Ente per le Nuove tecnologie, l Energia e l Ambiente Convenzione ENEA EMMEDUE Verifica e validazione mediante prove sperimentali del comportamento statico e sismico di edifici costruiti con il sistema EMMEDUE ANALISI SISMICA SU TAVOLA VIBRANTE DI SOTTOSISTEMI EMMEDUE: REGISTRAZIONI CON SISTEMA 3D VISION ENEA FIM Febbraio 2009
Tipo di documento Rapporto tecnico Pagina / di Pagine 1 / 31 Sigla di identificaz. Revisione RT-05/09 rev. 0 TITOLO DOCUMENTO: TEST SISMICI ESEGUITI SU TAVOLA VIBRANTE SUI MODELLI DELLA SOCIETA EMMEDUE SOMMARIO: Il presente rapporto tecnico descrive i test sismici effettuati nei mesi di ottobre e novembre 2008 su tavola vibrante relative ai modelli realizzati dalla società M2 aventi forma ad H, a C e su di un modello a due livelli in scala reale Codice obiettivo Numero di commessa Archiviazione Classe di riservatezza Numero di copie 1 Copia n 1 NOTE: BOZZA 0 23 febbraio 09 Nicola Ranieri Ivan Roselli Marialuisa Mongelli Gerardo De Canio Massimo Puccini Rev. Data Redazione Approvazione Convalida
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 2 / 31 INDICE Numero di commessa... 1 Archiviazione... 1 Classe di riservatezza... 1 Numero di copie... 1 1. Introduzione... 3 1.1. GANTT delle attività svolte in laboratorio... 4 2. Sistema 3D VISION... 4 3. Misure 3D VISION sui modelli della M2... 4 4. Test sul modello C, campagna del 24 ottobre 2008... 7 5. Test sul modello H, campagna del 30 ottobre 2008... 11 5.1. Test sismici su tavola vibrante sul muro H: l acquisizione col 3D Vision... 13 5.2. Disposizione dei marker sul muro H... 14 5.3. Elaborazione dati... 15 6. Test sul modello in scala reale, campagna del 25 e 27 novembre 2008... 21 6.1. Disposizione dei marker su casa a 2 piani... 23 6.2. Elaborazione dati... 26
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 3 / 31 1. Introduzione Nel mese di giugno 2008 sono iniziati presso il laboratorio ENEA dell edificio F65 del CR Enea della Casaccia i lavori per la costruzione di 3 modelli di edifici o parti di esso con tecnica brevettata della società M2, committente dei lavori. Tale tecnica consiste nel realizzare pareti portanti costituite da 2 paramenti esterni in cls armato ed una parte centrale in polisterene espanso dello spessore pari a circa il 50 % dell intera parete. I modelli realizzati in scala 1:1 rappresentano un edificio a due livelli completo di finestrature ed aperture e due porzioni sempre in scala reale di elementi strutturali a C ed H come illustrati in figg. 1 e 2. Fig. 1 Fase costruttiva modello casetta Fig. 2 I due elementi strutturali ad H ed a C Il gruppo di lavoro FIM-MATQUAL dell Enea oltre a mettere a disposizione le aree di cantiere e tutto il supporto tecnico necessario alla realizzazione dei suddetti modelli ha avuto il compito di testare su tavola vibrante i modelli impiegando come input accelerogrammi naturali e artificiali amplificati gradualmente fino al massimo consentito dall impianto dinamico e in ogni caso oltre i limiti indicati dalle normative italiane in campo sismico per le aree a maggior rischio. La risposta dinamica dei modelli testati è stata acquisita da diversi sistemi di acquisizione. Il modello è stato strumentato e monitorato da decine di marker i cui spostamenti sono stati acquisiti ad alta frequenza nonché da alcune decine di accelerometri disposti come i marker ad ogni livello ed in grado di leggere oltre che le traslazioni anche le rotazioni della struttura. Nel presente rapporto sono riportati i dati relativi a due dei 3 sistemi di acquisizione costituiti dall impianto 3D Vision per la cattura di fotogrammi dei marker installati sul modello ed una serie di accelerometri installati sia su tavola vibrante che sul modello.
