Prove di carico statiche e prove dinamiche
Prove di carico statiche
Nell'ambito delle operazioni di collaudo statico di nuove strutture, per accertare la portata di strutture esistenti, in genere nell'effettuare tutti quegli accertamenti, studi, indagini e sperimentazioni utili per formarsi il convincimento della sicurezza dell'opera spesso si rendono necessarie anche delle prove di carico. La società offre supporto alle prove con la predisposizione della strumentazione in sito e la realizzazione del carico con serbatoi flessibili ad acqua o con martinetti idraulici. Utilizzando trasduttori di spostamento di tipo potenziometrico collegati ad un opportuna apparecchiatura di acquisizione dati, le misure possono essere visualizzate in tempo reale mantenendosi a debita distanza dalla struttura caricata e lavorando quindi in condizioni di sicurezza.
Come previsto al p.to 9.2 Prove di carico del D.M. 14/01/2008 (Pubblicato nel Supplemento Ordinario della G.U. del 04/02/2008) le prove statiche, a giudizio del Collaudatore e in relazione all'importanza dell'opera, possono essere integrate da prove dinamiche e prove a rottura su elementi strutturali.
Prove dinamiche
I metodi dinamici sono un insieme di procedure analitiche e sperimentali che consentono di determinare con affidabilità i parametri caratteristici di un sistema vibrante (frequenze naturali e modi di vibrare). Queste tecniche rientrano nella cosiddetta experimental modal analysis, [1]. I vantaggi offerti da questo tipo di indagini sperimentali rispetto alle prove in cui si impiegano carichi statici sono molteplici. In primo luogo, è possibile studiare la risposta strutturale conseguente ad azioni variabili nel tempo. Questo risulta decisivo, per esempio, nell'analisi del comportamento dinamico di sistemi strutturali in zona sismica. L'utilizzo di strumenti di rilevazione molto sensibili, quali gli accelerometri e i sismometri, consente inoltre di applicare forzanti di intensità limitata, con il vantaggio di evitare livelli di carico elevati, tali da produrre anomalie di comportamento (plasticizzazioni, fessure indotte, ecc.). Infine, con riferimento ai ponti, l'impiego dell'eccitazione ambientale consente di studiare il comportamento in esercizio senza dover ricorrere all’interruzione del traffico veicolare, [2]. Nelle applicazioni ingegneristiche, le prove dinamiche possono essere previste in fase di costruzione come ausilio teorico e tecnico alla progettazione, oppure a costruzione avvenuta, come verifica della corretta esecuzione e della corrispondenza alle caratteristiche di progetto. Queste analisi sono necessarie quando si vuole quantificare l'incidenza di alcuni comportamenti strutturali di incerta modellazione, quali, ad esempio, quelli che riguardano le condizioni al contorno o i meccanismi di interazione terreno-strutture in elevazione. In questi casi, a partire dai dati sperimentali si vuole calibrare il modello analitico di progetto al fine di descrivere accuratamente il comportamento, statico e dinamico, della struttura sotto l'azione delle forze applicate. Questa problematica si inserisce nel contesto del model updating, cioè delle tecniche di aggiornamento e calibrazione dei modelli strutturali. Il punto di vista diagnostico, invece, prevede l'uso di informazioni provenienti da campagne di prove dinamiche, effettuate periodicamente nel corso della vita di una struttura, per segnalare l’insorgenza di situazioni anomale. La presenza di un danno strutturale comporta una variazione dei parametri modali rispetto ad una fissata configurazione iniziale (o di riferimento). La misura e l’interpretazione di queste variazioni possono fornire indicazioni quantitative sulla posizione e sull’intensità del degrado presente e si rivelano di indubbia utilità per pianificare eventuali interventi di manutenzione e di ripristino dell’opera. Questa problematica si inserisce nell’ambito della diagnostica strutturale, o damage detection.
Le applicazioni delle tecniche dinamiche finalizzate al model updating o alla damage detection conducono a problemi di natura inversa nei quali il ruolo tra dati di ingresso e incognite viene scambiato. Con una terminologia di uso corrente si parla di inverse problems in vibration [3]. Le incognite, anziché far parte della soluzione delle equazioni che modellano il problema diretto, sono di volta in volta coefficienti che descrivono la rigidezza di un componente strutturale, oppure parametri che definiscono l’interazione tra terreno e struttura o l’efficacia di un dispositivo di vincolo. I dati, viceversa, sono i parametri dinamici che si misurano sperimentalmente, tipicamente frequenze naturali e modi di vibrare.
Supporto
Per quanto riguarda l'interpretazione dei risultati delle misure, per identificare la corrispondenza del comportamento teorico e quello sperimentale, i nostri ingegneri possono offrire eventualmente un valido supporto di consulenza. Per quanto riguarda le prove dinamiche, AT Engineering è in grado di offrire il know-how necessario per la predisposizione ottimale di prove di caratterizzazione dinamica e di misura di vibrazioni, l’elaborazione dei dati sperimentali e l’estrazione dei parametri modali mediante sofisticate tecniche di curve fitting. In aggiunta, la società offre consulenza in fase di modellazione della struttura e di calibrazione-aggiornamento dei parametri meccanici e geometrici sulla base delle indicazioni sperimentali.
Bibliografia
[1] D.J. Ewins, Modal Testing: Theory and Practice, Research Studies Press, Taunton, England, 1988.
[2] J.S. Bendat e A.G. Piersol, Engineering Applications of Correlation and Spectral Analysis, John Wiley & Sons, New York, 1980.
[3] G.M.L. Gladwell, Inverse Problems in Vibration, Second Edition, Springer-Verlag, New York, 2004.