Viadotto Torre del Lauro - 4 EMME Service Spa

Viadotto Torre del XXXX
Strada Statale XXX
CARATTERIZZAZIONE DINAMICA
PROVA N° 2762/PA
Committente: XXXXX
Relatori: XXXXX
XXXXX
XXXX
Rif:. 66/2004 Pa Palermo, 14 novembre 2004

1. PREMESSA
La Società 4 EMME Service S.p.A. specializzata nell’esecuzione di prove sperimentali su
strutture in sito, è stata incaricata dall’XXXX, di eseguire la caratterizzazione dinamica di
una delle campate del viadotto.
L’intervento è stato eseguito in data 21 ottobre 2004 dal personale della 4 EMME
Service S.p.A., nelle persone del XXXXXX.
Per il Committente hanno assistito i Signori:
• Ing. XXXXXX
La calibrazione di tutti gli strumenti impiegati è stata effettuata in data 7 ottobre 2003
e documentata col Certificato di Taratura n. 155/03.
Considerata la natura dell’intervento e le caratteristiche di ripetitività della struttura, si
è deciso di operare sulla campata posta tra le pile 14 e15, avente luce pari a 40,00 m.
La campata, così come le restanti, è costituita da n. 3 travi in c.a.p. appoggiate agli estremi
e collegate fra di loro da traversi con sovrapposta una soletta in calcestruzzo gettata in
opera.
XXXX
Caratterizzazione dinamica Viadotto Torre XXXX PROVA 2762/PA pag. 2 di 9

2. CARATTERIZZAZIONE DINAMICA
Lo scopo dell'indagine dinamica è quello di individuare sperimentalmente le
frequenze libere di vibrazione. Dalle rilevazioni sperimentali si procede alla calibrazione
del modello variando i parametri di input fino ad ottenere la corrispondenza con le
frequenze di risposta teorica. Inoltre, i parametri dinamici essendo legati agli elementi
geometrici e meccanici della struttura, rappresentano un valido strumento di controllo nel
tempo dell’eventuale variazione delle condizioni generali.
2.1 Strumentazione impiegata
La strumentazione impiegata è composta di:
• 8 accelerometri piezoelettrici PCB M19A:
sensibilità: 500 mV/g;
campo: ± 5g;
risoluzione: 1x10 -4 g;
campo di frequenza: 0,025-800 Hz;
• unità di acquisizione Data Shattle 16;
• Software di elaborazione Dasylab.
Terna di accelerometri
2.2 Modalità esecutive
La metodologia utilizzata per la
caratterizzazione dinamica è basata sul
rilevamento delle accelerazioni indotte dal
passaggio del traffico pesante sull’impalcato.
Le elaborazioni sono effettuate nel tratto
d’acquisizione con i mezzi pesanti al di fuori
degli impalcati in misura, per consentire di
rilevare le frequenze libere non influenzate dalla
massa dei carichi eccitanti.
Passaggio di un autocarro in velocità
Sono state posizionate 2 terne accelerometriche ed una coppia di accelerometri; le
prime due sul lato mare (nord) in mezzeria ed un quarto luce; la coppia è invece stata
disposta in mezzeria ma sul lato monte (sud).
¼ luce lato nord ½ luce lato nord ½ luce lato sud
Caratterizzazione dinamica Viadotto Torre XXXX PROVA 2762/PA pag. 3 di 9

2.3 Analisi dei risultati
La tabella e lo schema planimetrico seguente riportano la posizione dei sensori
accelerometrici con la corrispondenza del numero di canale di acquisizione.
Tabella 1: posizione dei sensori accelerometrici
N. Canale Posizione dei sensori Direzione Asse
1 Verticale Z1
2 1/2 L lato nord
Trasversale X1
3
1 4 luce
1,00 m
1 2 luce
luce totale = 40 m
Longitudinale Y1
4 Verticale Z2
5 1/4 L lato nord
Trasversale X2
6
Longitudinale Y2
7 Verticale Z3
1/2 L lato sud
8
lato Messina
Z2
X2
Y2
Z1
X1
Z3
Y1
X3
1,50 m
Schema di ubicazione dei sensori
Trasversale X3
lato monte
lato mare
Caratterizzazione dinamica Viadotto Torre XXXX PROVA 2762/PA pag. 4 di 9
lato Palermo

Nei grafici a seguito si riportano le più significative acquisizioni ed elaborazioni.
Nel grafico successivo si riporta l’oscillogramma dell’acquisizione 14/15-2 nel quale
in ascisse abbiamo il tempo espresso in secondi ed in ordinate l’accelerazione in mm/s 2 .
mm/sec 2
Z1
X1
Y1
Z2
X2
Y2
Z3
X3
50
0
-50
50
0
-50
50
0
-50
50
0
-50
50
0
-50
50
0
-50
50
0
-50
50
0
-50
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Grafico n.1 : Oscillogramma
Rilevazione 14/15 -2
Si nota come nel tratto temporale tra i 5 e i 10 secondi, all’uscita dell’autocarro dalla
campata, il segnale vibratorio rimane sostanzioso. Nel grafico successivo si analizza questa
finestra temporale.
Caratterizzazione dinamica Viadotto Torre XXXX PROVA 2762/PA pag. 5 di 9
s

