Analisi delle vibrazioni e analisi modale
SERVIZI
Uno strumento di diagnostica e di verifica strutturale
L’analisi delle vibrazioni costituisce un valido strumento di diagnostica e di verifica strutturale, poiché le vibrazioni alle quali una struttura è sottoposta possono ridurne sia l’efficienza strutturale sia l’integrità, aumentandone la vulnerabilità. La conoscenza della frequenza caratteristica di ogni manufatto, pertanto, è di fondamentale importanza in quanto la caratterizza dal punto di vista dinamico e, la sua variazione nel tempo, è associabile ad una qualunque forma di degrado strutturale.
Inoltre, particolare attenzione va data alla stima della frequenza di risonanza del terreno di fondazione. Valori confrontabili delle frequenze fondamentali del terreno e della struttura possono generare fenomeni di risonanza capaci di comprometterne la stabilità durante un evento sismico medio-forte.
Applicazioni e tecniche
Nelle applicazioni d’interesse ingegneristico, generalmente, la determinazione delle frequenze fondamentali di vibrazione delle strutture e lo studio della funzione di risposta del suolo avvengono applicando sollecitazioni note, solitamente di tipo sinusoidale o impulsivo, e misurando successivamente lo spostamento o l’accelerazione. Tali sollecitazioni possono essere di origine artificiale o naturale (dinamica terrestre, vento, onde marine, ecc.) e qual è il microtremore (10-4÷10-2 mm in termini di spostamento).
Tra le tecniche che si basano su registrazioni di noise sismico, gode di straordinaria fama quella dei rapporti spettrali tra le componenti orizzontali e verticali del moto del suolo (HVSR). Essa è assolutamente non invasiva ed universalmente riconosciuta come capace di fornire stime affidabili delle frequenze fondamentali dei fattori di amplificazione di suolo e strutture con costi bassi.
Studio di danni indotti da vibrazioni
La norma UNI 9916 stabilisce quali forzanti dinamiche possono sopportare le strutture (classificate per tipologia) in termini di frequenza, tempo di permanenza della forzante e velocità (o accelerazione) della forzante. Per la misure dei parametri, necessari a valutare la pericolosità della forzante, solitamente sono usati vibrometri che, una volta impostate le soglie di danno tipiche per le varie tipologie strutturali, registrano autonomamente gli eventi al superamento della soglia impostata.
Caratterizzazione dinamica e analisi modale
La caratterizzazione dinamica di strutture (edifici, ponti, torri, campanili ecc.) solitamente viene eseguita con sismografi digitali opportunamente posizionati a varie quote e in varie direzioni.
L’analisi modale, invece, caratterizza le forme modali e ne misura le frequenze e gli smorzamenti. Solitamente viene eseguita in due modi, EMA (Experimental Modal Analysis) dove la struttura viene energizzata con forze impresse e OMA (Operational Modal Analysis) che utilizza le vibrazioni ambientali.
