Giornata di Studio:
Il controllo dei materiali: tecniche non distruttive
e sistemi di monitoraggio residenti
«Verifiche di sicurezza in campo Civile mediante il
monitoraggio dinamico»
Ore 18:00
Ing. Tommaso Ferrò
SISMLab s.r.l.
Spin-off dell’Università della
Calabria
Venerdì 19 Giugno 2015
A.I.A.C. – Associazione Ingegneri Architetti Cittanova
«Polo Solidale della Legalità» Viale Merano – Cittanova (RC)
Dinamica Sperimentale
Ante NTC ‘08
O
prove con eccitazione forzata artificiale indotta da
carichi applicati ad hoc nella fase sperimentale e quindi
di entità ed andamento controllabile. In funzione delle
attrezzature di eccitazione utilizzate l'andamento del carico
dinamico può essere
sinusoidale
(più
impiegato),
random
stazionario,
random
non stazionario e
transiente
O
prove con eccitazione impulsiva per l’analisi delle
oscillazioni libere prodotte sulla struttura da azioni
transitorie che si sono ormai esaurite; sono
caratterizzate
dalla
combinazione
di
sinusoidi
smorzate
dipendenti
dalle caratteristiche modali
dell'opera.
Le oscillazioni libere possono essere ad esempio indotte
dal transito di veicoli (eventualmente con ostacolo
interposto lungo
il
percorso
dei
mezzi
in
movimento) con analisi della fase immediatamente
successiva al transito, oppure prodotte artificialmente ad
hoc nella fase sperimentale (ad esempio la tecnica del
“tiro e rilascio rapido” o l'impiego di attrezzature di
carico
“impulsivo”
con
analisi
della
fase
immediatamente successiva allo shock).
I risultati delle prove così eseguite venivano confrontati con
quelli derivanti dall’analisi numerica o in forma chiusa
Limiti dell’analisi dinamica
sperimentale
• Difficoltà ed elevato costo di installazione delle attrezzature
• Corretta calibrazione delle forze in input
• Necessità di interrompere l’utilizzo dell’opera
Introduzione NTC ‘08
• Studio dell’esistente
– Ricostruzione delle strutture resistenti e la loro
caratterizzazione meccanica
– Studio dello stato di dissesto
Misura del Rumore
Dinamica Operazionale
Cos’è il Rumore Sismico
• vibrazioni sismiche ambientali: sono onde sismiche a bassa energia
con ampiezze dell'ordine di 10^-4 - 10^-2 mm (Okada, 2003).
• il rumore sismico è anche chiamato microtremore se contiene alte
frequenze (in genere maggiori di 0.5 Hz) e microsisma per basse
frequenze.
• Per quanto riguarda l'origine del rumore sismico, è certo che le
sorgenti dei microsismi sono le perturbazioni atmosferiche sugli
oceani che si propagano come onde superficiali sui continenti,
mentre le sorgenti dei microtremori sono le attività antropiche
come il traffico veicolare, le attività industriali etc. e si propagano
come onde superficiali di Rayleigh.
Misura del Rumore: i Sensori
• Caratteristiche dei nuovi sensori:
– Alta sensibilità;
– Elevata frequenza di acquisizione.
Schema tipo di installazione di un
sistema di monitoraggio
Software di elaborazione
Rilevatori
Centralina di acquisizione
Processo di Identificazione
• Accelerazioni
• Velocità
Accelerazioni
– Differenze finite
Tecniche di Identificazione Modale
• Parametriche vs non parametriche (FDD, EFDD, ERA, …)
• Nel dominio del tempo o delle frequenze
• Confronto Analisi Classica – Risultati Sperimentale
Finalità del Monitoraggio Dinamico
durante la vita utile dell’opera
FASI
FINALITA’
O
Fase di costruzione
Fase di collaudo
Fase di esercizio
Studio Controllo
Controllo
Controllo e Diagnosi
O
Fase di riclassificazione
Studio, Controllo e Diagnosi
O
Disturbo vibro-acustico
Sistemi di sorveglianza
Misure Previsioni
Registrazione eventi
Controllo evoluzioni
O
O
O
Alcuni Esempi applicativi
• Prototipo elementare
• Edificio in c.a.
