La determinazione del tiro nelle catene metalliche presenti negli edifici esistenti, attraverso prove non distruttive, è un problema di notevole interesse nell’ambito della diagnostica strutturale, in particolare nel caso dell’edilizia storica e monumentale. In letteratura sono riportati numerosi metodi che consentono di ricavare il valore della forza assiale agente in un tirante metallico a partire da prove sperimentali di tipo statico o dinamico. Tuttavia, alcuni di tali metodi si basano su ipotesi semplificative (ad es., trascurabilità della rigidezza flessionale della catena) e conducono a stime eccessivamente approssimate; altri metodi risultano più accurati, ma richiedono procedure esecutive lunghe e laboriose per ricavare i valori dei diversi parametri incogniti. Il nuovo metodo messo a punto dagli autori della presente memoria consente di determinare il tiro agente in una catena attraverso l’identificazione strutturale basata su prove sperimentali di tipo dinamico. A tale scopo, in primo luogo è stato definito un modello meccanico che rappresenta la catena come una trave tenso-inflessa, di geometria e massa note, dotata di incastri elastici ad entrambe le estremità. L’equazione differenziale del moto della catena è stata risolta per via analitica attraverso il metodo di separazione delle variabili, ricavando così il legame fra i parametri incogniti, cioè il tiro e le rigidezze dei vincoli elastici alle estremità della trave, e le frequenze proprie corrispondenti ai primi modi di vibrare. L’applicazione del metodo è semplice ed efficace. Attraverso un’unica acquisizione dinamica, eseguita con un accelerometro collocato in posizione opportuna sulla catena, si determina tramite la trasformata rapida di Fourier lo spettro di risposta in frequenza. Da quest’ultimo si ricavano i valori delle prime frequenze proprie. Infine, attraverso la soluzione numerica di un sistema non lineare di equazioni, si identificano i parametri strutturali incogniti, cioè le rigidezze dei vincoli ed il tiro. L’efficacia del metodo è stata testata, come primo caso applicativo, sulle catene della torre campanaria della Cattedrale di Ruvo di Puglia. I risultati ottenuti sono stati comparati con quelli di una prova di rilascio con estensimetri, conseguendo un buon accordo. Ulteriori studi e sperimentazioni in situ ed in laboratorio sono in corso per giungere ad una validazione piena del metodo.
Un metodo per la determinazione del tiro nelle catene mediante identificazione dinamica
VALVO, PAOLO SEBASTIANO
2005-01-01
Abstract
La determinazione del tiro nelle catene metalliche presenti negli edifici esistenti, attraverso prove non distruttive, è un problema di notevole interesse nell’ambito della diagnostica strutturale, in particolare nel caso dell’edilizia storica e monumentale. In letteratura sono riportati numerosi metodi che consentono di ricavare il valore della forza assiale agente in un tirante metallico a partire da prove sperimentali di tipo statico o dinamico. Tuttavia, alcuni di tali metodi si basano su ipotesi semplificative (ad es., trascurabilità della rigidezza flessionale della catena) e conducono a stime eccessivamente approssimate; altri metodi risultano più accurati, ma richiedono procedure esecutive lunghe e laboriose per ricavare i valori dei diversi parametri incogniti. Il nuovo metodo messo a punto dagli autori della presente memoria consente di determinare il tiro agente in una catena attraverso l’identificazione strutturale basata su prove sperimentali di tipo dinamico. A tale scopo, in primo luogo è stato definito un modello meccanico che rappresenta la catena come una trave tenso-inflessa, di geometria e massa note, dotata di incastri elastici ad entrambe le estremità. L’equazione differenziale del moto della catena è stata risolta per via analitica attraverso il metodo di separazione delle variabili, ricavando così il legame fra i parametri incogniti, cioè il tiro e le rigidezze dei vincoli elastici alle estremità della trave, e le frequenze proprie corrispondenti ai primi modi di vibrare. L’applicazione del metodo è semplice ed efficace. Attraverso un’unica acquisizione dinamica, eseguita con un accelerometro collocato in posizione opportuna sulla catena, si determina tramite la trasformata rapida di Fourier lo spettro di risposta in frequenza. Da quest’ultimo si ricavano i valori delle prime frequenze proprie. Infine, attraverso la soluzione numerica di un sistema non lineare di equazioni, si identificano i parametri strutturali incogniti, cioè le rigidezze dei vincoli ed il tiro. L’efficacia del metodo è stata testata, come primo caso applicativo, sulle catene della torre campanaria della Cattedrale di Ruvo di Puglia. I risultati ottenuti sono stati comparati con quelli di una prova di rilascio con estensimetri, conseguendo un buon accordo. Ulteriori studi e sperimentazioni in situ ed in laboratorio sono in corso per giungere ad una validazione piena del metodo.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
