Presentation for my Thesis for M.Sc. in Civil/Strcutural Engineering

1. CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CIVILE Indirizzo Strutture Anno Accademico 2008 - 2009 Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore LAUREANDO: Mario Torcinaro RELATORE: Prof. Ing. Franco Bontempi CORRELATORI: Ing. Stefania Arangio Ing. Francesco Petrini

2. Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore Indice 1/28 PARTE I: Concetti di base PARTE II: Il caso delle Turbine eoliche offshore PARTE III: Applicazione progettuale

4. Concetti di base:Strumenti Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 3/28

6. Il caso delle turbine eoliche offshore Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 5/28

7. Il caso delle turbine eoliche offshore Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 6/28 Tipologie

9. Modellazione delle Azioni & condizioni al contorno LOAD CASE 1: DEAD LOAD + WIND X + WAVE X LOAD CASE 2: DEAD LOAD + WIND D + WAVE X LAOD CASE 3: DEAD LOAD + WIND X + WAVE Y LAOD CASE 4: DEAD LOAD + WIND X + WAVE D Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 8/28

11. Vincoli dell’ottimizzazione Spostamento massimo δ max < L/100 Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 10/28 Vincoli di Rigidezza Rapporto massimo d/t<100 Vincoli Tensionali σ Von Mises < f yd f yd =355/1.15 N/mm 2 σ Compressione < f ycd f ycd =355/1.7 N/mm 2

12. Processo di ottimizzazione Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 11/28

13. Processo di ottimizzazione Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 12/28 Variabili principali

14. Processo di ottimizzazione Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 13/28 Vincoli

15. Processo di ottimizzazione Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 14/28 Vincoli

16. Processo di ottimizzazione Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 15/28 Funzione Obiettivo

17. Sensitivity study Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 16/28 Variazione della funzione Volume dovute ad una variazione del +1% delle dv DV's Δvolume [m 3 ] Volume di riferimento [m 3 ] Δ [%] D1 2,20 304,7 0,72 D8 2,54 304,7 0,83 D14 1,22 304,7 0,40 D17 0,16 304,7 0,05 K1 -1,30 304,7 -0,43 K2 -1,21 304,7 -0,40 K3 -0,45 304,7 -0,15 Variazione della funzione Max Dispalcement dovute ad una variazione del +1% delle dv DV's Δdispalce [m] Displace di riferimento [m] Δ [%] D1 -1,85E-02 1,409 -1,31 D8 -2,27E-02 1,409 -1,61 D14 -1,20E-02 1,409 -0,85 D17 -1,59E-03 1,409 -0,11 K1 5,48E-03 1,409 0,39 K2 5,90E-03 1,409 0,42 k3 1,84E-03 1,409 0,13

18. Costruzione della superficie di Pareto Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 17/28 “ Pareto curves often give an insight into the optimization problem that simply cannot be obtained by looking at a single point in the design or criterion space [1] ” Funzione Multi obiettivo Minimizzare: Con: Minimizzare: Con:

19. Costruzione della superficie di Pareto Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 18/28

20. Costruzione della superficie di Pareto INTERPOLAZIONE POLINOMIALE Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 19/28

22. Descrizione del modello: Quadripode Vincolo: Moltiplicatore Ultimo Euleriano < 5 Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 21/28 21.5 oltre 32 m 16 da 24 a 32 m 10 da 16 a 24 m 6 da 8 a 16 m 3 fino a 8 m Modulo di Young E [N/mm 2 ] Profondità [m] Interazione Terreno Struttura

23. Substructuring Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 22/28

24. Processo di ottimizzazione Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 23/28

25. Processo di ottimizzazione Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore 24/28

26. Dead Load – σ z [Pa] Espansione della soluzione Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore Wind x – σ z [Pa] 25/28

29. Passi Successivi Mario Torcinaro Ottimizzazione della struttura di supporto per una turbina eolica offshore Modellazione per mezzo di elementi bidimensionali per la valutazione fenomeni di instabilità locale 28/28