leStrade n. 1956 aprile 2024

to, questa calibrazione può riguardare l’identificazione
di parametri che governano l’evoluzione
della rigidezza, leggi di evoluzione di creep e ritiro,
danneggiamento, corrosione o fatica.
I dati vengono processati per eliminare dalle
misure gli effetti dovuti a effetti transitori, quali
variazioni di temperatura o carichi agenti. La
calibrazione utilizza la serie completa delle misurazioni
disponibili, al fine di continuare a migliorare
le leggi che ne governano l’evoluzione
nel tempo.
La calibrazione di corto periodo identifica i parametri
che governano rapide variazioni nei dati
misurati. Esempi possono essere le caratteristiche
termomeccaniche dei materiali, che governano
la dipendenza del comportamento della
struttura al variare della temperatura (es. spostamenti
dovuti a gradienti di temperatura), ma
anche carichi agenti (es. da traffico), che causa-
Fig. 14: Identificazione delle frequenze proprie per una campata del viadotto dei Parchi.
Fig. 14: Identification of the natural frequencies for a span of the Parchi Viaduct.
Fig. 13: Confronto tra
i risultati del gemello digitale
e prove di carico sul viadotto
dei Parchi, per differenti
altezze delle pile.
Fig. 13: Comparison between
the results of the digital twin
and load tests on the Parchi
Viaduct, for different pier
heights.
Fig. 15: Esempio di
ricostruzione della deformata
mediante dati inclinometrici
per il viadotto Forlanini.
Fig. 15: Example of
deformation reconstruction
using inclinometric data for
the Forlanini Viaduct.
no deformazioni e spostamenti repentini e solitamente
reversibili (elastici), ma anche scenari
di danneggiamento improvviso, che la piattaforma
è predisposta per cogliere e quantificare con
precisione.
Alcuni risultati
Al fine di validare i modelli di calcolo, è stata effettuata
la simulazione delle prove di carico disponibili.
Per il viadotto dei Parchi, queste sono
state eseguite durante il mese di maggio 2021.
Durante le suddette prove, diverse campate del
viadotto sono state caricate con un numero massimo
di sei autocarri del peso di circa 30-32 t
ciascuno, disposti come raffigurati in figura. Gli
spostamenti dell’impalcato sono stati rilevati mediante
rilievo topografico.
Le simulazioni numeriche sono state effettuate
utilizzando il modello precedentemente descritto,
integrato nel gemello digitale.
In particolare, si è voluto descrivere precisamente
la posizione degli autocarri applicando le impronte
degli pneumatici direttamente sull’impalcato,
in considerazione anche degli effetti di
ripartizione nello strato di asfalto come previsto
dalla normativa.
Le simulazioni hanno tenuto conto delle differenti
altezze delle pile corrispondenti alle campate
analizzate, introducendo due nuove altezze,
pari a 15 metri e 9 metri. I risultati mostrano
un incremento di circa il 20% in termini di freccia
massima, a parità di carico, in corrispondenza
delle pile più alte.
Le simulazioni hanno mostrato un’ottima aderenza
al comportamento reale della struttura, con
discrepanze trascurabili sia in termini di massima
inflessione dell’impalcato, sia in termini dell’andamento
degli spostamenti.
Il sistema in fibra ottica distribuita installato sul
viadotto dei Parchi permette l’acquisizione dei
valori di strain rate (o derivata della deformazione
nel tempo) e valori di strain (deformazione o
allungamento della fibra).
I valori di strain rate vengono processati automaticamente
dal sistema, consentendo la caratterizzazione
dinamica e l’identificazione dei parame-
English Version
behavior of the structure, particularly the interaction between
structural elements installed at different times (for
example, in the expansion interventions of the Parchi viaduct
or the Tortona viaduct). The modeling also takes into
account the thermomechanical properties of the materials
used, allowing the description of effects induced by temperature
variation.
Taking as a reference the FEM model created for the Parchi
viaduct, analogous to the calculation procedures carried
out in the design phase of the asset, the combined behavior
of three successive spans is analyzed, accurately modeling
the interactions between them.
The deck, the piers, and the foundations have been modeled
using 20-node brick finite elements with quadratic
shape functions. The Dywidag bars and the tensioning tendons
have been modeled using specific elements capable
of supporting purely axial actions.
The model was developed to support different pier heights,
in accordance with what was done in the design phase
and with the real characteristics of the work. In particular,
models were created for piers of heights of 7.5, 12.5,
and 17.5 meters.
For the purpose of performing checks according to regulations
and calculating the utilization factor of the structure,
the internal actions are calculated by the platform through
numerical integration of the stresses of the three-dimensional
brick elements.
Measures post-processing
Starting from the initial model, a fundamental character-
istic of the digital twin is the ability to adapt its properties
based on the actual behavior of the structure, promptly
identifying the onset of any damage. The goal of the digital
twin is to automatically minimize the discrepancy between
the calculation model and the measured data, in
order to obtain a reliable evaluation of the stress state of
the structure, based on its entire load history, and its behavior
under acting loads.
The digital twin thus performs the updating and automatic
calibration of the model based on the monitoring data that
are continuously acquired. The solution uses advanced
techniques for real-time inverse analysis (or back-analysis)
for the calibration of the digital twin, aimed at minimizing
the discrepancy between the data measured by
sensors installed on the structure, and the results of numerical
simulations. In particular, the platform automatically
and continuously carries out calibration procedures
to identify any unknown structural parameter (or one for
which there is significant uncertainty) that governs the results
of the simulation, using sophisticated iterative multi-objective
optimization algorithms and advanced surrogate
models, pre-trained through the results of thousands
of numerical simulations. The parameters subject to calibration
include, for example, the linear and nonlinear
properties of materials, whose alteration may indicate the
onset of structural damage.
The dynamic properties of the structure are identified
through Operational Modal Analysis (OMA), which allows
for the determination of natural frequencies, modal shapes,
and damping using structural response data obtained under
Infrastrutture&Mobilità
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