Structural Dynamics, numerical Simulation, Qualification

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1 Laboratorio virtuale DySCo per la sperimentazione i condivisa su macroelementi strutturali Structural Dynamics, numerical Simulation, Qualification tests t and vibration Controlt l Marialuisa Mongelli Laboratorio di Qualificazione Materiali e Componenti (UTT MAT QUAL) ENEA C.R. Casaccia

2 Il laboratorio DySCo Area virtuale, accessibile via Internet Facilita la collaborazione tra gli esperti della comunità scientifica che operano nel campo della protezione sismica. Primo esempio di sperimentazione condivisa a distanza, in tempo reale, permette di: visualizzare le prove discutere i risultati ottenuti con i partner dei progetti interagire con il laboratorio durante le campagne sperimentali Area dove sono salvati documenti, pubblicazioni e risultati utilizzabili e consultabili a vari livelli dagli interessati del settore

3 Il laboratorio DySCo Protezione sismica di macroelementi strutturali di edifici storico monumentali e singole opere d arte Miglioramento della risposta dinamica e messa in sicurezza rinforzi dispositivi isolamento alla base nuove tecniche costruttive Altri settori di applicazione: civile meccanico aeronautico aerospaziale nucleare

4 Il laboratorio DySCo Strumentazione Tavole vibranti e shaker elettrodinamici

5 Il Laboratorio DySCo Home page: Click su join us per chiedere : informazioni account afs Possibilità di : Partecipare alle campagne sperimentali in diretta Accedere a dati e documenti Accedere a software e tool di calcolo l

6 Il Laboratorio DySCo Sistema di : 9 telecamere NIR Sistema 3DVision 4 videocamere Marcatori retroriflettenti fissati sui punti di misura delle strutture da monitorare.

7 Il Laboratorio DySCo Sistema 3DVision Configurazione i tl telecamere NIR Ricostruzione i 3D Triangolazione geometrica delle telecamere NIR 3D reconstruction of markers complete motion Sovrapposizione e sincronizzazione delle traiettorie 3D acquisite con i filmati delle telecamere

8 Tamburo della chiesa di San Nicolò l Arena (CT) Collaborazione ENEA MAT QUAL CE.P.I S CEntro di Prevenzione e Isctruzione Sismica Obiettivi Realizzazione i modello dll in scala 1:6 16 Intervento di miglioramento: Sistema DIS CAM Cucitura Attiva della Muratura con elementi DISsipativi Metodologie Studio preliminare mediante modelli numerici (FEM) Prove dinamiche su tavola vibrante del modello integro, danneggiato e rinforzato mediante elementi dissipativi in corrispondenza delle finestre Monitoraggio con sensori in fibra ottica a reticolo di Bragg (FBG) Utilizzo del sistema 3DVision e messa in rete dell esperimento Sezione trasversale del sistema cupola tamburo

9 Tamburo della chiesa di San Nicolò l Arena (CT) Collaborazione ENEA MAT QUAL QUAL CE.P.I S CEntro di Prevenzione e Isctruzione Sismica Modellazione e Analisi agli elementi finiti 1. Valutazione del rischio sismico di un D.P.C.M , Linee Guida BC è imprescindibile dall analisi per la valutazione e riduzione del strutturale rischio sismico del P.C. tutelato 2. Analisi FE (statica lineare, non lineare con riferimento alle NTC 2008, e dinamica) rappresenta una Supplemento ordinario G.U. n.54, metodologia affidabile per valutare il comportamento sismico della struttura FEA dinamica modale FEA statica non lineare Mappatura delledeformazioni deformazioni Mappatura delle sollecitazioni Forme modali Frequenze propriep Nella validazione il modello FE viene tarato per passi successivi in funzione dei risultati sperimentali ottenuti dalle prove dinamiche su tavola vibrante e dalle PND eseguite

10 Tamburo della chiesa di San Nicolò l Arena (CT) Collaborazione ENEA MAT QUAL CE.P.I S CEntro di Prevenzione e Isctruzione Sismica Risultati 3DVision e validazione del modello FE 3D Vision D1S marker = FEA 4841 nodo Colfiorito Input time history Distribuzione ib i FE Sforzi-Deformazioni f i i

11 Tamburo della chiesa di San Nicolò l Arena (CT) Collaborazione ENEA MAT QUAL CE.P.I S CEntro di Prevenzione e Isctruzione Sismica Sperimentazione condivisain in tempo reale via DySCo

12 Tamburo della chiesa di San Nicolò l Arena (CT) Collaborazione ENEA MAT QUAL CE.P.I S CEntro di Prevenzione e Isctruzione Sismica Modelli numerici e validazione via CRESCO Il laboratorio Virtuale DySCo utilizza le infrastrutture del GRID ENEA via CRESCO (ComputationalRESearch center on COmplex system) Possibilità di utilizzare il calcolo parallelo l per l analisi l di modelli FE con numero elevato di elementi e pesanti richieste di output Possibilità di integrare direttamente le time history acquisite dal sistema 3DVision nel modello FE 3D FEA nodes=3dvison markers