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 4 / 31 I modelli testati sono stati sottoposti a tre storie temporali costituite da due registrazioni sismiche naturali, il terremoto di Tolmezzo 1978 ed il terremoto di Colfiorito 1997, ed una registrazione sintetica generata in accordo alla normativa sismica di riferimento in Italia ed in Europa, l EC8. 1.1. GANTT delle attività svolte in laboratorio Costruzione modelli TEST modello C TEST modello H TEST modello Casetta Analisi dati Giugno 08 Luglio 08 Agosto 08 Settembre 08 Ottobre 08 Novembre 08 Dicembre 08 Gennaio 09 Febbraio 09 2. Sistema 3D VISION Il sistema 3D VISION è un sistema opto-elettronico di misura del moto di punti in uno spazio tridimensionale basato sulla elaborazione dei dati acquisizioni da una costellazione di telecamere all infrarosso. Si tratta di un sistema di posizionamento locale in cui le telecamere, una volta fissate alle pareti o montati su appositi tripodi, acquisiscono la radiazione infrarossa riflessa dai marcatori (marker) incollati nei punti di cui si vuole stabilire il moto. Il dato grezzo che costituisce la misura effettuata dal sistema è costituito dalla traiettoria nello spazio di tali punti in un sistema di riferimento prefissato tramite la procedura di calibrazione statica del sistema. La risoluzione della misura raggiungibile con tale sistema dipende, come è ovvio, trattandosi di un sistema di visione 3D, dalla configurazione adottata (in particolare, dalla posizione delle telecamere) e dalla qualità della calibrazione dinamica, che consiste in una procedura di acquisizione effettuata con uno strumento di calibrazione che viene adeguatamente mosso all interno del volume da monitorare. La configurazione delle telecamere viene scelta in base al volume da monitorare, che nel caso del laboratorio in questione è costituito dal volume che ha per base la tavola vibrante (4m x 4m) e per altezza l altezza massima dei modelli da allestire sulla tavola stessa (circa 5m). 3. Misure 3D VISION sui modelli della M2 La configurazione adottata del sistema 3D VISION è stata dettata dalle esigenze di visibilità dei marker collocati sui modelli da testare sulla tavola, cercando di mantenere per quanto possibile la posizione usuale delle telecamere fissate alle pareti del laboratorio. Sono state adoperate 9 telecamere per la misura 3D e 2 video camere per la ripresa dei filmati. La posizione delle telecamere è riportata nelle figure 2.1 e 2.2. Per quanto concerne i criteri per il posizionamento dei marker sui modelli da testare si è tenuto conto, in particolare, di:
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 5 / 31 Misurare punti per la definizione della geometria complessiva del modello testato ai fini sia di un efficace rendering 3D del modello, sia di una misura rappresentativa del moto complessivo della struttura; Misurare punti di maggiore interesse ai fini dello studio del comportamento dinamico delle strutture analizzate; Confrontare le misure ottenute da accelerometri convenzionali e da marker (collocati a tale scopo sugli accelerometri stessi). I dati acquisiti sono stati poi esportati in formato ASCII per le fasi di elaborazione e analisi dei dati. Al fine dell esportazione dei dati si è proceduto alla creazione del soggetto virtuale, utilizzato anche per il rendering 3D delle strutture testate e per i filmati in 3D-overlay, ovvero la sovrapposizione dei filmati da videocamera con il soggetto virtuale 3D. Fig 3 Posizione delle 9 telecamere del sistema 3DVISION rispetto alla tavola vibrante (vista dall alto con griglia di 1 m).
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 6 / 31 Fig 4 Prospetto 3D della configurazione adottata nella posizione delle telecamere (la griglia ha maglia di 1 m).
