Sviluppo ed applicazioni a casi reali di software di analisi modale sperimentale

Il presente lavoro di tesi è stato svolto presso l’azienda GD Test S.r.l., azienda sita in Torino che opera da decenni nel campo del monitoraggio strutturale e geotecnico. L’azienda citata collabora con Flex Patch System per lo sviluppo di un sensore che sia adatto al monitoraggio strutturale statico e dinamico continuo, utilizzando una soluzione wi-fi. Negli ultimi anni uno dei temi principali che ha riguardato l’ingegneria civile è stato quello del monitoraggio, definito più in generale come Structural Health Monitoring (SHM). L’SHM può essere definito come un processo di implementazione di strategie per l’individuazione del danno. Questo processo prevede quattro passaggi fondamentali: ??Valutazione operativa; ??Acquisizione, fusione e preprocessing dei dati; ??Estrazione delle informazioni; ??Elaborazione delle informazioni. La crescita dell’importanza del monitoraggio è legata allo stato delle strutture e delle infrastrutture, spesso in condizioni di degrado avanzato. La branchia dell’ingegneria relativa al monitoraggio è sicuramente uno strumento importante per individuare la necessità di intervenire con manutenzioni speciali e quindi di garantire il corretto funzionamento in esercizio delle opere. Lo scopo della tesi è quello di sviluppare la base di partenza per il software che dovrà essere utilizzato per l’elaborazione dei dati derivanti dal monitoraggio dinamico e quindi per l’identificazione strutturale. La scelta è stata quella di implementare, mediante il codice di programmazione Python, due algoritmi per l’identificazione dinamica: ??Frequency Domain Decomposition (FDD); ??Stochastic Subspace Identification (SSI). Il secondo step è stato quello di trovare un modo per validare i due algoritmi una volta implementati, a tal proposito sono stati utilizzati dei dati relativi a delle sperimentazioni precedentemente effettuate di cui, dunque, si conoscevano già i parametri modali da ottenere (frequenze, forme modali e smorzamenti). Per la validazione degli algoritmi sono stati utilizzati i dati relativi a due sperimentazioni distinte: ??Analisi di una trave derivante dall’impalcato di un ponte; ??Analisi di un telaio in acciaio. Sono stati inoltre realizzati dei modelli agli elementi finiti per avere un ulteriore conferma di quello che è stato ottenuto dall’analisi modale sperimentale. L’ultimo punto della tesi è quello riguardante un campo prove dove sono stati utilizzati gli algoritmi implementati per la definizione delle frequenze modali degli stralli di una copertura. Il campo prove ha lo scopo di valutare la trazione negli stralli partendo dalle frequenze modali ottenute. La struttura in esame, sita alla Fiera di Genova, è una tensostruttura la cui copertura è sorretta da stralli collegati a degli alti piloni. Si è notato nel tempo un cambiamento della tensione negli stralli che vanno dunque periodicamente ritesati, l’obbiettivo del campo prove è quello di poter definire la trazione nello strallo in maniera semplice e continua. A tal proposito sono stati installati tre accelerometri su uno strallo (sensori wi-fi) che registrano, con una frequenza di campionamento fissa, la risposta dello strallo al rumore ambientale. Partendo dalle frequenze modali si valuta il tiro nel cavo sfruttando un metodo trovato in letteratura che è il seguente: Unified Practical Formulas. Per la verifica del tiro stimato sono poste due celle di carico alle estremità dello strallo che saranno rimosse al termine del campo prove.