PATOLOGIA E DIAGNOSTICA DI PONTI ESISTENTI

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1 PATOLOGIA E DIAGNOSTICA DI PONTI ESISTENTI FACOLTÀ DI INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE CORSO DI: TEORIA E PROGETTO DI PONTI Prof. Fabio Brancaleoni Prof. Ing. Claudio Valente

2 DIAGNOSTICA Controlli dello stato generale dell opera Controlli globali volti a mettere in luce possibili anomalie Tipologie di controlli: - rilievi geometrici (topografici) - prove di carico statiche - prove di carico dinamiche - monitoraggio In generale le anomalie possono essere evidenziate solo tramite comparazione tra stati E dunque necessario conoscere uno stato di riferimento della costruzione [Lo stato di riferimento può essere diverso per i diversi componenti strutturali: fondazioni, sottostrutture (pile), sovrastrutture (impalcati)]

3 DIAGNOSTICA Controlli dello stato generale dell opera Rilievi geometrici I rilievi geometrici consistono essenzialmente in misure topografiche: - verticalità delle pile - altimetria impalcati - posizione relativa degli appoggi - Il rilievo geometrico fornisce indicazioni utili solo se confrontabile con un rilievo analogo fatto in un tempo precedente (p. es. a fine costruzione); in mancanza di valori di riferimento è impossibile capire se un difetto geometrico deriva da un errore di costruzione (p. es. tracciamento) oppure da un dissesto successivo.

4 DIAGNOSTICA Controlli dello stato generale dell opera Prove di carico statiche Vantaggi: - consento di costruire una curva carico-spostamento Svantaggi: - onerose (tempo, costo) - richiedono la chiusura del ponte al traffico Indizi di potenziali problemi: - eccessiva discordanza con i risultati teorici attesi - marcata deviazione dalla linearità della curva carichi-spostamenti - elevate deformazioni residue allo scarico - deformazione teorica maggiore di quella sperimentale

5 DIAGNOSTICA Controlli dello stato generale dell opera Prove di carico statiche

6 DIAGNOSTICA Controlli dello stato generale dell opera Prove di carico statiche

7 DIAGNOSTICA Controlli dello stato generale dell opera Prove di carico statiche - correlazione con risultati teorici - linearità curva carichi-spostamenti - deformazioni residue allo scarico - confronto deformazione teorica/sperimentale

8 DIAGNOSTICA Controlli dello stato generale dell opera Prove di carico statiche confronto risultati teorici e sperimentali Deformata longitudinale Deformata trasversale teorico sperimentale

9 SISTEMI DI MONITORAGGIO Grandezze da monitorare Strutture: - Deformazioni (tensioni) negli elementi strutturali - Temperatura negli elementi strutturali - Movimenti / Carichi agli appoggi - Movimenti dei giunti - Rotazioni delle pile /fondazioni - Carichi trasmessi alle fondazioni - Accelerazioni sulla struttura Ambiente: - Temperatura dell aria - Velocità del vento - Pioggia Geotecnica, Idraulica, Sismica: - Pressioni interstiziali - Carichi tra struttura e fondazione - Movimenti verticali superficiali e profondi - Accelerazioni al suolo (free field / near field) - Scalzamento (erosione di fondo dell'alveo)

10 SISTEMI DI MONITORAGGIO Strumenti

11 Sonde termiche (Termocoppie) Principio di misura: differenza di potenziale che si genera in un circuito elettrico costituito da due conduttori in materiale differente soggetti ad un gradiente di temperatura Vantaggi: - basso costo - facilità di installazione Svantaggi: - accuratezza - linearità Termometro con sonda a penetrazione Termometri di superficie Termometri annegati nel cls.

12 Accelerometro Misura l accelerazione della massa di un oscillatore semplice soggetto a moto alla base - banda passante: Hz - fonda scala: ±2g - risoluzione.001g - sensibilità 1 V/g - sensibilità trasversale: < 0.2% - RMS rumore: < 7mg su ± 2g - campo di temperatura: C.

13 Trasduttore di spostamento (misuratore di giunti) (molteplicità di strumenti) Sensore a filo Misura il movimento lineare per mezzo di un filo in acciaio, altamente flessibile, che si avvolge su un tamburo accoppiato ad un potenziometro (converte movimento rotativo in resistenza). Fondo scala: mm. LVDT Misurano il movimento lineare tramite la variazione delle caratteristiche del circuito elettrico (induttanza tensione) Fondo scala: mm.