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 7 / 31 4. Test sul modello C, campagna del 24 ottobre 2008 Dati tecnici: Peso: 5300 Kg Massa aggiuntiva: 1800 Kg Direzione di input: X e Y Input dinamici: Due naturali (colfiorito e Tolmezzo) e un sintetico (eurocode 8) Input di caratterizzazione: Sine sweep da 1Hz a 31 Hz con rampa lineare da 5 secondi per Hz AT1Y Tavola A4 XeA4Y A4 XeY P3X A41XeY P3X A3X e A3Y A2X e A2Y ATX e ATY X Posizionamento sensori C1X e C1Y Elenco dei sensori Serial N posizione ATX 6150 CH1 ATY 6163 CH2 AT1Y 6167 Ch3 A1X 5904 Ch4 A1Y 6149 Ch5 C2X 6247 Ch6 C2Y 6249 Ch7 A3X 6166 Ch8 A3Y 6168 Ch9 P3X 6151 Ch10 A4X 6165 Ch11 A4Y 6155 Ch12 A41X 6158 Ch13 A41Y 5949 Ch14 Legenda:
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 8 / 31 Sono stati installati 14 sensori di cui 3 sulla tavola vibrante denominati ATX, ATY e AT1Y come nelle posizioni riportate in figura e con le direzioni positive del segnale accelerometrico come indicato in figura (direzione X corrispondente al lato corto del modello e Y corrispondente al lato lungo). Sul modello sono stati installati 11 accelerometri così distribuiti (vedi anche le figure): C1X e C1Y sul cordolo del lato corto del modello A2X e A2Y subito sopra il cordolo e sempre sul lato corto A3X e A3Y a metà parete lato corto del modello A4X e A4Y in testa alla parete corta del modello A41X e A41Y in testa alla parete lato corto e in opposizione all altra coppia A4X e A4Y P3X posto nel mezzo della parete lato lungo con acquisizione del segnale fuori piano della parete stessa corrispondente alla direzione X positiva L acquisizione della risposta strutturale del modello di prova è stata effettuata oltre che con la sensoristica tradizionale, anche con quella innovativa rappresentata dalla acquisizione degli spostamenti nello spazio di opportuni marker rigidamente fissati al modello e riflettenti l infrarosso denominato 3D Vision. Di seguito alcune immagini del modello su tavola vibrante Y X Fig. 5 Commessa M2: Modello C Lista in ordine temporale dei 31 test eseguiti: Sine sweep direzione X Sine sweep direzione Y Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,05g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,05g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,05g Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,10g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,10g Y X Fig. 6 Commessa M2: Modello C
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 9 / 31 Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,10g Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,15g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,15g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,15g Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,25g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,25g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,25g Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,35g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,35g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,35g Sine sweep direzione X Sine sweep direzione Y Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,45g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,45g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,45g Sine sweep direzione X Sine sweep direzione Y Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,60g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,60g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,60g Sine sweep direzione X Sine sweep direzione Y Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,80g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,80g Primi risultati ottenuti dalle FFT dei segnali acquisiti degli accelerometri in testa denominati A4X e A4Y: Test Direzione X Direzione Y Note 1 a CRT SS X e Y 10.5 7.7 Effettuata ad inizio campagna 2 a CRT SS X e Y 9.8 6.5 Effettuata dopo il test a 0.35g 3 CRT SS X e Y 9.5 6.3 Effettuata dopo il test a 0.45g 4 a CRT SS X e Y 8.4 5.4 Effettuata dopo il test a 0.60g Si osserva come ci sia stato un decadimento della risposta strutturale del modello confermata dalla riduzione di rigidezza. Al termine delle prove si è potuto affermare che responsabile di tali valori è stato l insufficiente ancoraggio alla tavola vibrante del modello testato che ha concentrato portandolo a rottura il cordolo di interfaccia modello tavola vibrante. Per una corretta lettura dei dati acquisiti: Fino alla sequenza di prova a livello 0,25g il canale ATX ed il canale C2X hanno mostrato dei problemi legati al guadagno e disturbati da una catena di acquisizione difettosa. Successivamente e dalla prova a 0,35g sono stati sostituiti rispettivamente: ATX è diventato AT1Y e con questa denominazione fino al termine delle prove. C2X è diventato il canale 15 e posto come ultimo canale acquisito (in qualche test può non essere presente per un errore in acquisizione)
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 10 / 31 Durante e dopo i test l impianto dinamico non ha mostrato alcun problema. A metà campagna l indicatore della temperatura in sala controllo ha mostrato un aumento non controllato da parte dell impianto di raffreddamento. Il problema è stato risolto dal tecnico Nicastro col supporto della ditta di manutenzione interna. L elettrovalvola dello scambiatore d acqua è stata fatta funzionare in manuale. Il modello posto su tavola vibrante non ha mostrato particolari segni di degrado strutturale conseguenti i test. Viceversa il cordolo in CA realizzato quale supporto e interfaccia tra il modello M2 e la tavola vibrante ha ceduto nei punti di ancoraggio alla tavola vibrante. Le prove sono state interrotte a valori di input sostenuti e superiori a quelli imposti dalla normativa sismica per le zone a sismicità elevata.
