Monitoraggio passerelle pedonali

Il Laboratorio Prove Materiali e Strutture (LPMS) esegue, a beneficio di privati e pubbliche amministrazioni, prove finalizzate all’identificazione dinamica delle strutture e attività di monitoraggio.

Comportamento dinamico delle passerelle pedonali

Le passerelle pedonali frequentemente manifestano oscillazioni di elevata ampiezza legate sia alla loro complessità strutturale che alla loro leggerezza e flessibilità.

Al fine di valutare il comportamento dinamico di un’opera LPMS esegue campagne di identificazione dinamica e monitoraggio strutturale.

In base al comportamento dinamico registrato nelle acquisizioni e all’interpretazione dei risultati, può essere necessaria la progettazione di dispositivi di smorzamento. Tipicamente l’analisi strutturale e la progettazione di tali dispositivi avviene tramite l’impiego di un modello numerico del manufatto appositamente regolato sulla base delle risultanze sperimentali (processo di model up-dating, si veda la Figura 1).

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Figura 1 Passerella ciclopedonale di San Michele all’Adige: progettazione di un Tuned Mass Damper seguita all’identificazione dinamica della struttura e al processo di aggiornamento del modello strutturale

Identificazione dinamica

LPMS esegue le seguenti tipologie di test:

        • Simple Input Multi Output (SIMO), con forzante nota, utilizzando uno shaker (SST), una mazza strumentata (FVT) (si veda a titolo di esempio la Figura 2) oppure una forza esterna generica acquisita con cella di carico (Snap off test);
        • Ambient Vibration Test (AVT): sfruttano le vibrazioni ambientali in situ (vento o traffico) per caratterizzare dinamicamente la struttura;
        • Prove con eccitazione pedonale come riportato in Figura 3

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Figura 2 prova con mazza strumentata

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Figura 3 prova con eccitazione pedonale

Le prove comunemente vengono effettuate impiegando i seguenti strumenti:

        • accelerometri piezoelettrici PCB tipo 352C33, 393C, A03 e B12 con sensibilità compresa tra 100 mV/g e 10V/g in modo da ottimizzare la risoluzione strumentale in finzione dell’ampiezza delle vibrazioni da acquisire;
        • mazza strumentata PCB 086D50;
        • shaker elettromeccanico ElectroSEIS Model 400 e relativi amplificatori;
        • celle di carico;
        • 3 schede di acquisizione dati NI 4472-B per 24 canali;
        • programma di acquisizione dati dedicato in ambiente LabView;
        • un generatore di funzione digitale;
        • 2 km di cavo coassiale con connettori BNC.

 

Preliminarmente all’esecuzione delle prove dinamiche, LPMS analizza la migliore disposizione degli strumenti, tipicamente verificando la matrice di MAC legata ai soli punti di misura relativamente alle frequenze di interesse strutturale, come evidenziato in Figura 4.

Mediante l’impiego di varie categorie di algoritmi legati alla tipologia di test effettuato è possibile identificare le frequenze e forme modali di interesse strutturale. Si riporta a titolo d’esempio in Figura 5 una forma ed una frequenza identificata in un lavoro svolto.

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Figura 4 Passerella ciclopedonale di San Michele all’Adige: analisi della localizzazione degli strumenti finalizzata all’identificazione dinamica

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Figura 5 Passerella ciclopedonale di San Michele all’Adige: identificazione delle frequenze e forme modali

Monitoraggio strutturale

Il laboratorio effettua il monitoraggio strutturale statico e dinamico mediante l’acquisizione combinata di segnali con basso campionamento (statici) (tipicamente frequenza campionamento nel range 10-4-1 Hz – Figura 7) e segnali campionati con frequenza più alta (tipicamente 102-103 Hz – Figura 6). Con riferimento alle acquisizioni statiche LPMS dispone di anemometri, termometri, termoigrometri, inclinometri, estensimetri, trasduttori di spostamento potenziometrici induttivi e estensimetrici. Le acquisizioni dinamiche comunemente vengono effettuate con l’impiego di accelerometri.

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Figura 6: Ponte Ciclopedonale Nomi-Calliano: disposizione degli accelerometri nel sistema di monitoraggio permanenteMonitoraggio_passerelle_pedonali_8

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Figura 7: Ponte Ciclopedonale Nomi-Calliano: disposizione dei termometri e degli anemometri.

Attività svolte

        • Ponte del Mare (Pescara): Identificazione dinamica e monitoraggio
        • Passerella ciclopedonale di San Michele all’Adige (TN): Identificazione dinamica
        • Ponte ciclopedonale di Nomi-Calliano (TN): Identificazione dinamica e monitoraggio
        • Torre eolica presso l’Interporto di Trento (TN) Identificazione dinamica
        • Campanile di Portogruaro Identificazione dinamica e monitoraggio