Control of vortex-induced vibrations of a steel chimney with tuned mass damper

The installation of a tuned mass damper (TMD) on a slender slightly damped structure can substantially reduce the wind actions due to vortex shedding. Optimal dynamic performance is obtained by a proper tuning of the TMD with the primary structure. For this reason, Full Harmonic Analysis (FHA) should be performed in the design phase, where the whole structural system is modelled including all the relevant contributions affecting the dynamic response, as soil-structure interaction. In the following paper the TMD design of a 60 m tall self-supporting steel chimney is presented. The chimney fixed-base response is preliminary computed, then the influence of the soil-foundation system on the device design is evaluated in the frequency domain. A parametric analysis is performed considering two type of circular foundations (surface and embedded) and a range of soil shear modulus. At the end, conclusions on the obtained results are shown.

L’installazione di un Tuned Mass Damper (TMD) su una struttura poco smorzata può ridurre considerevolmente le azioni del vento dovute dal distacco dei vortici. Le performance ottimali del sistema sono ottenute mediante una corretta accordatura del TMD alla struttura primaria. A tal fine, delle analisi armoniche dovrebbero essere svolte in fase progettuale, dove l’intero sistema strutturale è modellato considerando i vari contributi che influenzano la risposta dinamica, come l’interazione terreno struttura. Nel seguente articolo, si presenta il progetto di un TMD per una ciminiera metallica autoportante alta 60 m. In prima fase è calcolata la risposta della ciminiera a base fissa, successivamente l’influenza del sistema di fondazione sul progetto del dispositivo è valutata nel dominio della frequenza. Un’analisi parametrica è svolta considerando due tipologie di fondazione circolare (superficiale ed interrata) ed un intervallo di moduli di taglio del terreno. Infine, si riportano le conclusioni tratte dai risultati ottenuti.