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 11 / 31 5. Test sul modello H, campagna del 30 ottobre 2008 Dati tecnici: Peso: 5300 Kg Massa aggiuntiva: 1800 Kg Direzione di input: X e Y Input dinamici: Due naturali (colfiorito e Tolmezzo) e un sintetico (eurocode 8) Input di caratterizzazione: Sine sweep da 1Hz a 31 Hz con rampa lineare da 5 secondi per Hz AT1Y Tavola A4 XeA4Y A4 XeY A41XeY P3X A3X e A3Y P3X A2X e A2Y ATX e ATY X Posizionamento sensori C1X e C1Y Elenco dei sensori Serial N posizione ATX 6150 CH1 ATY 6163 CH2 AT1Y 6167 Ch3 A1X 5904 Ch4 A1Y 6149 Ch5 C2X 6247 Ch6 C2Y 6249 Ch7 A3X 6166 Ch8 A3Y 6168 Ch9 P3X 6151 Ch10 A4X 6165 Ch11 A4Y 6155 Ch12 A41X 6158 Ch13 A41Y 5949 Ch14
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 12 / 31 Legenda: Sono stati installati 14 sensori di cui 3 sulla tavola vibrante denominati ATX, ATY e AT1Y come nelle posizioni riportate in figura e con le direzioni positive del segnale accelerometrico come indicato in figura (direzione X corrispondente al lato corto del modello e Y corrispondente al lato lungo). Sul modello sono stati installati 11 accelerometri così distribuiti (vedi anche le figure): C1X e C1Y sul cordolo del lato corto del modello A2X e A2Y subito sopra il cordolo e sempre sul lato corto A3X e A3Y a metà parete lato corto del modello A4X e A4Y in testa alla parete corta del modello A41X e A41Y in testa alla parete lato corto e in opposizione all altra coppia A4X e A4Y P3X posto nel mezzo della parete lato lungo con acquisizione del segnale fuori piano della parete stessa corrispondente alla direzione X positiva L acquisizione della risposta strutturale del modello di prova è stata effettuata oltre che con la sensoristica tradizionale, anche con quella innovativa rappresentata dalla acquisizione degli spostamenti nello spazio di opportuni marker rigidamente fissati al modello e riflettenti l infrarosso denominato 3D Vision. Di seguito alcune immagini del modello su tavola vibrante Y X Y X Fig. 7 Commessa M2: Modello H Fig. 8 Commessa M2: Modello H Sul modello ad H sono stati effettuati 34 test sismici. Grazie al migliore fissaggio su tavola vibrante si è potuto riprodurre un miglior incastro alla base garantito da un maggior numero di ancoraggi e si è potuto raggiungere un valore di PGA di 1,2g. Attraverso la lettura delle trasformate di Fourier nelle
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 13 / 31 direzioni X e Y si può asserire che la frequenza corrispondente al primo modo flessionale nelle due direzioni X e Y sono rimaste pressoché costanti e quindi si può affermare che il modello non ha subito danneggiamenti strutturali. Il tutto è stato confermato anche dalla analisi visiva. 5.1. Test sismici su tavola vibrante sul muro H: l acquisizione col 3D Vision La prima sessione di test è stata eseguita il giorno 30/10/2008 sul modello del muro H. La sequenza dei test così come acquisiti dal sistema 3D VISION in ordine cronologico è riportata in figura 3.1. I test sono rappresentati da input sismici naturali e sintetici a intensità crescente con accelerazione di picco da 0.1 g fino a 1.2g da terremoti, intercalati da input per la caratterizzazione dinamica della struttura, i quali sono di tipo sinusoidale a frequenza crescente e ampiezza costante in accelerazione pari a 0.05 g (sinusoidal sweep in figura indicate con ss). Gli input sismici naturali sono ricavati scalando in accelerazione le time history dei terremoti di Colfiorito e Tolmezzo, mentre l input sintetico è ricavato dalla normativa europea EC8. Sia gli input sismici naturali che quelli sintetici sono bi-direzionali xy, mentre le caratterizzazioni ss sono monodirezionali. Lista in ordine temporale dei 39 test eseguiti: Sine sweep direzione X_1 Sine sweep direzione Y_1 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,10g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,10g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,10g Sine sweep direzione X_2 Sine sweep direzione Y_2 