TV-02-21-(xxxx)-Statica e dinamica campanile

4 EMME Service S.p.A.

Prove in Sito - Laboratorio Prove Materiali

Sede legale: Via L. Zuegg, 20 – 39100 Bolzano - ITALY

Tel. 0471/543111 - Fax 0471/543110 - 4emme@legalmail.it - www.4emme.it

Sistema Qualità ISO 9001:2008 certificato RINA nr. 6441/01/S

INDAGINI SPERIMENTALI

PROVE STATICO-DINAMICHE

TORRE CAMPANARIA

XXX XXXXXX XX XXXXXX (TV)

PROVA N°4658/TV – 15 dicembre 2020 e 11 febbraio 2021

Committente

Collaudatore

Relatore

: Parrocchia di XXX XXXXXX XXXXXXX

: ing. XXXXX XXXXX

: ing. Thomas Pavan

Torre campanaria di XXXXXXXX

RIF.: TV 2/21 Colle Umberto (TV), 8 marzo 2021

INDICE

1. PREMESSA pag. 2

2. CARATTERIZZAZIONE DINAMICA pag. 3

2.1 Descrizione della strumentazione pag. 3

2.2 Posizione degli strumenti pag. 3

2.3 Risultati pag. 4

3. PROVA DI CARICO STATICA pag. 15

3.1 Strumentazione di prova pag. 15

3.2 Modalità di applicazione del carico pag. 17

3.3 Punti di misura pag. 19

3.4 Risultati pag. 21

1. PREMESSA

La Società 4 EMME Service S.p.a. specializzata in indagini sperimentali in sito su strutture,

è stata incaricata dalla Parrocchia XXXXXXXXX di eseguire delle indagini sperimentali

sulla torre campanaria sita lungo la strada XXXXX a XXXXXXX (TV).

Le tipologie di indagine sono state preventivamente concordate con il Progettista Strutturale

ing. XXXX XXXXXXX.

Date di esecuzione delle prove:

- rilievo dinamico della struttura 15 dicembre 2020.

- prova di carico statica – gg. 11 febbraio 2021.

All’esecuzione delle prove hanno assistito:

ing. XXXXXX XXXXXX Collaudatore

arch. XXXXXXX XXXXXX Progettista Architettonico e D. Lavori

ing. XXXXXXX XXXXXXX Progettista Strutturale

e per la 4 EMME Service S.p.a.:

dott. Dario Altinier

ing. Thomas Pavan

geom. Davide Lo Vetro

2. CARATTERIZZAZIONE DINAMICA

Lo scopo dell'indagine dinamica è quello di individuare sperimentalmente le frequenze

libere di vibrazione della struttura.

Prova 4658/TV pag.2 di 25

I parametri dinamici, essendo legati a tutti gli elementi geometrici e meccanici della

struttura, rappresentano un valido strumento di controllo nel tempo dell’eventuale

variazione delle condizioni generali ed un supporto fondamentale per la calibrazione dei

modelli numerici.

2.1 Descrizione della strumentazione

La misura delle frequenze proprie della struttura è stata eseguita utilizzando 2 tromografi

digitali Microsismic 6S costituiti ognuno da:

• 3 sensori accelerometrici;

• 3 geofoni.

Le apparecchiature sono collegate tra loro via radio per consentire la sincronizzazione del

segnale.

Le caratteristiche della strumentazione utilizzata sono:

• fondo scala accelerometri: ±3 g nella banda 0.5 Hz-1600 Hz per gli assi X e Y e 0.5

Hz- 550 Hz per l’asse Z;

• densità di potenza spettrale del rumore è 280 μg/√Hz rms per gli assi X e Y e 350

μg/√Hz rms per l’asse Z.

Strumentazione utilizzata

Acquisizione dei dati

Per le acquisizioni il segnale è stato acquisito senza alcuna preventiva elaborazione. Lo

scansionamento è stato di 512 Hz. L’eccitazione della struttura è stata di tipo naturale,

microsismi di fondo e/o spinta del vento.

2.2 Posizione degli strumenti

Gli strumenti sono stati posizionati realizzando n° 4 configurazioni di acquisizione come da

schemi a seguito riportati.