13 Hagia Irene (Complesso Topkapi Istanbul) Obiettivi Individuazione zone critiche Valutazione possibili interventi di rinforzo Realizzazione modello (scala 1:10) con: rigidezza e massa riproducenti le proprietà meccaniche del macro elemento strutturale arco centrale pilastri (punto critico). Il sistema 3DVision consente la misura diretta degli spostamenti e la messa in rete delle campagne sperimentali Metodologie Studio preliminare mediante modelli numerici (FEM) Prove dinamiche su tavola vibrante del modello integro, danneggiato e rinforzato mediante diverse tecniche tradizionali e non (fasce in fibra di vetro) Monitoraggio con il sistema 3DVision di tipo motion capture che utilizza una costellazione di telecamere all infrarosso vicino

14 Progetto PERPETUATE (VII P.Q.) PERformance based approach to Earthquake protection of cultural heritage in European and mediterranean countries Obiettivi Il progetto intende sviluppare delle linee guida per la valutazione e del rischio sismico e la protezione dei beni culturali mediante possibili interventi di miglioramento sismico Realizzazione modello in scala 1:6 Attività ENEA Definizione delle misure di valutazione del danno (WP1) Tecniche diagnostiche,,proprietàp dei materiali, ed identificazione strutturale (WP4) Individuazione degli elementi macrostrutturali da verificare su tavola vibrante, progettazione dei modelli in scala e prove sperimentali su tavola vibrante (WP5) Contributo alla definizione di nuove linee guida per la protezione del P.C. (WP8)

15 Progetto PERPETUATE Obelisco Lateranense Obiettivi Studio cinematico dei possibili meccanismi di sliding e rocking dei tre blocchi Metodologie Monitoraggio Ambientale a lungo termine dovuto al traffico e/o microsismi Prove NDT per la definizione delle proprietà meccaniche dei materiali Endoscopia, tomografia sonica, e georadar Modello e analisi agli elementi finiti Vulnerabilità sismica

16 Progetto PERPETUATE Obelisco Lateranense Obiettivi Studio cinematico dei possibili meccanismi di scorrimento e ribaltamento dei tre blocchi 1:6 16 scaled ld model dl total height m base NOT symmetric hinges not allow sliding

17 Volta a Crociera Progetto PERPETUATE Moschea del Palazzo del Dey (Algeri) Modello in scala reale con pareti non simmetriche Due campagne sperimentali: Modello Rinforzato (catene). Modellod TlQ Tal Quale (non rinforzato) Studio del comportamento degli inserti in legno inseriti alla base di ogni arco.

18 Isolamento sismico dei Bronzi di Riace Museo Archeologico Nazionale della Magna Grecia (R. C.) C) Convenzione ENEA e Direzione Regionale per i Beni Culturali e Paesaggistici della Calabria Prove sperimentali su tavola vibrante con input sismici di: terremoti artificiali (spettro compatibili con lo spettro sismico di Stato Limite Ultimo (SLU) al piano espositivo dell edificio) terremoti naturali con periodo di ritorno anni (Max hazard). Obiettivi Massimo isolamento dal terremoto Bassa rigidezza + basso attrito + Grandi Spostamenti Isolamento 3D (nelle 3 direzioni XYZ) Coefficiente di isolamento >90 % (no rocking) Isolamento componente verticale dannosa per i punti critici (braccia e gambe) Riduzione delle forze di ritenuta applicate ai tiranti pari a 1/3 del valore attuale Materiali Compatibili Reversibilità, Semplice manutenzione, Durabilità Granito / Marmo / Ceramica Riduzione delle forze di ritenuta applicate ai tiranti pari a 1/3 del valore attuale

19 Arca di San Giovanni Battista " (Genova) Protocollo d Intesa ENEA MiBAC Arcidiocesi di Genova Obiettivi Progettazione e realizzazione di un supporto finalizzato ad assorbire quanto più possibile i micro urti e gli eccessivi ondeggiamenti nel trasporto durante le processioni. monitoraggio continuo: vibrazioni, shock, temperatura, umidità dell Arca

20 Conclusioni Partecipazione attiva, condivisa via Internet, in diretta alle campagne sperimentali grazie alla possibilità di sovrapporre e sincronizzare le telecamere NIR e le videocamere del sistema 3DVision Cooperazione e rapido scambio di informazioni tra gli esperti della comunità scientifica nel settore specifico Riduzione dei costi Archiviazione dei dati sperimentali, della relativa documentazione, disponibileibil via web a vari livellilli di competenza. Accesso ai software di calcolo installati su CRESCO via ENEA GRID Sicurezza dei dati Accesso alla strumentazione solo agli esperti del laboratorio

21 Grazie a tutti per la partecipazione!!!