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,25g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,25g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,25g Sine sweep direzione X_3 Sine sweep direzione Y_3 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,25g_bis Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,25g_bis Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,25g_bis Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,35g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,35g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,35g Sine sweep direzione X_4 Sine sweep direzione Y_4 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,45g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,45g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,45g Sine sweep direzione X_5 Sine sweep direzione Y_5 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,60g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,60g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,60g Sine sweep direzione X_6 Sine sweep direzione Y_6 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,80g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,80g Sine sweep direzione X_7 Sine sweep direzione Y_7 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 1,00g
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 14 / 31 Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 1,00g Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 1,20g Sine sweep direzione X_8 Sine sweep direzione Y_8 Primi risultati ottenuti dalle FFT dei segnali acquisiti degli accelerometri in testa denominati A4X e A4Y: Test Direction X [Hz ] Direction Y [Hz ] Note 1 a CRT SS X e Y 6.6 16.4 After test 0.25g 2 a CRT SS X e Y 5.2 15.4 After test 0.35g 3 CRT SS X e Y 5.3 15.4 After test 0.45g 4 a CRT SS X e Y 5.2 15.3 After test 0.60g 4 a CRT SS X e Y 5.2 15.0 After test 0.80g 4 a CRT SS X e Y 4.7 14.0 After test 1.20g 5.2. Disposizione dei marker sul muro H La disposizione dei marker sul muro H è definita in base ai criteri esposti nel capitolo 2 ed è mostrata in figura 3.2 tramite la sovrapposizione dell immagine reale e quella del soggetto virtuale 3D. La nomenclatura adottata per i marker è stata definita come segue: il primo carattere identifica il livello in altezza (T sulla tavola, 0 sul cordolo, A alla base del muro, B a metà altezza sul muro, C in alto); il secondo carattere identifica il lato verso il quale il marker è visto dalle telecamere (S lato sud, N lato nord, E lato est); il terzo carattere identifica il marker con un numero progressivo da sinistra a destra (solo se sono presenti più marker alla stessa altezza e sullo stesso lato). I marker posti su un accelerometro convenzionale e, quindi, disponibili per un confronto della misura col metodo tradizionale sono: TS2, 0S, AS2, BS2, CS2, CN2 e BE.
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 15 / 31 Fig 9. Posizione dei marker sul muro H e sulla tavola vibrante, con relativa nomenclatura. 5.3. Elaborazione dati Di seguito si riportano alcuni dei grafici significativi relativi ai sensori acquisiti durante i test dinamici. L obiettivo è capire la risposta dinamica della struttura al crescere dell input attraverso la lettura delle time history acquisite dagli accelerometri e la loro risposta in frequenta. Particolarmente significavo è il grafico relativo alla risposta della parete nella direzione X (trasversale alla stessa). Dal grafico emerge che la risposta della parete (significative sono le frequenze intorno a 5, 6 e 7 Hz) non è cambiata all aumentare dell intensità dell input. Diversamente dalla campagna sul modello C l ancoraggio alla tavola non ha ceduto pertanto a meno di insignificanti variazioni nella risposta e dalla assoluta assenza di fessure comparse durante i test si può affermare che la struttura è rimasta integra ed ha superato valori di accelerazioni alla base maggiori del g.
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 16 / 31 Figura 10. FRF della parete del modello H. Confronto della risposta in frequenza per i test a 0.35g, 0.60g e 1.00g.