Conf 1

X1

Y1

X2

X1

Y1

Conf 2

Y2

Conf 3

X1

Y1

X2

Y2

X2

Y2

Conf 4

Y1

X1

Y2

X2

PROSPETTO OVEST

Pianta cella campanaria - ubicazione della strumentazione

2.3 Risultati

Nelle pagine seguenti si riportano le elaborazioni più significative ottenute analizzando i

segnali dei 2 strumenti.

Per i file elaborati vengono riportati:

• diagramma generale delle variazioni di accelerazione in mm/s 2 in funzione del tempo

(espresso in secondi);

• diagramma di ciascun asse spaziale con calcolo della frequenza principale;

• trasformata di Fourier del segnale con indicazione delle principali frequenze misurate

con filtro passa basso a 20 Hz.


0

05:

0

55:

1

00:

1

50:

1

01:

1

51:

1

02:

1

52:

1

03:

1

53:

1

04:

1

54:

1

05:

m

ni

s:

Configurazione 1

Conf 1.ddf

X1

0, Y1

0, Z1

Y2

X2

1

5,

1

0,

0

5,

0

0,

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

5,

1

0,

0

5,

0

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

5,

1

0,

0

5,

0

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

5,

1

0,

0

5,

0

0,

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

5,

1

0,

0

5,

0

0,

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

5,

1

0,

0

0

Z2

5,

0,

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

03,

1-

03,

1

10:

5,

1

20:

1

20:

5,

1

30:

1

30:

5,

1

40:

1

40:

5,

1

50:

1

50:

5,

1

60:

1

60:

5,

1

70:

1

70:

5,

1

80:

1

80:

5,

1

90:

1

90:

5,

1

01:

1

01:

5,

1

11:

m

ni

s:

■X1 ■Y1 ■Z1 ■X2 ■Y2 ■Z2

Asse X - file Conf 1.ddf

Nell’oscillogramma, lungo gli assi X1 e X2 in contro-fase tra loro si contano n°10

oscillazioni in un intervallo di 5,152 sec. F= 10/5,152= 1,94Hz

■X1 ■X2


1

03,

1-

03,

1

10:

5,

1

20:

1

20:

5,

1

30:

1

30:

5,

1

40:

1

40:

5,

1

50:

1

50:

5,

1

60:

1

60:

5,

1

70:

1

70:

5,

1

80:

1

80:

5,

1

90:

1

90:

5,

1

01:

1

01:

5,

1

11:

m

ni

s:

1

03,

1-

03,

5

10

15

s

Asse Y - file Conf 1.ddf

Nell’oscillogramma, lungo gli assi Y1 e Y2 in contro-fase tra loro si contano n°10


■Y1 ■Y2

Asse Z - file Conf 1.ddf

Nell’oscillogramma, lungo gli assi Z1 e Z2 in contro-fase tra loro si contano n°10

oscillazioni in un intervallo di 7,989sec. F= 10/7,989= 1,25Hz

■Z1 ■Z2


0

052,

0

522,

0

002,

0

571,

0

051,

0

521,

0

001,

0

570,

0

050,

0

520,

0

000,

0-

520,

0

0,

2

5,

5

0,

7

5,

01

0,

21

5,

51

0,

71

5,

Hz

1

5,

1

0,

0

5,

0

0,

0-

5,

1-

0,

1-

5,

0

05:

0

55:

1

00:

1

50:

1

01:

1

51:

1

02:

1

52:

1

03:

1

53:

1

04:

1

54:

1

05:

m

ni

s:

Trasformata di Fourier - file Conf 1.ddf

1,25 – 1,94 e 3,06 Hz

■X1 ■Y1 ■Z1 ■X2 ■Y2 ■Z2

Configurazione 2

Conf 2.ddf

X1

0, Y1

0, Z1

Y2

X2

1

5,

1

0,

0

5,

0

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

5,

1

0,

0

5,

0

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

5,

1

0,

0

5,

0

0,

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

5,

1

0,

0

5,

0

0,

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

5,

1

0,

0

0

Z2

5,

0,

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1.25 Hz

1,94 Hz

3,06 Hz

■X1 ■Y1 ■Z1 ■X2 ■Y2 ■Z2


5

00,

5-

00,

20

25

30

s

3

00,

3-

00,

0

65:

0

65:

5,

0

75:

0

75:

5,

0

85:

0

85:

5,

0

95:

0

95:

5,

1

00:

1

00:

5,

1

10:

1

10:

5,

1

20:

1

20:

5,

1

30:

1

30:

5,

1

40:

1

40:

5,

1

50:

1

50:

5,

m

ni

s:


Nell’oscillogramma, lungo gli assi X1 e X2 in fase tra loro si contano n°10 oscillazioni

in un intervallo di 5,141 sec. F= 10/5,141= 1,94Hz

■X1 ■X2


Nell’oscillogramma, lungo gli assi Y1 e Y2 in fase tra loro si contano n°10 oscillazioni


■Y1 ■Y2


1

03,

1-

03,


s

5

10

15

Nell’oscillogramma, lungo gli assi Z1 e Z2 in fase tra loro si contano n°10 oscillazioni in

un intervallo di 7,906 sec. F= 10/7,906= 1,25Hz

■Z1 ■Z2

1.25 Hz


1,94 Hz

3,06 Hz

1,25 – 1,94 e 3,06 Hz

■X1 ■Y1 ■Z1 ■X2 ■Y2 ■Z2


0

05:

0

55:

1

00:

1

50:

1

01:

1

51:

1

02:

1

52:

1

03:

1

53:

1

04:

1

54:

1

05:

m

ni

s:

Configurazione 3

Conf 3.ddf

X1

0, Y1

0, Z1

Y2

X2

1

5,

1

0,

0

5,

0

0,

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

5,

1

0,

0

5,

0

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

5,

1

0,

0

5,

0

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

5,

1

0,

0

5,

0

0,

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

5,

1

0,

0

5,

0

0,

0-

5,

1-

0,

1-

5,

1

0,

Z2

5,

5,

1

0

0

0,

0-

5,

1-

0,

1-

5,

2

00,

2-

00,

1

02:

1

52:

m

ni

s:

■X1 ■Y1 ■Z1 ■X2 ■Y2 ■Z2




■X1 ■X2


3

00,

3-

00,

52

0,

52

5,

62

0,

62

5,

72

0,

72

5,

82

0,

82

5,

92

0,

92

5,

03

0,

03

5,

13

0,

13

5,

23

0,

23

5,

s

2

00,

2-

00,

30


Nell’oscillogramma, lungo gli assi Y1 e Y2 in contro-fase tra loro si contano n°10


■Y1 ■Y2


s

35

40


un intervallo di 7,954 sec. F= 10/7,954= 1,24Hz

■Z1 ■Z2


0

8,

0

7,

0

6,

0

5,

0

4,

0

3,

0

2,

0

1,

0

0,

0-

1,

0

0,

2

5,

5

0,

7

5,

01

0,

21

5,

51

0,

71

5,

Hz

0

05,

0

X1

52,

0

00,

0-

52,

0-

05,

0

05,

0

Y1

52,

0

00,

0-

52,

0-

05,

0

05,

0

52, Z1

0

00,

0-

52,

0-

05,

0

05,

0

Z2

05,

52, X2

0

00,

0-

52,

0-

05,

0

05,

0

52, Y2

0

00,

0-

52,

0-

05,

0

0

52,

0

00,

0-

52,

0-

05,

0

05:

0

55:

1

00:

1

50:

1

01:

1

51:

1

02:

1

52:

1

03:

1

53:

1

04:

1

54:

1

05:

m

ni

s:


1.25 Hz

1,94 Hz

1,25 – 1,94 Hz

■X1 ■Y1 ■Z1 ■X2 ■Y2 ■Z2

Configurazione 4

Conf 4.ddf

■X1 ■Y1 ■Z1 ■X2 ■Y2 ■Z2


0

05,

0-

05,

63

0,

63

5,

73

0,

73

5,

83

0,

83

5,

93

0,

93

5,

s

0

03,

0-

03,

1

00:

1

50:

1

01:

1

51:

1

02:

m

ni

s:




■X1 ■X2


Nell’oscillogramma, lungo gli assi Y1 e Y2 in fase tra loro si contano n°10 oscillazioni


■Y1 ■Y2


0

50,

0-

50,

8

0,

8

5,

9

0,

9

5,

0

030,

0

520,


s

0

020,

0

510,

0

010,

0

500,

0

000,

0-

500,

0

0,

2

5,

5

0,

7

5,

01

0,

21

5,

51

0,

71

5,

Hz


un intervallo di 0,7248 sec. F= 10/0,7248= 13,8 Hz

■Z1 ■Z2


1.25 Hz

1.33 Hz

4.32 Hz

1,94 Hz

1,25 – 1,33 - 1,94 e 4,32Hz

■X1 ■Y1 ■Z1 ■X2 ■Y2 ■Z2

TABELLA RIASSUNTIVA

Principali frequenze proprie della struttura [ Hz ]

I° modo II° modo altri

Asse X 1,25 1,94 4,32

Asse Y 1,25 1,94 1,33

Asse z 1,25 1,94 13,8


3. PROVA DI CARICO STATICA (TV-4658)

3.1 Strumentazione di prova

Per le misure delle deformazioni e della forza applicata è stata utilizzata una strumentazione

costituita da:

Collaudatore GS03

• unità computerizzata di registrazione delle deformazioni;

• sensori LVDT Schaevitz E 200HQ;

• sensori inclinometrici;

• cella di carico bidirezionale classe TCQ 200 kN;

• personal computer con software d’elaborazione 4 Emme Service S.p.a.

Il sistema di acquisizione dati consente di rilevare in tempo reale l’andamento delle

deformazioni nelle diverse fasi di carico/scarico.

Acquisitore GS03

Sensori potenziometrici

I trasduttori di spostamento sono stati montati al piede della torre a quota +0,20 m da platea

in due direzioni ortogonali e alla quota +9,10 m da platea, orientati nella direzione del tiro

come indicato in foto. I sensori sono stati puntati al moncone in muratura della torre,

totalmente svincolato dalla struttura metallica di prova.

La catena di misura, sensore–cavo–unità, comporta un errore massimo pari a ±1%.

I sensori impiegati hanno le seguenti caratteristiche:

escursione 10 - 50 mm

sensibilità 0,002 mm

linearità 99,6 %

sono stati usati i seguenti trasduttori di spostamento: P.1 – P.2 – P.3 – P.4.

Sensori inclinometrici

Per misurare in continuo la deformata verticale della torre durante le fasi di carico sono stati

installati a diverse quote della struttura n° 3 sensori inclinometrici monodirezionali orientati

nella direzione del tiro (diagonale della torre) e collegati alla unità di registrazione.


I sensori inclinometrici utilizzati hanno le seguenti caratteristiche:

escursione ± 3,5 ° sessagesimali

sensibilità ± 0,001°

linearità 96,0 %

Sono stati usati i seguenti inclinometri:

Ch.15 – Ch.16 – Ch.17 per la deformata in continuo della torre;

Ch.13 – Ch.14 per la misura della rotazione della platea.

Sensore potenziometrico

Sensore inclinometrico

Cella di carico

Per la misura del carico applicato è stata utilizzata una cella di carico a funzionamento

estensimetrico che, collegata ad un lettore digitale UAD3 consente di visualizzare in

continuo il valore della forza applicata.

La cella di carico utilizzata ha le seguenti caratteristiche:

escursione ± 250 kN

sensibilità 10 daN

linearità 96,0 %

La catena di misura, strumento – cavo – unità, comporta un errore massimo pari a ±1,5%.

Cella di carico

Tirfor


Tutti gli strumenti vengono periodicamente verificati dal Laboratorio Tarature della 4 EMME

Service S.p.a.. come previsto dalla procedura 7.6 “Gestione degli Strumenti” del Manuale

di Qualità.

Stazione totale

Mire ottiche sulla struttura

3.2 Modalità di applicazione del carico

La prova di carico statica è stata eseguita applicando un tiro inclinato di 40,00 kN alla quota

+ 16,45 m dalla platea di fondazione, con direzione del tiro lungo la diagonale della torre e

inclinazione di 36°, come da schema a seguito riportato.

