Task 3.1.3: MONITORAGGIO

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1 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA 1 Workshop di Coordinamento Progetto ReLUIS-DPC Trento, Luglio 2011 Nuovo Progetto Esecutivo Reluis-DPC Task 3.1.3: MONITORAGGIO Coordinatore: Felice Carlo Ponzo, Dipartimento di Strutture, Geotecnica e Geologia applicata (DiSGG), Università degli Studi della Basilicata UNITA PARTECIPANTI: - UNIBAS (Ponzo) - IUAV (Russo) - UNIMOL (Fabbrocino) - UNIAQ (Benedettini) - POLITO (Destefano) - UNIPARTH (Occhiuzzi)

2 Task 3.1.3: MONITORAGGIO 1. OBIETTIVI DELLA RICERCA: -Messa a punto di metodologie di identificazione strutturale e del danno, operanti a differenti livelli di dettaglio. -Messa a punto di metodi automatici semplificati di stima del danno basati su approcci di tipo statistico. -Progettazione ed istallazione di sistemi di monitoraggio operanti a diverso livello di complessità su strutture strategiche e monumentali campione. -Definizione di strategie ottimali di acquisizione e trasmissione dei dati -Verifica delle potenzialità di integrazione dei sistemi per il monitoraggio strutturale con sistemi per il controllo di dispositivi semiattivi di protezione delle strutture e con sistemi territoriali di Early-Warning (SEWS). -Ottimizzazione dei sistemi di protezione da impiegare su strutture di interesse in fase di gestione dell emergenza sismica.

3 Task 3: MONITORAGGIO 2. ATTIVITÀ PREVISTE NEL TRIENNIO Perfezionamento di metodi speditivi per la determinazione del danno subito dagli edifici durante eventi sismici, mediante effettuazione di test su tavola vibrante di modelli in scala ed implementazione della procedura in un pacchetto software; Sviluppo e valutazione della robustezza di metodi di identificazione dinamica lineare nel dominio tempo frequenza e validazione di tecniche di identificazione dinamica e di metodi diagnostici basati sulle misure derivate dal monitoraggio strutturale. Progettazione ed installazione di sistemi di monitoraggio su infrastrutture e strutture anche monumentali ed esecuzione di prove sperimetali per la caratterizzazione dinamica Definizione di strategie di acquisizione e trasmissione dati e relativa implementazione Attività analitico-numerica: formulazione di modelli coerenti agli EF dei sistemi strutturali analizzati sperimentalmente, model updating basato su misure dinamiche, analisi predittive per diverse tipologie di eccitazione (sisma, vento, urti, ). Studio di fattibilità e possibili implementazioni di sistemi di monitoraggio dinamico permanente a larga scala su sistemi di monumenti, su classi di edifici, su sistemi infrastrutturali. Calibrazione di modelli di calcolo ad elementi finiti in campo elastico lineare di strutture monumentali in muratura a mezzo delle risultanze sperimentali di monitoraggio dinamico in presenza di vibrazione ambientale Verifica, a posteriori, dell idoneità di interventi strutturali di miglioramento sismico di manufatti storici attraverso l uso di monitoraggio dinamico in presenza di eccitazione indotta e di vibrazioni ambientali

4 Task 3: MONITORAGGIO (UNIBAS) 3.1. ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO 1) Perfezionamento di un metodo speditivo di primo livello per la determinazione del danno subito dagli edifici durante gli eventi sismici 2) Messa a punto di tecniche innovative per l estrazione automatica dei parametri dinamici degli edifici durante la fase di strong-motion 3) Implementazione della procedura proposta in un pacchetto software finalizzato alla valutazione automatica del danneggiamento subito dall edificio monitorato;

5 Task 3: MONITORAGGIO (UNIBAS) 1) Perfezionamento di un metodo speditivo di primo livello per la determinazione del danno subito dagli edifici durante gli eventi sismici SPERIMENTAZIONE SU TAVOLA VIBRANTE DI MODELLI IN SCALA 2 Validazione del metodo per la valutazione speditiva del danno 2 2 Δ an = c1 Amax + c2 Amax + c3 Δf1 + c4 Δf1 + c5 Δf 2 + c6 Δf 2 + c7 Δξ + c8 Δξ Test di metodologie innovative e configurazioni ottimali per l identificazione dinamica delle strutture (Analisi Interferometrica; S-Transform) 2

6 Task 3: MONITORAGGIO (UNIBAS) MESSA A PUNTO DI UN FILTRO A BANDA VARIABILE Segnale Trasformata di Stockwell Proprietà: convoluzione, linearità ed invertibilità Matrice Filtrante definita dall utente (a banda variabile) Convoluzione e Inversione Segnale Filtrato

7 Task 3: MONITORAGGIO (UNIMOL) 2) ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO 1) Completamento dell installazione del sistema di monitoraggio della Nuova Casa dello Studente presso l Università del Molise in località Vazzieri (Campobasso); 2) Definizione delle strategie di acquisizione dati e relativa implementazione;

8 Task 3: MONITORAGGIO (UNIMOL) La Nuova Casa dello Studente (CB) Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica

9 Task 3: MONITORAGGIO (UNIMOL) La Nuova Casa dello Studente (CB) Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica

10 Task 3: MONITORAGGIO (POLITO) 2) ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO 1) Sviluppo e valutazione della robustezza di un metodo di identificazione dinamica lineare nel dominio tempo frequenza; 2) Esecuzione di prove sperimentali su un modello di ponte ad arco in muratura in scala 1:2 da effettuare presso il Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica del Politecnico di Torino;