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 17 / 31 Figg. 11 e 12 Accelerazioni acquisite al top e alla base del modello H in direzione X e Y Test Colfiorito XY 1.20g
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 18 / 31 Figg. 13 e 14 Accelerazioni acquisite al top e alla base del modello H in direzione X e Y Test Colfiorito XY 0.25g
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 19 / 31 Figg. 15 e 16. Confronto tra FFT dopo i test 0,25g e 0,80g in direzione X. La prima frequenza si è ridotta di circa 1 Hz
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 20 / 31 Figg. 17 e 18. Confronto tra FFT dopo i test 0,25g e 0,80g in direzione Y. La prima frequenza si è ridotta di circa 1,5 Hz
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 21 / 31 6. Test sul modello in scala reale, campagna del 25 e 27 novembre 2008 Sul modello della M2 costituito da una casa a 2 piani sono state effettuate due distinte sessioni di test tenutesi rispettivamente nei giorni 25/11/08 e 27/11/08. Le sequenze dei test eseguiti nelle rispettive sessioni sono esposti nelle figure 4.1 e 4.2. Gli input sismici naturali e sintetici sono ricavati allo stesso modo di quelli descritti per il muro H, ma in questi test ci si è limitati ad arrivare fino a una accelerazione di picco di 0.45g. Nei test del 25/11/08 sono stati introdotti per la caratterizzazione dinamica anche dei test di tipo random monodirezionale, oltre ai test di tipo sinusoidale. Tali test di caratterizzazione dinamica non sono stati eseguiti nella sessione del 27/11/08. Lista in ordine temporale dei 52 test eseguiti nella giornata del 25 novembre 2008: Random direzione X_1 Random direzione Y_1 Sine sweep direzione X_1 Sine sweep direzione Y_1 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,05g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,05g Random direzione X_2 Random direzione Y_2 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,10g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,10g Random direzione X_3 Random direzione Y_3 Sine sweep direzione X_2 Sine sweep direzione Y_2 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,15g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,15g Random direzione X_4 Random direzione Y_4 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,20g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,20g Random direzione X_5 Random direzione Y_5 Sine sweep direzione X_3 Sine sweep direzione Y_3 Random direzione X_6 Random direzione Y_6 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,25g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,25g Random direzione X_7 Random direzione Y_7 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,30g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,30g Random direzione X_8 Random direzione Y_8 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,35g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,35g Random direzione X_9 Random direzione Y_9 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,40g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,40g Random direzione X_10
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 22 / 31 Random direzione Y_10 Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,45g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,45g Random direzione X_11 Random direzione Y_11 Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,20g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,30g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,40g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,45g Random direzione X_12 Random direzione Y_12 Lista in ordine temporale dei 9 test eseguiti nella giornata del 27 novembre 2008: Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,1g Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,25g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,25g Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,35g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,35g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,35g Colfiorito bidirezionale (XY) ad intensità 0,45g Tolmezzo bidirezionale (XY) ad intensità 0,45g Sintetico bidirezionale (XY) ad intensità 0,45g Come risulta evidente nella immagine fig. 6.3 oltre i marker sono stati acquisiti anche 4 coppie accelerometriche X e Y collocate lungo la stessa verticale ed in corrispondenza della tavola vibrante, del cordolo in CA del modello strutturale ed in corrispondenza del primo e secondo solaio. Fig. 19 Edificio di prova a due livelli Fig. 20 Il laboratorio di prove dinamiche ENEA
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 23 / 31 Fig. 21 L area di test Fig. 22 Il laboratorio di prove dinamiche ENEA 6.1. Disposizione dei marker su casa a 2 piani Analogamente a quanto detto per il muro H i marker sulla casa a 2 piani sono disposti in base ai criteri esposti nel capitolo 2. Nelle foto in figura 4.3 ed è mostrata in tramite la sovrapposizione dell immagine reale e quella del soggetto virtuale 3D. La nomenclatura adottata per i marker è stata definita come segue il primo carattere identifica il lato verso il quale il marker è visto dalle telecamere (S lato sud, N lato nord, E lato est, W lato ovest); il secondo carattere, se è una lettera, identifica l apertura che si vuole monitorare (F finestra, P porta); il primo carattere numerico identifica il livello in altezza (da 1 alla base a 6 in alto); il secondo carattere numerico identifica il marker con una numerazione progressiva da sinistra a destra (solo se sono presenti più marker alla stessa altezza e sullo stesso lato); le ultime due lettere identificano l estremo dell apertura (RU in alto a destra, RD in basso a destra, LU in alto a sinistra, LD in basso a sinistra); i marker sugli accelerometri sono sulla parete esposta a sud e sono indicati con SA (SAT sulla tavola, SAC sul cordolo, SA1 a metà altezza della casa e SA2 in alto).
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 24 / 31 Fig 23 Posizione dei marker sulla casa a 2 piani e relativa nomenclatura. Fig 24 Prospettiva 3D del soggetto virtuale e posizione dei marker (la parete in giallo è esposta quella a sud).
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 25 / 31 Fig 25 Monitoraggio in real time del drift tra il I e il 2 piano misurato tra i marker SA1 e SA2 durante il test sintetico_ec_045g del 25/11/08.