Per applicare la forza è stato imbragato l’angolare con una fascia in fibra sulla quale sono

state appese delle catene di portata opportuna, fino ad agganciarle al gancio di traino di un

mezzo d’opera zavorrato.


Struttura di fondazione con ancoraggio mediante tirafondi

Per l’applicazione del carico è stato utilizzato un tirfor da 50,00 kN agganciato ad un sistema

di catene e fasce in fibra agganciate alla struttura ed alla cella di carico sul lato del contrasto

(gancio di traino del mezzo d’opera).

quota di applicazione della forza

gancio di traino

Schema di prova

Componente orizzontale del tiro max.: 31,50 kN

Componente verticale del tiro max.: 24,70 kN

Nel corso della prova sono stati eseguiti n.2 cicli di carico/scarico con incrementi progressivi

della forza applicata:

1° ciclo

0 – 10,00 – 20,00 – 30,00 – 40,00 – 20,00 – 0 kN;

2° ciclo

0 – 20,00 – 40,00 – 20,00 – 0 kN.

Ad ogni step le registrazioni delle deformazioni sono state effettuate appena raggiunto il

carico e ad avvenuta stabilizzazione (dopo circa 5 minuti).


Vista generale della prova

3.3 Punti di misura

Sensori potenziometrici:

P1 e P2 posizionati alla quota +9,10 m da platea; indicano lo spostamento orizzontale nella

direzione del tiro (lungo la diagonale della torre);

P3 e P4 posizionati alla quota +0,20 m da platea.

Vedi foto e schemi.

P.1

P.2

P.2

P.1

F

Sensori a quota +9,10 m da platea


P.4

P.3

P.4

P.3

F

Sensori a quota +0,20 m da platea

Sensori inclinometrici:

Ch.15 – Ch.16 – Ch.17 sono stati posizionati alle tre quote indicate nello schema seguente,

per rilevare in continuo la deformata verticale della torre;

Ch.13 – Ch.14 sono stati posizionati alla base della torre, con orientamento ortogonale, per

verificare le rotazioni della platea in fase di carico.

quote inclinometri

Ch.17

Ch.13

Ch.16

Ch.14

Ch.15

F

Quote degli inclinometri sulla torre

Inclinometri sulla platea di fondazione


3.4 Risultati

Carico Sensori potenziometrici ( mm ) Inclinometri Time

kN P1 P2 P3 P4 Ch13 Ch14 H:min

1° ciclo di carico/scarico

0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,000 0,000 21:55

10,00 3,07 -3,18 0,01 0,06 0,000 0,000 22:03

10,00 3,10 -3,21 0,01 0,06 0,000 0,000 22:05

20,00 6,21 -6,48 0,02 0,14 0,000 0,000 22:08

20,00 6,22 -6,49 0,02 0,14 0,001 0,000 22:13

30,00 9,67 -10,11 0,04 0,22 0,003 0,002 22:15

30,00 9,74 -10,14 0,04 0,23 0,004 0,003 22:20

40,00 13,48 -13,94 0,07 0,31 0,005 0,005 22:22

40,00 13,57 -14,02 0,08 0,32 0,005 0,005 22:26

40,00 13,66 -14,11 0,09 0,33 0,006 0,005 22:30

40,00 13,70 -14,13 0,09 0,33 0,006 0,005 22:34

20,00 8,93 -8,84 0,07 0,25 0,004 0,003 22:36

0 1,50 -1,57 0,05 0,12 0,002 0,001 22:38

0 1,45 -1,54 0,04 0,11 0,002 0,001 22:43


0 1,45 -1,54 0,04 0,11 0,002 0,001 22:43

20,00 7,79 -7,83 0,07 0,30 0,004 0,002 22:47

20,00 7,80 -7,85 0,07 0,31 0,004 0,002 22:49

40,00 14,15 -14,24 0,09 0,39 0,005 0,004 22:53

40,00 14,18 -14,25 0,10 0,40 0,006 0,005 22:55

40,00 14,19 -14,26 0,10 0,41 0,006 0,005 22:57

20,00 8,90 -8,86 0,08 0,35 0,005 0,003 23:00

20,00 8,88 -8,85 0,07 0,34 0,004 0,003 23:02

0 1,04 -1,13 0,03 0,12 0,002 0,001 23:05

0 1,01 -1,09 0,02 0,11 0,002 0,000 23:10

Nota: le misure degli inclinometri sono in gradi sessagesimali.


