IDENTIFICAZIONE MODALE DELL’IMPALCATO Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 2 IDENTIFICAZIONE MODALE DELL’IMPALCATO

Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 3 IDENTIFICAZIONE MODALE DELL’IMPALCATO: MODALITA’ DI MISURA Strumentazione 2 Configurazioni strumentali, ciascuna costituita da 12 accelerometri sismici verticali installati lungo la linea d’asse dell’impalcato in corrispondenza dei punti di ancoraggio degli stralli: in totale 18 postazioni accelerometriche Configurazione 1 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Accelerometri di riferimento Configurazione 2 Sezione trasversale 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Modalità di installazione degli accelerometri Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 4 IDENTIFICAZIONE MODALE DELL’IMPALCATO: MODALITA’ DI MISURA Modalità di installazione degli accelerometri Basi magnetiche collegate a piastrine metalliche incollate sulla superficie del cls. Accelerometro PCB 393B12

Modalità di acquisizione Accelerometri sismici Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 5 IDENTIFICAZIONE MODALE DELL’IMPALCATO: MODALITA’ DI MISURA Modalità di acquisizione Accelerometri sismici Modello: PCB 393B12 Tipo: piezoelettrico Banda pass. (±5%): 0.15 1000 Hz Sensibilità: 10 V/g Eccitazione: traffico + vento Filtraggio p.basso: 40 Hz f campionamento: 250 Hz Durata: 90 min – 5400 s per ciascuna configurazione Alimentatori Modello: PCB 480C02 Alimentazione: batteria Uscita: 25 V – 3 mA Unità di acquisizione Modello: Instrunet I-200 N. canali: 16 s.e. – 8 diff. Risoluzione: 14 bit Guadagno: x1, x10, x100, x1000 Max. frequenza: 166 KHz Filtro passa basso: 40 Hz

Identificazione Modale Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 6 IDENTIFICAZIONE MODALE DELL’IMPALCATO: MODALITA’ DI ANALISI DEI SEGNALI Identificazione Modale Calcolo degli autospettri (PSD) di tutti i canali e dei cross-spettri (CSD), differenze di fase a e funzioni di coerenza g2 tra tutte le coppie di canali. PSD = SAA(f) = FA(f)  FA*(f) CSD = SAB(f) = FA(f)  FB*(f) con: FA(f) e FB(f) = FFT dei segnali a(t) e b(t) e * = funzione complessa coniugata SAB(f) SBA(f) SAA(f) SBB(f) gAB(f) = 2 FA(f) FB(f) a(t) Accelerometro 12 b(t) Accelerometro 7

Identificazione Modale Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 7 IDENTIFICAZIONE MODALE DELL’IMPALCATO: MODALITA’ DI ANALISI DEI SEGNALI Identificazione Modale I modi di vibrazione vengono individuati quando risultano verificate le 3 seguenti condizioni:  CSD 1) Picco nelle funzioni PSD e CSD 2) Cos(Da) prossimo a +1 (in fase) o -1 (opposi- zione di fase) 3) Coerenza prossima a 1 Cos (Da) Coerenza Frequenze modali 0.93, 1.32, 3.36 Hz

Identificazione Modale Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 8 IDENTIFICAZIONE MODALE DELL’IMPALCATO: MODALITA’ DI ANALISI DEI SEGNALI Identificazione Modale Per un modo identificato alla frequenza p, l’ampiezza modale FK,p del punto di misura K è pari a: con FK(f) Trasformata di Fourier del punto K Lo smorzamento z è pari a: = (f2 - f1) / (f1 + f2) dove f1 e f2 sono le frequenze di ampiezza A/2 precedenti e successive al picco modale di ampiezza A e frequenza p FFT Punto K FK(P) = 0.92 p FK(p) FMAX(p) FK,p = FFT Punto J FJ(P) = 1.00 p A A/2 z Smorzam. f1 p f2

Per ogni modo individuato vengono forniti i seguenti parametri: Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 9 IDENTIFICAZIONE MODALE DELL’IMPALCATO: RISULTATI Risultati Per ogni modo individuato vengono forniti i seguenti parametri: f – frequenza z - smorzamento % coordinate modali (normaliz-zate rispetto al valore massimo) grafico deformata modale

