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Smart Tall Buildings by using Piezoelectricity in Joints

Description du projet

De nouveaux amortisseurs piézoélectriques pour des immeubles très grands et très intelligents

En raison de l’incapacité des matériaux piézoélectriques à supporter des charges et des faibles fréquences de vibration dans les bâtiments, les dispositifs de collecte d’énergie piézoélectriques (pzEH) n’ont jamais été utilisés comme connexions structurelles dans les édifices civils. Le projet SMART-UP, financé par l’UE, vise à intégrer de nouveaux dispositifs appelés amortisseurs piézoélectriques (PiD) dans les immeubles modernes de grande hauteur pour assurer simultanément la connexion des éléments structurels et la collecte d’énergie. Les PiD sont des composites placés dans les connexions entre les éléments structurels des bâtiments. Ils utilisent les oscillations de la structure induites par le vent pour transformer cette énergie cinétique en électricité. Les PiD permettront d’étendre les techniques actuelles de pzEH des échelles micro et méso à l’échelle macro. Le projet fera la promotion de bâtiments de grande hauteur qui résistent aux charges du vent tout en exploitant les vibrations induites par ce dernier pour réduire leur empreinte carbone et améliorer leur performance.

Objectif

The SMART-UP project will initiate innovative devices called piezoelectric-dampers (PiDs) to be embedded in modern tall buildings for simultaneous structural elements connection and energy harvesting (EH). PiDs are composite elements (piezoelectric+steel or rubber) located in the connections between buildings’ structural members and engaged by wind-induced oscillations to transform the kinetic energy of the oscillating structure into electricity. The concept of PiD is transformative as this will scale-up currently developed piezoelectric EH (pzEH) techniques at the micro and meso-scales to the truly macro scale. pzEH devices have never been implemented as structural connections in civil buildings for a number of reasons, such as the inadequacy of piezo materials in carrying loads and low frequencies of the vibrations occurring in buildings. These will be comprehensively addressed in SMART-UP by innovative in-parallel coupling schemes between piezo and the load-carrying members such as steel and/or rubber and by allowing the piezo-blocks working in nonlinear regimes arising from buckling or impact. These features will allow their implementation in buildings for powering wireless sensors provided for building automation, which leads to an increment of the building sustainability, and for structural-health monitoring, leading to an increase of the building resilience. Thanks to the introduction of these novel macroscale EH skills, the SMART-UP project makes a step-change in high-rise buildings design and management, by defining a new breed of tall SMART buildings with self-powering, adaptive-in-behavior capabilities. The envisioned buildings not only resist wind loads, but they exploit wind-induced vibrations to reduce their carbon footprint and improve their performances. They will push Europe moving forward to the smart cities era, which is of paramount importance in our modern technological and connected/inclusive society.

Coordinateur

SWANSEA UNIVERSITY
Contribution nette de l'UE
€ 224 933,76
Adresse
SINGLETON PARK
SA2 8PP Swansea
Royaume-Uni

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Région
Wales West Wales and The Valleys Swansea
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 224 933,76