Monitoraggio strutturale ed identificazione dinamica: il caso studio del ponte Bologna a Torino = Structural monitoring and dynamic identification: the case study of Bologna bridge in Turin

Il monitoraggio strutturale (SHM) si propone di sviluppare sistemi autonomi integrati che siano in grado di monitorare un’opera permettendone l’ispezione ed il rilevamento dei danni con il minimo intervento antropico. Esso rappresenta dunque un processo di implementazione di una strategia di identificazione dei danni attraverso la quale, osservando una struttura con una determinata periodicità, è possibile pervenire alla valutazione di alcune caratteristiche del sistema, in modo tale da definirne il suo stato attuale di salute. Con l’espressione “identificazione dinamica” di una struttura si intendono tutte quelle tecniche, sia analitiche che sperimentali, attraverso le quali è possibile individuare la risposta dinamica della struttura stessa. Dunque attraverso un’analisi di questo tipo è possibile ottenere informazioni relative ad un’opera, quali ad esempio frequenze naturali e corrispondenti forme modali o anche coefficienti di smorzamento. Il caso studio è rappresentato dall’analisi dinamica del ponte Bologna sito nel comune di Torino, esso è realizzato in cemento armato ordinario ed è costituito da tre campate per una lunghezza complessiva pari a circa 54 metri. Per studiare il comportamento della suddetta struttura, si è fatto ricorso al software SAP2000 v20. In primo luogo, è stato realizzato un modello agli elementi finiti attraverso il quale è stato possibile desumere i periodi ed i rispettivi valori di frequenze naturali relativi ai primi otto modi di vibrare della struttura. L’obiettivo di tale lavoro di tesi è quindi quello di descrivere il comportamento del ponte Bologna in modo tale da poter realizzare in una seconda fase un sistema di monitoraggio che permetta di controllare eventuali danneggiamenti, spostamenti o in generale variazioni significative di alcune grandezze fondamentali del sistema oggetto di indagine. In seguito, al fine di identificare il comportamento dinamico del ponte, in data 22 gennaio 2021 il laboratorio MastrLAB del Politecnico di Torino ha svolto una campagna di indagini sperimentali mediante l’utilizzo di 17 accelerometri posti in differenti punti della struttura, attraverso cui sono stati acquisiti i dati necessari per la successiva fase di elaborazione dinamica. Il criterio secondo il quale i vari accelerometri sono stati posizionati lungo le tre campate costituenti il ponte è funzione di quanto ottenuto dal modello FEM. Difatti, in ragione delle forme modali derivanti dall’analisi agli elementi finiti si è scelto di posizionare i dispositivi nei punti più significativi in modo tale da poter essere in grado di confrontare i dati elaborati con quanto già determinato nel modello FEM. Si specifica che durante l’acquisizione si è fatto riferimento ad un’eccitazione ambientale, dunque l’input dinamico è a priori ignoto. Nella fase finale, i dati sono stati analizzati dinamicamente utilizzando la tecnica della Decomposizione del Dominio della Frequenza per implementare il modello. Dal momento che i dati di input erano sconosciuti, avendo usato solo l'eccitazione ambientale, la tecnica di cui sopra risulta fortemente adeguata. Poi un confronto qualitativo dei risultati ottenuti dal test dinamico e dal modello agli elementi finiti ha mostrato che le forme modali ottenute dall'identificazione dinamica sono mostrano affinità con quelle ottenute dal modello FEM. Questo implica che attraverso i dati desunti è possibile calibrare il modello permettendo di controllare la struttura a distanza.