Modo n. 1 Tipo: antisimmetrico f = 0.93 Hz z = 2.04 % Modo n. 2 Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 10 IDENTIFICAZIONE MODALE DELL’IMPALCATO: RISULTATI Modo n. 1 Tipo: antisimmetrico f = 0.93 Hz z = 2.04 % Modo n. 2 Tipo: simmetrico f = 1.32 Hz z = 1.47 % Modo n. 3 Tipo: antisimmetrico f = 2.99 Hz z = 2.28 %

Modo n. 4 Tipo: simmetrico f = 3.36 Hz z = 2.74 % Modo n. 5 Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 11 IDENTIFICAZIONE MODALE DELL’IMPALCATO: RISULTATI Modo n. 4 Tipo: simmetrico f = 3.36 Hz z = 2.74 % Modo n. 5 Tipo: antisimmetrico f = 5.98 Hz z = 0.39 % Modo n. 6 Tipo: simmetrico f = 6.33 Hz z = 0.28 %

Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 12 IDENTIFICAZIONE MODALE DELL’IMPALCATO: RISULTATI Sintesi dei risultati Le frequenze individuate sono state confrontate con le corrispondenti frequenze individuate nel 1993 nel corso delle attività di collaudo in corso d’opera. Clemente, Marulo, Lecce, Bifulco – “Experimental modal analysis of the Garigliano cable-stayed bridge” Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 17, 1998

Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 13 IDENTIFICAZIONE MODALE DELL’IMPALCATO: RISULTATI Sintesi dei risultati Le differenze riscontrate tra le identificazioni eseguite nel 2003 e nel 2014 possono in parte attribuirsi a: a) differente massa dell’impalcato (nel 1993 le misure furono effettuate in assenza di pavimentazione, barriere di sicurezza e lastre di copertura dei marciapiedi) b) differenti condizioni termiche - fine giugno nel 1993, inizio marzo nel 2014.

CONCLUSIONI 14 INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 14 CONCLUSIONI

Interventi di manutenzione straordinaria Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 15 CONCLUSIONI Interventi di manutenzione straordinaria In funzione di quanto riscontrato, l’ANAS si sta attivando per procedere alla progettazione di un intervento di manutenzione straordinaria, consistente in: 1. rimozione della pavimentazione drenante 2. impermeabilizzazione dell’estradosso della soletta (sede stradale, marciapiedi, corsia centrale di ancoraggio degli stralli) e stesa della nuova pavimentazione efficientamento dei sistemi di evacuazione dell’acqua dall’impalcato, dall’interno dei cassoni e dai passacavi al di sotto dei marciapiedi 4. sistemazione / sostituzione delle lastre di pavimentazione dei marciapiedi 5. riverniciatura delle superfici in calcestruzzo dell’antenna iniezione con boiacca di cemento dei condotti di alloggiamento delle barre Dywidag di precompressione delle solette di impalcato 7. realizzazione di un parapetto metallico amovibile, da installare temporaneamente sulla sommità dell’antenna per accedere in sicurezza all’interno ogni qual volta si debbano eseguire attività di ispezione e/o manutenzione

Sorveglianza strutturale Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 16 CONCLUSIONI Sorveglianza strutturale Data l’importanza e l’unicità del ponte, l’ANAS prevede di ripetere con cadenza almeno quinquennale alcune delle misure strumentali eseguite nel corso della campagna diagnostica, con l’obiettivo di monitorare nel tempo il comportamento strutturale dell’opera: 1. rilievo della livelletta dell’impalcato lungo la linea d’asse longitudinale, mediante misure di livellazione di alta precisione sui capisaldi installati sull’estradosso dell’impalcato 2. valutazione dello stato tensionale degli stralli, mediante misura delle loro frequenze di vibrazione libera individuazione di eventuali variazioni nel comportamento strutturale dell’impalcato, mediante prove di caratterizzazione dinamica modellazione numerica 3D dell’opera, per consentire un’attendibile interpretazione del comportamento strutturale attuale e della sua evoluzione sulla base dei parametri dinamici acquisiti su impalcato e stralli.

GRAZIE PER L’ATTENZIONE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma INDAGINI STRUTTURALI SUL PONTE STRALLATO GARIGLIANO 17 GRAZIE PER L’ATTENZIONE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma Seminari sul controllo e la manutenzione delle opere d’arte stradali e ferroviarie – Ottobre 2015