• Struttura di pregio artistico in muratura
Attività Sperimentale n°1:
Trave in acciaio HEA 180
Obiettivo:
- Verificare l’affidabilità del modello su una
struttura con materiale e condizioni al contorno
note
Configurazione:
- Appoggio-Appoggio
Caratteristiche geometriche:
- Distanza tra gli appoggi: 380 cm
- Sezione HEA 180
Attività Sperimentale n°1:
Trave in acciaio HEA 180
Attività di acquisizione
Attività Sperimentale n°1:
Trave in acciaio HEA 180
Risultati dell’analisi dei dati sperimentali
n° Modo
1–y
2 –z
3-y
4-z
5-y
Frequenza
sperimentale
[Hz]
28.44
Frequenza FEM
[Hz]
25.907
40.65
41.103
94.6
102.748
1
144.3
155.326
0.5
210.1
227.975
1.5
Primo Modo
Secondo Modo
0
0
-0.5
-1
-1.5
1000
2000
3000
4000
Terzo Modo
Quarto Modo
Attività Sperimentale n°2:
Edificio in c.a.
Descrizione dell’edificio:
‒ Unico corpo di fabbrica con struttura
portante a telaio e orizzontamenti realizzati
con travetti precompressi e getto di
calcestruzzo a completamento. E’ presente
un vano scale-ascensore, ospitante un
nucleo torso-rigido ed una scala di accesso
ai piani che presenta per ogni livello tre
rampe, su un lato ammorsate nelle pareti
del nucleo e sull’altro sostenuti da una trave
a ginocchio;
‒ 3 piani fuori terra
‒ Solo ossatura portante
Attività Sperimentale n°2:
Edificio in c.a.
Attività di acquisizione
Attività Sperimentale n°2:
Edificio in c.a.
Risultati dell’analisi dei dati sperimentali
n°
1
Frequenza Modello FEM
[Hz]
1,656336
Frequenza misurata
[Hz]
1,59
2
4,306459
4,27
3
4,790051
5,01
4
10,468355
10,86
5
12,178141
12,21
6
13,204665
13,43
7
16,206387
15,87
8
20,12769
19,41
9
21,953847
21,85
10
23,872775
23,32
• Certifico con un dato oggettivo che
l’edificio è privo di vizi costruttivi
• Controllo e diagnosi attraverso il
confronto periodico
Attività Sperimentale n°3:
Il complesso Monumentale del
S. Agostino in CS
Obiettivo:
- Identificazione aree di dissesto
Descrizione:
- Edificio in muratura, costituito da una chiesa ed
un complesso di edifici su tre livelli, al cui interno
vi è un chiostro, soggetto a stato di dissesto.
Attività Sperimentale n°3:
Il complesso Monumentale del
S. Agostino in CS
• Area del Chiostro
soggetta a dissesto
• Iniziate lavorazioni per il
ripristino dell’integrità
strutturale
Attività Sperimentale n°3:
Il complesso Monumentale del
S. Agostino in CS
Attività di acquisizione
Attività Sperimentale n°3:
Il complesso Monumentale del
S. Agostino in CS
Risultati dell’analisi dei dati sperimentali
Frequenza 1°
Colonna
Modo
[Hz]
Periodo
[s]
8
16.11
0.390
10
16.24
0.386
9
16.36
0.384
2
17.21
0.365
7
17.33
0.363
3
17.46
0.360
5
17.70
0.355
Attività Sperimentale n°3:
Il complesso Monumentale del
S. Agostino in CS
Confronto con indagini NDT
Classificazione mediante
Classificazione mediante rilievo
ultrasuoni
del rumore
8
8
10
10
3
9
2
2
5
7
7
3
9
5
Sviluppi Futuri
• Forma Prototipale: identificazione di rilevatori
a basso costo con eguali caratteristiche
• Accoppiamento o sostituzione della
metodologia al monitoraggio residente di tipo
a fibra ottica
Materiale ed approfondimenti sul sito:
www.sismlab.it