Il grafico successivo mostra la finestra temporale tra 5 e 10 secondi della
memorizzazione 14/15-2. Il segnale è stato filtrato con un passa basso Butterworth di 12
Hz permettendo di analizzare il segnale depurato dalle alte frequenze.
Nella direzione Z1 si contano 10 oscillazioni in un intervallo di 2,83 secondi, pari ad
una frequenza f = 10 / 2,83 = 3,53 Hz.
mm/sec 2
Z1
X1
Y1
Z2
X2
Y2
Z3
X3
50
0
-50
50
0
-50
50
0
-50
50
0
-50
50
0
-50
50
0
-50
50
0
-50
50
0
-50
2,83 s
4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0
100
75
50
25
0
-25
-50
-75
-100
Grafico2: oscillogramma finestra 5-10 s - filtro p.b. 12 Hz
Rilevazione 14/15-2
Nel grafico seguente, corrispondente a una finestra di soli 2 secondi, si procede a
filtrare ulteriormente il segnale con un p.b. di 5 Hz, sormontando i grafici nelle direzioni Z.
Si nota come i segnali siano perfettamente in fase ad indicare che la frequenza rilevata
rappresenta il primo modo di vibrare nel piano verticale.
mm/sec 2
Z3
Z1
Z2
5,0 5,5 6,0 6,5 7,0
Grafico3: oscillogramma canali Z - finestra 5-7 s - filtro p.b. 5 Hz
Rilevazione 14/15-2
Caratterizzazione dinamica Viadotto Torre XXXX PROVA 2762/PA pag. 6 di 9
s
s

mm/sec 2
Nel grafico successivo si è riportato l’oscillogramma dell’acquisizione 14/15-6.
Z1 0
-100
100
X1 0
Y1
Z2
X2
Y2
Z3
100
-100
100
0
-100
100
0
-100
100
0
-100
100
0
-100
100
0
-100
100
X3 0
-100
0 5 10 15 20 25 30
Grafico n.4 : Oscillogramma
Rilevazione 14/15 -6
Si nota come nel tratto temporale tra i 25 e i 30 secondi, all’uscita dell’autocarro dalla
campata, il segnale vibratorio tende a smorzarsi sui canali lungo il piano orizzontale
mentre subisce un autoincremento sui canali Z. Questo fenomeno si determina quando due
frequenze di valori vicini si sovrappongono sommando le loro ampiezze.
Caratterizzazione dinamica Viadotto Torre XXXX PROVA 2762/PA pag. 7 di 9
s

Il grafico successivo mostra la finestra temporale tra 25 e 30 secondi della
memorizzazione 14/15-6. Il segnale è stato filtrato con un passa basso Butterworth di 12
Hz.
Nella direzione Z1 si contano 7 oscillazioni in un intervallo di 1,71 secondi, pari ad
una frequenza f = 7 / 1,71 = 4,10 Hz.
mm/sec 2
Z1
X1
Y1
Z2
X2
Y2
Z3
X3
40
0
-40
40
0
-40
40
0
-40
40
0
-40
40
0
-40
40
0
-40
80
0
-80
80
0
-80
1,71 s
5,0 25,5 26,0 26,5 27,0 27,5 28,0 28,5 29,0 29,5 30,0 30,5
Grafico 5: oscillogramma finestra 25-30 s - filtro p.b. 12 Hz
Rilevazione 14/15-6
Nel grafico seguente, corrispondente a una finestra di soli 2 secondi si sormontando i
grafici Z1 e Z3 corrispondenti alle direzioni verticali nella mezzeria ai due lati
dell’impalcato. Si nota come i segnali siano perfettamente in controfase ad indicare che la
frequenza rilevata rappresenta modo torsionale.
mm/sec 2
80
0
-80
Z1
Z3
26,5 27,0 27,5
Grafico 6: oscillogramma canali Z - finestra 26-28 s - filtro p.b. 12 Hz
Rilevazione 14/15-6
Caratterizzazione dinamica Viadotto Torre XXXX PROVA 2762/PA pag. 8 di 9
s
s

Nel grafico successivo si riporta lo spettro dei segnali in direzione verticale ottenuti
dalla trasformata di Fourier nel tratto tra 25-30 secondi dell’acquisizione 14/15-6.
I primi due valori riportati di 3,53 Hz e 4,10 Hz sono stati ricavati nel dominio dei
tempi con una precisione dello ± 0,024 Hz in quanto la frequenza di scansionamento
determina una variabilità di misura massima di 0,01 s, mentre la frequenza di 8,01 Hz ha
una precisione di ± 0,19 Hz in quanto ottenuta nel dominio delle frequenze con un blocco
di 516 dati (Scansionamento / Blocco dati ; 100 / 516 = 0,19).
mm/sec 2
Z1
Z2
Z2
8
4
0
8
4
0
24
12
0
3,53 Hz
4,10 Hz
8,01 Hz
0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5
Grafico 7: spettro dei canali Z - finestra 25-30 s
Rilevazione 14/15-6
Nella tabella successiva si riportano i parametri dinamici rilevati.
1° modo verticale
(Hz)
Tabella 2: frequenze libere sperimentali
Modo di ordine
superiore (Hz)
Caratterizzazione dinamica Viadotto Torre XXXX PROVA 2762/PA pag. 9 di 9
Hz
Modo di ordine
superiore (Hz)
Sperimentale 3,53 4,10 8,01