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Convalida su sovrastrutture di ponti e strutture infrastrutturali
Analisi della dinamica strutturale attraverso un sistema di monitoraggio modale
La crescente pressione sulle infrastrutture porta alla necessità di indagare e valutare le strutture esistenti, come i ponti, per quanto riguarda i problemi di sicurezza e la conseguente durata di vita. Sono necessarie soluzioni affidabili, tecnicamente fattibili ed economiche per il monitoraggio metrologico, al fine di garantire la sicurezza strutturale e l'idoneità allo scopo. Questo è il prerequisito fondamentale per ottenere informazioni significative sui processi di danneggiamento e sulle proprietà strutturali attuali.
Il modello metrologico di un sistema di monitoraggio modale per le sovrastrutture dei ponti è in fase di sviluppo presso l'Istituto per il cemento armato e i materiali da costruzione del KIT (Karlsruhe Institute of Technology) nell'ambito del progetto di cooperazione ZIM "Sviluppo di un sistema per l'analisi dei danni e il monitoraggio modale delle sovrastrutture dei ponti". Come tutte le strutture, i ponti presentano caratteristiche di vibrazione quando sono eccitati, che possono essere descritte da parametri modali come le frequenze e i modi propri.
La considerazione di base per un sistema di monitoraggio modale è che i processi di danneggiamento sono accompagnati da cambiamenti di rigidità nella struttura, che a loro volta portano a cambiamenti misurabili nei parametri modali. I parametri modali, le frequenze e gli autovalori possono essere misurati e caratterizzati per ottenere informazioni approfondite sulle condizioni del ponte, sulla sua capacità portante e sulla vita utile residua.
I test a livello di componenti sono stati eseguiti presso l'Istituto di ricerca e collaudo dei materiali di Karlsruhe, diretto da Mareike Kohm, conducendo una verifica sperimentale e testando un sistema di monitoraggio modale. Una trave semplice in cemento armato lunga 6,5 metri è servita come modello semplificato per simulare un ponte. All'inizio dell'esperimento, la trave in cemento armato era completamente intatta ed è stata danneggiata passo dopo passo durante le indagini da un cilindro idraulico controllato dal percorso.
La formazione di fessure incrementali si è verificata come risultato della sollecitazione di trazione a flessione centrica sulla trave in cemento armato. Questo fenomeno è stato documentato per una successiva valutazione sia manuale che con il sistema di misurazione ottica GOM Aramis. Le storie temporali di accelerazione sono state registrate in 25 punti di misura utilizzando accelerometri MEMS di Semex-Engcon per il test metrologico e la verifica dei parametri modali. Il vibrometro multipunto Polytec con 27 teste di sensore su 4 unità ottiche è stato utilizzato per gli stessi 25 punti di misura e per 2 punti di misura aggiuntivi sugli assi di supporto, al fine di controllare e verificare i risultati metrologici degli accelerometri.
Leggete l'articolo completo sulla rivista web di Polytec.
