Caratterizzazione Dinamica ed Analisi Modale Sperimentale di una Scala di Sicurezza

1. Inquadramento e Geometria della Struttura

La struttura si sviluppa su 10 impalcati (altezza interpiano di 3,55 m, per un’altezza totale di oltre 35 m) con pianta rettangolare regolare di dimensioni 4,5 m x 3,7 m. Lo schema resistente è costituito da:

• Telai bidirezionali e colonne principali: Profilati tipo HEB 340 (Acciaio S355);

• Trave secondarie e d’inquadramento: Profilati tipo IPE 300 (Acciaio S275);

• Cosciali e pianerottoli principali: Profilati tipo UPN 240 (Acciaio S235) con funzione di piano rigido;

• Sbalzi di sbarco agli impalcati: Travi a sbalzo tipo IPE 200 e IPE 300.

2. Scopo dell’Indagine e Metodologia Operativa

La prova ha avuto lo scopo di identificare i parametri dinamici fondamentali della struttura: la frequenza propria fondamentale f1 (primo modo di vibrare), il periodo naturale T1 e il fattore di smorzamento equivalente ξ.

Il protocollo d’indagine concordato con il Progettista Strutturale si è articolato nelle seguenti fasi:

1. Sollecitazione della struttura: Imposizione di un carico dinamico/spostamento impresso mediante l’impiego di una rullatrice/compattatrice a rulli lisci azionata al piede della struttura;

2. Monitoraggio dello stato di quiete: Registrazione del rumore di fondo (vibrazioni ambientali) in assenza di forzante esterna per la calibrazione dei segnali;

3. Acquisizione temporale: Rilevazione continua della risposta accelerometrica ai vari livelli;

4. Calcolo dello smorzamento (ξ): Determinazione dell’attenuazione mediante il metodo del decremento logaritmico (δ).

3. Formulazione Matematica e Processamento dei Segnali

A. Decremento Logaritmico e Smorzamento

Il fattore di smorzamento viscoso equivalente ξ è stato calcolato analizzando l’attenuazione dell’ampiezza delle oscillazioni libere successive:

Dove An e An+1 indicano i picchi di ampiezza massimi registrati in due cicli contigui di oscillazione.

B. Catena di Misura e Analisi Frequenziale

• Sensori: n. 6 accelerometri sismici ad alta sensibilità della Wilcoxon Research posizionati sui nodi principali;

• Acquisitore: Analizzatore di spettro multicanale a 9 canali sincroni;

• Elaborazione dati: I segnali accelerometrici acquisiti nel dominio del tempo a(t) sono stati elaborati tramite algoritmo di Trasformata Rapida di Fourier (FFT) nel dominio delle frequenze per estrarre le funzioni di trasferimento e identificare con precisione i picchi di risonanza modale.