamiche - 2.3.1 Corrente incidente laminare - 2.3.2 Corrente incidente turbolenta - 2.3.3 Cenni di analisi stocastica - 2.4 Le forze aeroelastiche - 2.4.1 Le forze aeroelastiche su profili alari - 2.4.2 Le forze aeroelastiche su sezioni da ponte - 2.4.3 Significato meccanico delle derivate di flutter - 2.4.4 Determinazione delle derivate di flutter - 2.5 Effetti di tridimensionalità del flusso - 3 Stabilità delle strutture soggette all'azione del vento - 3.1 Premesse - 3.2 Cilindro rigido investito da una corrente 2-D - 3.2.1 Equazioni del moto linearizzate disaccoppiate - 3.2.2 Flutter accoppiato - 3.3 Strutture flessibili: i ponti di grande luce. Approccio modale - 3.3.1 Equazioni del moto - 3.3.2 Condizioni di instabilità - 3.3.3 Risposta alle azioni di buffeting - 4 Stabilità dei ponti di grande luce soggetti all'azione del vento - 4.1 Premesse - 4.1.1 Comportamento non lineare dei cavi - 4.1.2 Rigidezza estensionale di uno strallo. Moduli secante e tangente di Dischinger - 4.2 I ponti sospesi - 4.2.1 Elementi di statica: teoria della flesso-torsione - 4.2.2 Piccole oscillazioni del ponte in aria calma - 4.2.3 Stabilità aerostatica - 4.2.4 Stabilità aeroelastica - 4.3 I ponti strallati - 4.3.1 Elementi di statica flesso-torsionale - 4.3.2 Piccole oscillazioni del ponte in aria calma - 4.3.3 Stabilità aeroelastica - 4.4 Sensibilità delle condizioni critiche di flutter - 5 Modello numerico per l'analisi aerodinamica di sezioni da ponte - 5.1 Premesse - 5.2 La descrizione A.L.E. - 5.3 Equazioni di governo - 5.4 Lo schema numerico - 5.4.1 La griglia di calcolo - 5.4.2 La discretizzazione nel tempo - 5.4.3 La discretizzazione nello spazio - 5.5 La fase materiale - 5.5.1 Equazione della quantitµa di moto - 5.5.2 Equazione dell'energia interna - 5.5.3 Equazioni del modello di turbolenza - 5.5.4 Algoritmo di soluzione per le equazioni materiali implicite - 5.6 La fase convettiva - 5.6.1 Schema di convezione: quasi second order upwind (QSOU) - 5.6.2 Algoritmo di spostamento della griglia di calcolo - 5.7 Condizioni di accuratezza e stabilità del modello - 5.7.1 Determinazione del timestep - 5.7.2 Determinazione dei parametri di implicitezza - 5.8 Implementazione delle condizioni al contorno - 5.8.1 Condizioni al contorno su Гu - 5.8.2 Condizioni al contorno su Гs - 5.8.3 La legge di parete - 5.8.4 Determinazione delle normali di nodo sull'interfaccia fluido- struttura. Condizioni di velocitµa no-slip - 5.9 Procedura di valutazione dei parametri aerodinamici ed aeroelastici - 5.10 Validazione del modello e risultati numerici - 5.10.1 Validazione del modello su sezioni a geometria semplice - 5.10.2 Risultati numerici su sezioni da ponte - 5.11 Conclusioni - A Il modello di turbolenza - A.1 Le scale della turbolenza - A.2 Esigenza di un modello: approccio statistico - A.3 Equazioni del moto medio - A.4 Equazione dell'energia cinetica turbolenta - A.5 Approssimazioni di chiusura - A.6 Il modello k-єen
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language.isoiten
subjectponti di grande luceen
subjectsospesoen
subjectstrallatoen
subjectstabilitàen
subject.classificationICAR 08; Scienza delle costruzionien
titlePonti di grande luce: modellazione e simulazione del comportamento aeroelasticoen
typeThesisen
degree.nameDottorato in Ingegneria delle struttureen
degree.levelDottorato in Ingegneria delle Struttureen
degree.disciplineFacoltà di Ingegneriaen
degree.grantorUniversità degli Studi di Roma Tor Vergataen
date.dateofdefense19 giugno 2002en
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cap5.pdfcapitolo 57100KbAdobe PDFView/Open
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cap3.pdfcapitolo 31320KbAdobe PDFView/Open
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cap1.pdfcapitolo 1558KbAdobe PDFView/Open
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