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 26 / 31 Fig 26 Monitoraggio in real-time degli spostamenti in x e y del marker SA2 al 2 piano durante il test sintetico_ec_045g del 25/11/08. 6.2. Elaborazione dati I dati acquisiti con il sistema 3D VISION nelle sessioni di test sperimentali descritti in precedenza sono stati esportati e sottoposti alla fase di post-processamento consistente sostanzialmente in operazioni di filtraggio, calcolo delle accelerazioni dal dato in spostamento e analisi in frequenza (FFT). I dati grezzi sono registrati in termini di traiettorie dei marker secondo le componente spaziali x,y,z in accordo con il sistema di assi cartesiani stabilito come riferimento nella fase di calibrazione. Le operazioni di filtraggio si rendono necessarie per affinare la qualità del dato grezzo che, pur essendo di notevole precisione in termini di misura in spostamento (vedi figura 5.1) vede amplificare l errore quando si esegue la doppia derivazione per il calcolo delle accelerazioni. I dati del moto dei marker sono stati sottoposti a filtraggio con filtro Savitzky-Golay di ordine 4 e finestratura di 15 punti applicato alle misure di spostamento. Nei presenti test è stata impostata la frequenza di campionamento di 100 Hz.
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 27 / 31 1 1 0.9 0.8 DEV.ST. 0.9 0.8 DEV.ST. 0.7 0.7 0.6 0.6 mm 0.5 mm 0.5 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 0.1 0.1 0 1 165 0 1 165 traiettorie marker traiettorie marker Fig 27 Precisione della misura dello spostamento effettuata per ogni marker del sistema 3D VISION all inizio (sinistra) e alla fine (destra) della sessione di test del 25/11/08. 0.8 0.6 A1X SA1_marker_X 0.4 0.2 0 g -0.2-0.4-0.6-0.8-1 4 6 8 10 12 14 16 18 20 t (s) Fig 28 Confronto tra l accelerazione acquisita dall accelerometro A1X e calcolata dal marker SA1 al 1 piano durante il test sintetico_ec_045g del 25/11/08.
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 28 / 31 6.00E-02 A1X SA1_marker_X 5.00E-02 4.00E-02 3.00E-02 2.00E-02 1.00E-02 0.00E+00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 f (Hz) Fig 29 Confronto tra lo spettro in frequenza dell accelerazione acquisita dall accelerometro A1X e calcolata dal marker SA1 al 1 piano durante il test sintetico_ec_045g del 25/11/08. 50.00 40.00 30.00 SF2LD:X SA2:X SA1:X SAC:X SAT:X 20.00 spost (mm) 10.00 0.00-10.00-20.00-30.00 4 5 6 7 8 9 10 t (s) Fig30 Grafico degli spostamenti dei marker di una stessa verticale installati in corrispondenza della facciata che presentava la parete piena al primo piano e sovrapposti al sensore accelerometrico. Test del 25/11/08.
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 29 / 31 50.00 40.00 30.00 E61:X E62:X W62:X W61:X SA2:X 20.00 spost (mm) 10.00 0.00-10.00-20.00-30.00 4 5 6 7 8 9 10 t (s) Fig 31 Grafico degli spostamenti dei marker installati in corrispondenza del solaio del secondo livello e su tutte le facciate. Test del 25/11/08. 0.80 0.60 E61:X E62:X W62:X W61:X SA2:X 0.40 0.20 acc (g) 0.00-0.20-0.40-0.60-0.80 5 6 7 8 t (s) Fig 32 Grafico delle accelerazioni dei marker installati in corrispondenza del solaio del secondo livello e su tutte le facciate. Test del 25/11/08.
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 30 / 31 Fig 33 Grafico delle funzioni di risposta in frequenza degli accelerometri posti in direzione X in corrispondenza del secondo livello, del primo livello e del cordolo di fondazione rispetto alle accelerazioni acquisite dall accelerometro installato su tavola e nella stessa direzione dei primi 3 e considerato quale input. Test del 25/11/08. Dal grafico emerge chiaramente la componente a 10,6 Hz quale prima frequenza fondamentale del sistema in direzione X. Tale valore dovrebbe coincidere con la prima frequenza di risonanza. Frequenze significative si leggono anche a 15,5 e 17 Hz.
Sigla di identificazione / Revisione Pagina / di Pagine 31 / 31 Fig 34 Grafico delle funzioni di risposta in frequenza degli accelerometri posti in direzione Y in corrispondenza del secondo livello e del primo livello rispetto alle accelerazioni acquisite dall accelerometro installato su tavola e nella stessa direzione dei primi 2 e considerato quale input. Test del 25/11/08. Dal grafico emerge chiaramente la componente a 9 Hz quale prima frequenza fondamentale del sistema in direzione Y. Tale valore dovrebbe coincidere con la prima frequenza di risonanza. Frequenze significative si leggono anche a 11,5 Hz.