Torre Rottweil per testare le oscillazioni dei grattacieli

Una delle problematiche maggiore alle quali devono rispondere i progettisti di alte torri, sono le caratteristiche strutturali che tali strutture devono avere per contrastare i forti venti che soffiano a centinaia di metri da terra.

Che si parli del Burj Khalifa, con i suoi oltre 800 metri, o dello Sky Mile Tower, progetto giapponese che prevede una struttura di 1700 metri, la grande sfida resta quella di avere una struttura che risponda alle vibrazioni ed alle oscillazioni.

La torre di test di thyssenkrupp Elevator a Rottweil, potrà essere a breve in grado di simulare, attraverso uno “smorzatore armonico”, le reali vibrazioni di un grattacielo ancor prima che questo venga costruito, facendo così risparmiare tempo e denaro; inoltre, tale speciale massa risonante funzionerà anche come stabilizzatore della torre stessa, alta 246 metri.
Strutturalmente è composta da uno smorzatore di 240 tonnellate che compensa le oscillazioni della torre.

Attorno a fine gennaio, questo enorme pendolo è stato collegato a dei motori lineari elettromagnetici e installato all’interno della torre – ad un’altezza di 193 metri – dalla GERB Schwingungsisolierungen GmbH: questo tipo di dispositivo è già utilizzato in altre città come New York o Dubai, ma mai prima d’ora si era riusciti a combinare il movimento attivo a quello passivo.

Nonostante il design sottile e aerodinamico, la torre di prova a Rottweil può iniziare a oscillare in determinate condizioni meteorologiche a causa di cosiddette vibrazioni da vortice indotto. Con una massa di 240 tonnellate, il nuovo sistema compensa il movimento della torre in modo che i visitatori sulla piattaforma di osservazione non avvertiranno alcuna oscillazione dell’edificio. Questo sistema infine, riduce il carico di fatica della torre.

A segnare una svolta in questo campo è la funzionalità attiva dello smorzatore, progettata in collaborazione con GERB è stato sviluppato un meccanismo intelligente capace di indurre artificialmente le oscillazioni alla torre di test, consentendo agli ingegneri di thyssenkrupp Elevator di testare il comportamento degli ascensori in ogni condizione atmosferica.

“Ciò significa che siamo in grado di simulare edifici di qualunque altezza ed il loro comportamento in ogni condizione meteorologica”, spiega Andreas Schierenbeck, Amministratore Delegato di thyssenkrupp Elevator. “E, naturalmente, questo vale anche per gli edifici che non sono ancora stati costruiti, in modo da poter effettuare i primi test sui nostri ascensori ben prima che i lavori di costruzione vengano completati”.

Le oscillazioni degli edifici rappresentano una delle più grandi sfide nello sviluppo di un ascensore. Tutti gli edifici sono strutturalmente concepiti per oscillare al vento entro certi parametri, procurando ai vani degli ascensori a notevoli vibrazioni. Poter testare queste condizioni in modo realistico all’interno della torre di test, garantisce molti vantaggi rispetto alle tradizionali simulazioni sotterranee.

Con l’installazione dello smorzatore armonico, le oscillazioni della torre vengono registrate e analizzate in tempo reale per reagire con precisione attraverso le contro-oscillazioni artificiali. L’energia e i tempi di risposta del sistema sono controllati da un sofisticato computer affinché questo pendolo gigante possa oscillale in modo controllato e sincronizzato al comportamento dell’intera struttura. Il sistema contiene anche elementi ammortizzanti, noti come VISCO, che dissipano l’energia inerziale del pendolo.

Un risultato incredibile: i movimenti della torre sono stati ridotti (in tutte le direzioni) da un massimo di 76 centimetri a meno di 15 centimetri.

Per questa simulazione artificiale, GERB ha utilizzato la stessa tecnologia presente nel sistema MULTI, l’ascensore senza funi di thyssenkrupp: i motori lineari elettromagnetici collegati allo smorzatore ne controllano il movimento. Questa soluzione sfrutta l’utilizzo di piccole forze pari a soli 35 kN (circa 50 volte la forza usata per calciare un pallone da calcio). Il movimento oscillatorio della massa, collegata alla struttura, agisce sulla torre creando un movimento controllato.

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