Rilievo Dinamico dello Stato Tensionale su Tiranti in Acciaio

1. Inquadramento e Oggetto dell’Indagine

La caratterizzazione della sollecitazione assiale è fondamentale negli edifici storici per verificare l’efficacia delle catene nel contrastare le spinte orizzontali di archi e volte, prevenendo cinetismi di ribaltamento murario.

2. Metodologia d’Indagine e Modello Fisico-Matematico

A. Modello della Corda Tesa

Il metodo di prova si basa sulla teoria delle vibrazioni libere di una corda tesa / trave snella (equazione delle onde trasversali). La velocità di propagazione di un’onda trasversale lungo un elemento monodimensionale teso dipende direttamente dal tiro applicato F e dalla sua massa assiale.

Trascurando la rigidezza a flessione per elementi molto snelli, la frequenza fondamentale di vibrazione f1 è legata allo sforzo normale σ dalla relazione:

Dove:

• f1 = Frequenza fondamentale di vibrazione (Hz);

• L = Lunghezza libera d’inflessione del tirante (m);

• F = Forza assiale / tiro nel tirante (N);

• μ = Massa lineare per unità di lunghezza (kg/m);

• σ = Tensione normale nel tirante (N/mm² o MPa);

• ρ = Massa volumica dell’acciaio (7850 kg/m³).

B. Setup di Acquisizione ed Eccitazione

• Posizionamento dei sensori: Un trasduttore di vibrazione (accelerometro/velocimetro) è stato collocato in mezzeria al tirante, ortogonalmente all’asse longitudinale (direzione verticale);

• Eccitazione: Impulso dinamico controllato mediante martello strumentato per l’analisi della risposta all’impulso;

• Processamento dati: I segnali acquisiti nel dominio del tempo sono stati convertiti nel dominio delle frequenze mediante algoritmo FFT (Fast Fourier Transform) per la chiara identificazione dei picchi spettrali corrispondenti ai modi propri di vibrare.

3. Esiti delle Misurazioni

L’indagine è stata condotta su n. 2 tiranti metallici posti all’interno della sala lettura presso la sezione di Archeologia. Dall’elaborazione dei picchi di frequenza fondamentale estratti dagli spettri di risposta sono stati ricavati i seguenti valori di sollecitazione normale:

• Tirante 1: Tensione d’esercizio σ1 = 18 N/mm² (MPa);

• Tirante 2: Tensione d’esercizio σ2 = 20N/mm² (MPa).

I livelli di tensione riscontrati confermano la presenza di un tiro residuo limitato, dato fondamentale per le successive verifiche di sicurezza e per l’eventuale operazione di pretensionamento/regolazione dei capicorda.