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

Dinamica Operazionale 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 O Fase di collaudo O Fase di esercizio Studio Controllo Controllo Controllo e Diagnosi O Fase di riclassificazione Studio, Controllo e Diagnosi O Disturbo vibro-acustico O Sistemi di sorveglianza Misure Previsioni Registrazione eventi Controllo evoluzioni

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 Frequenza sperimentale [Hz] Frequenza FEM 1 – y 28.44 25.907 2 –z 40.65 41.103 3 - y 94.6 102.748 4 - z 144.3 155.326 5 - y 210.1 227.975

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° Frequenza Modello FEM [Hz] Frequenza misurata 1 1,656336 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 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 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 di acquisizione Attività Sperimentale n°3: Il complesso Monumentale del S. Agostino in CS Attività di acquisizione

Risultati dell’analisi dei dati sperimentali Attività Sperimentale n°3: Il complesso Monumentale del S. Agostino in CS Risultati dell’analisi dei dati sperimentali Colonna Frequenza 1° 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 Attività Sperimentale n°3: Il complesso Monumentale del S. Agostino in CS Confronto con indagini NDT Classificazione mediante ultrasuoni Classificazione mediante rilievo del rumore 8 10 3 9 2 5 7

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