MISURE CON STAZIONE TOTALE

Carico

kN

(misure in metri )

Posizione 1 Posizione 2 Posizione 3 Posizione 4

x y z x y z x y z x y z


0 -0.001 -0.001 11.533 0.002 -0.011 15.435 0.010 -0.015 18.558 0.015 -0.019 20.642

10,00 0.004 -0.001 11.531 0.012 -0.012 15.432 0.023 -0.018 18.556 0.030 -0.023 20.639

20,00 0.008 -0.002 11.528 0.021 -0.011 15.430 0.035 -0.019 18.553 0.044 -0.021 20.637

30,00 0.014 -0.002 11.526 0.032 -0.011 15.428 0.050 -0.017 18.552 0.059 -0.021 20.636

40,00 0.018 -0.001 11.523 0.042 -0.011 15.423 0.065 -0.020 18.549 0.074 -0.020 20.633

40,00 0.019 -0.002 11.522 0.042 -0.010 15.424 0.064 -0.018 18.547 0.075 -0.020 20.633

20,00 0.012 -0.005 11.527 0.027 -0.014 15.428 0.043 -0.020 18.551 0.052 -0.020 20.636

0 0.004 -0.002 11.529 0.007 -0.013 15.433 0.017 -0.019 18.557 0.022 -0.025 20.640


0 0.004 -0.002 11.529 0.007 -0.013 15.433 0.017 -0.019 18.557 0.022 -0.025 20.640

20,00 0,009 -0.003 11.527 0.024 -0.013 15.428 0.041 -0.020 18.553 0.049 -0.024 20.636

40,00 0.018 -0.004 11.524 0.043 -0.012 15.423 0.065 -0.018 18.548 0.075 -0.019 20.632

20,00 0.011 -0,004 11.525 0.028 -0.014 15.428 0.053 -0.020 20.637 0.053 -0.020 20.637

0 0.003 -0.002 11.528 0.006 -0.014 15.434 0.014 -0.020 18.557 0.020 -0,025 20,641


Tabella degli spostamenti lungo l’asse X (orizzontale nella direzione del tiro)

Carico

kN

Posizione 1

Quota +11,53 m

(misure in millimetri)

Posizione 2

Quota +15,43 m

Posizione 3

Quota +18,56 m

Posizione 4

Quota +20,64 m


0 0 0 0 0

10,00 5 10 13 15

20,00 9 19 25 29

30,00 15 30 40 44

40,00 19 40 55 59

40,00 20 40 54 60

20,00 13 25 33 37

0,80 5 5 7 7


0,80 5 5 7 7

20,00 8 17 24 27

40,00 17 36 48 53

20,00 10 21 36 31

0 4 -1 1 -2

N.B. Allo scarico del 1° ciclo la cella segnava una forza a trazione di circa 0,80 kN dovuti al peso delle catene e del tirfor.


Deformate con inclinometri

Vengono a seguito riportate le deformate della torre al carico massimo di 40,00 kN nel primo

e secondo ciclo di carico, costruite attraverso l’interpolazione delle rotazioni registrate dagli

inclinometri posizionati a tre quote della torre (vedi posizioni di misura a pagina 20).

1° ciclo – carico di 40,00 kN

Deformazione verticale massima a quota +20,65 m dalla platea: 61,39 mm.


2° ciclo – carico di 40,00 kN

Deformazione verticale massima a quota +20,65 m dalla platea: 53,94 mm.

Colle Umberto (TV), 8 marzo 2021

Il relatore

ing. Thomas Pavan

4 EMME Service S.p.a.

Il Direttore del Centro di Treviso

dott. D ario Altinier

RELAZIONE REVISIONATA DA:

geom Davide Lo Vetro


TV-02-21-(xxxx)-Statica e dinamica campanile

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