14 Estesnimetro Misura delle deformazioni (tensioni) Barretta estensimetrica a corda vibrante adatta ad essere annegata in calcestruzzo:. Principio di Misura Campo di Misura (f.s.) Massimo Campo Ammissibile Precisione Risoluzione Lunghezza Frequenza di Zero Termistore NTC Corda Vibrante - / % f.s. 0.1 % f.s. min 150 mm 500 Hz Incorporato

15 Clinometro (o tiltmetro) Misura le rotazioni Clinometri di superficie Campo di misura: +/- 5 Risoluzione: 0,005 Temperatura operativa: -40 / + 85 C Accuratezza: +/- 0,2% F.S. Non linearità: +/- 0,5% F.S. Deriva termica: +/- 0,008 / C Dimensioni: 60 x 60 x 45 mm servoaccelerometrico

16 Celle di carico (o pressione) Reazioni agli apparecchi di appoggio Carico in fondazione (pali) Pressioni di contatto terreno-cls (spalle) Tiro: cavi e tiranti Celle di pressione annegate nel terreno o nel getto. La cella è costituita da due lamine di acciaio saldate lungo il perimetro e separate internamente da una sottile cavità che viene saturata sotto vuoto con olio. Appoggi strumentati per la misura delle reazioni trasmesse dall impalcato Celle per la misura del carico in Tiranti e Cavi di precompressione

17 Piezometro misura del livello di falda e delle pressioni interstiziali Piezometro = tubazione metallica o PVC con sezione terminale forata e ricoperte da filtro posizionata alla profondità desiderata Isolamento idraulico dagli strati di terreno attraversati (sigilli di bentonite) Freatimetro livello di falda Trasduttori di pressione pressioni interstiziali

18 Assestimetro misura lo spostamento relativo tra strati di terreno in asse allo strumento Gli estensimetri sono utilizzati per rilevare movimenti in terreno o roccia nella direzione dell'asse del foro, alle diverse profondità, dove vengono inseriti. I punti di ancoraggio sono costituiti da getti di cemento,distribuiti a diverse profondità lungo il foro, collegati mediante aste in acciaio invar o vetroresina alla testa di misura. Le aste sono protette da una guaina per minimizzare gli effetti dell attrito laterale. Mediante un comparatore meccanico o un trasduttore elettrico si possono quindi determinare gli spostamenti tra la testa e il punto di ancoraggio. Disponendo di più basi di misura si possono valutare i cedimenti differenziali degli strati di terreno posti a profondità differenti.

19 Inclinometro misura di spostamenti profondi orizzontali misura l inclinazione della sonda rispetto alla verticale Inclinometro - mobile - fisso (a quale profondità?) Ogni sonda contiene 2 sensori inclinometrici (piano ruote e piano ortogonale) Sonda inclinometrica: - p. es. accelerometro

20 Inclinometro misura di spostamenti profondi orizzontali misura l inclinazione della sonda rispetto alla verticale (base del tubo inclinometrico fissa)

21 Articolazione Sistema di Monitoraggio Linea AV/AC TO-VE: Tratta MI-VR (lotto funzionale Treviglio-Brescia)

22 SISTEMI DI MONITORAGGIO - SENSORI

23 SISTEMI DI MONITORAGGIO Viadotto S. Martino Profilo longitudinale Sezioni strumentate

24 SISTEMI DI MONITORAGGIO Viadotto S. Martino Sezione A-A

25 SISTEMI DI MONITORAGGIO Viadotto S. Martino Sezione B-B

26 SISTEMI DI MONITORAGGIO Viadotto Oglio Sezione di mezzeria

27 SISTEMI DI MONITORAGGIO Viadotto Oglio Sezione di appoggio

28 SISTEMI DI MONITORAGGIO Viadotto Oglio Sezione trasversale pila

29 SISTEMI DI MONITORAGGIO Viadotto S. Martino Vista laterale pila L φ = lunghezza diametro palo

30 SISTEMI DI MONITORAGGIO Viadotto S. Martino Pianta fondazione profondità 2φ L/2 L φ = lunghezza diametro palo L - 2φ

31 SISTEMI DI MONITORAGGIO Elaborazione dei dati strumentali L elaborazione dei dati strumentali rilevati consiste nelle seguenti attività: Conversione del segnale elettrico in grandezza ingegneristica Correzione deriva (termica) e filtraggio di eventuale rumore di fondo Validazione del valore attraverso confronto con - intervallo di misura e/o i valori attesi, - serie storica, - stato d avanzamento dell opera, - condizioni ambientali, - valori rilevati da altri strumenti analoghi della stessa sezione, - Interpretazione dei risultati DIAGNOSI

32 Fine presentazione