Monitoraggio vibrazionale di una struttura civile soggetta a traffico veicolare

Vibrazioni indotte dal traffico veicolare.

Un argomento di crescente interesse nel settore dell’Ingegneria Civile è il monitoraggio dello stato di salute di strutture e infrastrutture pubbliche, strategiche e di pregio storico. Tecniche avanzate come lo Structural Health Monitoring, stanno assumendo un ruolo di grande importanza nell’individuazione di danni strutturali o estetici grazie all’utilizzo di modelli matematici e sperimentali in grado di fornire informazioni sullo stato di salute della struttura. La modellazione numerica, comporta notevoli difficoltà legate alle grandi incertezze delle variabili prese in considerazione (reale distribuzione delle masse, coefficienti di smorzamento, invecchiamento dei materiali da costruzione etc.).

Un valido compromesso è dato dall’ impostazione di una buona campagna di misura che, unitamente ad un’approfondita conoscenza delle norme di riferimento, fornisce al professionista un potente mezzo per l’identificazione di criticità o anomalie nel comportamento statico o dinamico della struttura.

L’indagine di seguito illustrata, realizzata da Sequoia It srl, ha avuto come oggetto il monitoraggio della componente vibrazionale indotta dal traffico veicolare.

Lo studio è stato condotto su un edificio multipiano a pianta irregolare sito in Roma.

Il traffico di veicoli su gomma o su rotaia può determinare vibrazioni e rumore in grado di causare disagio e in alcuni casi, danni ai fabbricati.

L’insorgenza di danneggiamenti è correlata, da un punto di vista generale, alla sensibilità del fabbricato alle vibrazioni.

Una chiara comprensione dei fenomeni alla base della propagazione dell’onda aiuta ad intuire il numero di variabili in gioco.

La sollecitazione dinamica, generata da una sorgente, raggiungerà la struttura in elevato passando attraverso terreno e fondazioni.

Il professionista quindi, dovrà tenere in considerazione non solo le caratteristiche strutturali ma anche quelle relative alle opere di fondazione e al terreno attraverso il quale la vibrazione si propaga.

È facile rendersi conto di come questa problematica, di indiscussa attualità, sia un problema comune per Ingegneri, Architetti, Geologi e Geometri.

Il monitoraggio oggetto di interesse è stato realizzato mediante 3 accelerometri triassiali del tipo GEAII. I punti di misura sono stati selezionati previa sopralluogo. La misurazione infatti, deve essere eseguita solo dopo aver effettuato un attento esame di tutti gli aspetti rilevanti ai fini di una chiara descrizione del fenomeno osservato.

Sono stati disposti 2 accelerometri in punti sensibili, uno al piano alto (quarto piano) e uno al piano terzo. Un ulteriore punto di misura è stato installato al piano interrato.

Le misure sono state effettuate simultaneamente e per un periodo di tempo pari ad una settimana. Lo sfasamento temporale massimo fra i segnali rilevati è minore di 5μs.

L’esigenza di acquisire informazioni per un periodo mediamente esteso è dettata dalla volontà di valutare l’effetto delle vibrazioni in diversi momenti della giornata.

L’indagine ha il duplice fine di valutare gli effetti delle vibrazioni sull’edificio e sul comfort abitativo. La strumentazione utilizzata, l’acquisizione, il trattamento e la valutazione dei dati sono conformi alle prescrizioni delle UNI9916 e UNI9614.

È bene specificare che la valutazione degli effetti delle vibrazioni sugli edifici è realizzata mediante la misura di velocità espressa in mm/s.

Per il disturbo abitativo invece, la grandezza di riferimento è l’accelerazioni (mm/s2) opportunamente ponderata mediante filtri di pesatura standardizzati.

L’utilizzo di accelerometri innovativi ha permesso di acquisire simultaneamente le due grandezze consentendo di ridurre i tempi e i costi dell’indagine.

VALUTAZIONE DEL DISTURBO

Allo scopo di consentire una valutazione dei livelli di disturbo abitativo si riporta un grafico nel quale sono illustrati i massimi valori RMS di accelerazione in (mm/s2) in funzione del tempo. Si possono osservare 12 ore di dati (dalle 00:00 alle 12:00 del giorno 19-01-2017). Gli assi x, y e z sono raffigurati con colori diversi.

LOG FILE MAX_ pellegrino.JPG

Allo scopo di interpretare con maggiore facilità il dato in questione è bene confrontarlo con i limiti suggeriti dalla norma di riferimento (UNI 9614 Misura delle vibrazioni negli edifici e criteri di valutazione del disturbo).

I valori di soglia variano in funzione del periodo della giornata (diurno, dalle 6:00 alle 22:00 e notturno, dalle 22:00 alle 6:00).

Il marker rosso indica un superamento del limite normativo.

L’andamento illustrato nel grafico seguente rappresenta il vettore accelerazione ottenuto dalla somma vettoriale delle componenti registrate lungo gli assi x, y e z.

LOG FILE MAX_ 2_pellegrino.JPG

Si può notare il diverso andamento delle massime accelerazioni registrate nel periodo notturno e diurno. Nello specifico, si osserva un aumento dell’ampiezza media delle accelerazioni registrate a partire delle 6:00 alle 12:00. Questa condizione è evidentemente legata all’incremento del traffico veicolare (sia pubblico che privato).

Si deduce che la condizione di maggiore traffico si raggiunga orientativamente attorno alle ore 8:00. Nella fascia oraria che va dalle 00:00 alle 6:00, il rumore di fondo è visibilmente più contenuto.

Nello stesso arco temporale, però, si notano picchi isolati aventi ampiezze in alcuni casi maggiori rispetto a quelle registrate nella fase diurna.

Questi eventi sono imputabili principalmente a mezzi pesanti che, a causa dello scarso traffico, tendono a transitare a velocità sostenuta.

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