11 Task 3: MONITORAGGIO (POLITO) Experimental tests on a masonry bridge model Settlements application system Screws and bearings to introduce differential settlements Hydraulic flume tests Scour profile image monitoring Numerical simulation and settlements calculation

12 Shaker tests at different damage steps (POLITO) o Sweep-sine tests. o Harmonic tests ( Hz - Δf=1 Hz). o Impulse tests (push & pull). o Random excitation ( Hz), three excitation levels. o Resonance tests, three excitation levels (~33, ~66 e ~100 N). Frequency [Hz] Dynamic identification results MODE 1 MODE 2 MODE 3 MODE 4 Damping [-] MODE 1 MODE 2 MODE 3 MODE Settlement [mm] Settlement [mm]

13 Task 3: MONITORAGGIO (UNIVAQ) 2) ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO 1) Esecuzione di prove sperimentali per la caratterizzazione dinamica di strutture reali (strutture monumentali, edifici, ponti e viadotti, strutture speciali) con tecniche Output Only. 2) Attività analitico-numerica: formulazione di modelli coerenti agli EF dei sistemi strutturali analizzati sperimentalmente, model updating basato su misure dinamiche, analisi predittive per diverse tipologie di eccitazione (sisma, vento, urti, ).

14 Task 3: MONITORAGGIO (UNIVAQ) Attività principali: prove su modelli in regime di risposta lineare e non-lineare prove dinamiche estemporanee su strutture reali edifici ponti monumenti sistemi di monitoraggio dinamico continuo

15 Task 3: MONITORAGGIO (UNIVAQ) TEST DINAMICI ESTEMPORANEI Modelli numerici Identificazione dinamica Setup sperimentale SISTEMI DI MONITORAGGIO CONTINUO Correlazione numericosperimentale Contesto territoriale Motivazioni tecniche L Architettura di sistema Schede

16 Task 3: MONITORAGGIO (UNIPARTH) 2) ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO 1) Individuazione della sensoristica e dell elettronica necessaria per sistemi di controllo semi-attivo, di monitoraggio e di early warning sismico Attività Sperimentale (Modello Jet-pacs derivato dal precedente progetto Reluis) Controllo Semi-attivo: progettazione dei test con riferimento alla posizione e numero dei dispositivi, selezione degli algoritmi di controllo e valutazione sul quantitativo di energia da dissipare; MR damper Sistema integrato monitoraggio-ew: progetto dei test e selezione degli algoritmi (Smart Passive; Semiattivo) Valutazione economica e delle prestazioni rispetto ai sistemi passivi di controllo Jet-pacs model

17 Task 3: MONITORAGGIO (IUAV) 2) ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO 1) Prime valutazioni sull attendibilità del monitoraggio da vibrazione ambientale quale procedura integrativa di identificazione dinamica di beni culturali colpiti da sisma; 2) Calibrazione della lettura derivata da sonde accelerometriche; Chiesa di Santa Maria del Suffragio (Anime Sante), L Aquila L monitoraggio dinamico e statico in continuo Smorzamento Freq. 1 modo 30 Freq Frequenze (Hz) Aq Aq Aq PF Aq Aq MR tamburo SE NW AM1 AT2x AT2y AT2z AT3x AT3y AT3z AT4x AT4y AT4z AM4 AM2 AM3 AM5 AM6 AM7 AT1x AT1y AT1z AM10 AM9 AM8 AM11 AM12 AM13 AM16 AM15 AM14 direzioni accelerometriche SW NE

18 Parametri modali (IUAV) 4. Attività in corso Chiesa di San Pietro di Coppito, L Aquila L rumore ambientale e azione impulsiva Eccitazione da azione impulsiva - Velocità massime assolute (mm/s) filtrati nelle 4 bande Canale Posizion Element Direzion Quota e o e V massima assoluta (mm/s) (m) Hz Hz Hz Hz 1 Campan X A ile Y B Muro dx +8.0 Y X C Pilastro Y X D Muro Sx Y X E Arco Y F Arco Z Muro -X G Anterior +8.0 e -Y V MAX = 0.73 mm/s 6 e 7. Relazioni con altre unità di task / Linee di ricerca I - (unità) Task group prof Lagomarsino (muratura) Modo f z n. (Hz) % II - (linee di ricerca) A - identificazione dinamica (analisi modale, campo elastico) finalizzata alla verifica dell attendibilità dei meccanismi di crisi dei macroelementi di manufatti storici in muratura con riferimento all effettiva distribuzione delle sollecitazioni. B - Misura in situ del danno (degrado delle rigidezze e monitoraggio dinamico) e confronto con danno atteso

19 Task 3: MONITORAGGIO PRINCIPALI RISULTATI PREVISTI -Esecuzione di test sperimentali su modello in scala 1:15, presso il laboratorio Unibas, per la verifica di un metodo di valutazione semplificata del danno -Implementazione della procedura per la valutazione speditiva del danno in un software corredato da un manuale d uso - Progettazione e installazione di un sistema integrato per monitoraggio strutturale e controllo di dispositivi semi-attivi di protezione, interfacciato con sistemi Early Warning - Rapporto descrittivo sull implementazione del sistema di monitoraggio della nuova Casa dello Studente presso l Università del Molise (CB): presentazione dei risultati. - Rapporto descrittivo relativo alla progettazione ed implementazione di un sistema di monitoraggio per l edificio della Facoltà di Ingegneria dell Università del Molise - Definizione delle linee guida utili allo sviluppo di un sistema di monitoraggio diagnostico per la salvaguardia dei ponti storici da eventi estremi - Definizione, per selezionati casi di studio, dei layout strumentali minimi capaci di consentire una buona osservabilità del comportamento dinamico. - Rapporti descrittivi sui risultati delle attività sperimentali