Le strutture portanti dei quattro fabbricati controllati, sono interamente di calcestruzzo armato, costituite da pilastri di varie dimensioni, solai di latero-cemento con altezza variabile da 30 a 50 cm; le travi sono generalmente in spessore di solaio. Le fondazioni sono di tipo superficiale, a travi rovesce incrociate in continuità con la platea di c.a. di chiusura al suolo.

Per caratterizzare dinamicamente le strutture sono state eseguite tre misure per ogni fabbricato. Le misurazioni sono state effettuate ai vari piani dei corpi di fabbrica all’incirca sulla stessa linea verticale e con l’orientazione degli assi dello strumento coincidenti con quelli (longitudinale e trasversale) dell’edificio.

La registrazione dei segnali dinamici è stata effettuata utilizzando un tromografo che presenta tre canali velocimetrici. La terna di geofoni è orientata nel piano orizzontale lungo le direzioni L (longitudinale), T (trasversale) e nel piano verticale Z.

I dati dinamici registrati con questa tecnica d’indagine sono stati successivamente elaborati con il software “Geopsy”.

L’elaborazione consiste nel pulire i segnali dai rumori antropici, scegliere le finestre temporali più opportune e tramite la trasformazione FFT determinare lo spettro di frequenza per ogni singolo asse allo scopo di conoscere le frequenze principali che si manifestano sulla struttura dei fabbricati.

I pianerottoli a sbalzo e i cosciali, che fungono da piano rigido, sono costituiti da travi tipo UPN240 (S235). Il pianerottolo che consente lo sbarco ad ogni impalcato è realizzato con travi a sbalzo tipo IPE200 e IPE300. La scala è costituita da 10 impalcati, ciascuno dei quali ha una altezza pari a 3,55m.

Lo scopo della prova era quello di caratterizzare dinamicamente la struttura ovvero di individuare la frequenza fondamentale (prima armonica) e dello smorzamento. La procedura di prova prevista dal Progettista Strutturale prevedeva le seguenti azioni:

• l’imposizione di una forzante e/o di uno spostamento impresso sulla struttura tramite le vibrazioni indotte dalla macchina compattatrice a rulli lisci azionata in adiacenza alla struttura;
• registrazione della risposta della struttura alle vibrazioni impresse;
• individuazione del periodo di vibrazione T(distanza tra due massimi successivi);
• misura di ampiezza dei due picchi
• calcolo dello smorzamento equivalente

Al fine di ottenere un informazione completa è stata registrata la risposta anche in assenza di vibrazioni indotte. Il rilievo delle vibrazioni è stato eseguito utilizzando un analizzatore di spettro a nove canali corredo di software per analisi modale. Per acquisire i parametri per l’identificazione delle caratteristiche dinamiche (frequenze proprie del sistema, fattore di smorzamento) sono stati utilizzati sei accelerometri sismici della Wilcoxon Research.

Per determinare il fattore di smorzamento ξ del sistema è stato usato il metodo del decremento logaritmico δ, che è definito come il logaritmo naturale del rapporto tra le ampiezze di due cicli di oscillazioni contigui. Tale grandezza permette di valutare la rapidità con  cui si attenua l’ampiezza  dell’oscillazione  di  un  sistema  in  oscillazioni  libere  e dotato di smorzamento. Tutti i segnali acquisiti nel dominio del tempo sono stati elaborati con la trasformata di Fourier nel dominio delle frequenze.

Il rilievo dinamico consiste nel fissare un accelerometro sul tirante e producendo una vibrazione attraverso un martello strumentato. Il segnale registrato viene elaborato nel dominio del tempo e delle frequenze, in modo da determinare il valore della frequenza fondamentale del tirante.

I rilievi dinamici sono state eseguite all’interno di un decantatore di acqua potabile a Castelfranco Emilia in provincia di Modena, in gestione a HERA S.P.A. Sono stati controllati undici tiranti in acciaio su un totale di tredici tiranti. La scelta degli elementi controllati è stata concordata con il responsabile ufficio tecnico del impianto.

Per conoscere la resistenza ultima a trazione del materiale si sono eseguite prove di durezza Brinell. Il rilievo della durezza Brinell è stato eseguito scegliendo una zona per ogni tirante, questa è stata pulita e lucidata mediante una mini fresa dotata di una mola sgrossatrice e platorello lucidante a carta abrasiva.

La correlazione tra durezza Brinell e resistenza a trazione è stata effettuata secondo la normativa tedesca DIN  50150.

L’analisi dei rilievi dinamici ha evidenziato che sui tiranti in acciao, la forza di trazione varia da 14 a 45 kN con valori di sforzo assiale fra 40 – 138 N/mm² .

La velocità di propagazione di un’onda trasversale in una corda metallica, dipende dalla tensione esistente nella corda e dalla massa per unità di lunghezza. Nella determinazione dello stato tensionale (della forza longitudinale) nei tiranti è stato applicato la soluzione particolare della formula delle vibrazione nelle corde; tale soluzione permette di determinare la frequenza e quindi il periodo naturale (f) in funzione della forza longitudinale (F) nella corda, la sua lunghezza (L), l’area della corda (A), Pu è la massa lineare e l’accelerazione di gravità (g).

Si sono registrate le vibrazioni indotte in n. 2 tiranti posti all’interno della sala lettura presso la Facoltà di Archeologia. I segnali rilevati nel dominio del tempo sono stati visualizzati nel monitor dell’analizzatore nel dominio delle frequenza effettuando la trasformata di Fourier in tempo reale in modo da rilevare le varie frequenze. L’indagine ha rilevato che lo sforzo longitudinale nei tiranti controllato era di 18 N/mm² per il primo tirante e 20 N/mm² per il secondo.