GNGTS 2015 - Atti del 34° Convegno Nazionale

GNGTS 2015 S essione 2.3 247 basati su parametri che siano rappresentativi del comportamento strutturale globale, ma allo stesso tempo sensibili a possibili variazioni locali. A tal proposito, i parametri dinamici modali possono essere un utile ausilio e costituire la base per costruire protocolli di indagine basati sulla variazione di tali parametri che possono essere definiti come le impronte digitali di ciascuna struttura. Infatti, l’insorgere del danno su una struttura, sia dovuto a eventi sismici che a problemi di degrado o di altra natura, determina dei cambiamenti nei parametri modali che ben si prestano ad essere studiati ed utilizzati come indicatori della presenza di danno. Considerevole è l’attenzione dedicata, negli ultimi decenni, allo studio e all’utilizzo di tali marcatori per valutare e localizzare il danno su strutture dotate di un sistema di monitoraggio continuo o discreto. Nel presente lavoro si è posta l’attenzione sulla localizzazione del danno sulle strutture a seguito di un evento sismico e sulla quantificazione dello stesso a partire dalla valutazione della variazione della curvatura modale. È stata effettuata un’estesa campagna di simulazioni numeriche su modelli di strutture in cemento armato non sismoresistenti senza e con la presenza di tamponatura. Il metodo proposto si basa sull’utilizzo di pochi sensori, uno per ogni livello, per la registrazione delle accelerazioni e sulla valutazione delle deformate modali. Inoltre, al fine di validare la procedura proposta, vengono presentati i principali risultati ottenuti da una campagna sperimentale di prove su tavola vibrante effettuate su un modello in scala 1:15 e condotte presso il Laboratorio Prove Materiali e Strutture dell’Università degli Studi della Basilicata (SISLAB). Metodologia. Nel presente lavoro è stata implementata un’innovativa procedura basata sulla trasformata di Stockwell, la quale supera i limiti derivanti dalle ipotesi di comportamento stazionario e consente di analizzare il comportamento non lineare, e quindi non stazionario, di un qualsiasi sistema dinamico, consentendo una stima molto accurata delle caratteristiche dinamiche dello stesso. L’idea alla base della procedura, sfruttando le caratteristiche della trasformata di Stockwell e del filtro a banda variabile, è quella di isolare una singola deformata modale (riferita al modo fondamentale), valutarne l’eventuale variazione nel tempo e, da questa, calcolare la relativa curvatura. Appare utile impiegare tale operatore integrale al fine di mettere a punto un filtro che consenta di isolare le fasi transienti a frequenza variabile nel tempo ed estrarre le caratteristiche dinamiche di sistemi che evolvono nel tempo, operando simultaneamente nel dominio del tempo e delle frequenze (Ditommaso et al. , 2012). Il filtro è stato costruito utilizzando le proprietà di convoluzione, linearità e invertibilità proprie della S-Transform (Stockwell et al. , 1996). L’algoritmo su cui il metodo è basato può essere sintetizzato nei seguenti passi: • Valutazione della S-Transform del segnale , • Generazione della matrice filtrante , • Calcolo della convoluzione nel dominio delle frequenze: , • Recupero del segnale filtrato attraverso il calcolo dell’inversa della matrice . (1) dove rappresenta la trasformata del segnale , rappresenta la matrice filtrante ed rappresenta il segnale filtrato. Pertanto al fine di individuare il livello maggiormente danneggiato, è stata analizzata la deformata modale (riferita al modo fondamentale) ed in particolare la variazione della curvatura modale ad essa correlata. L’algoritmo utilizzato prevede i seguenti passi: 1. valutazione della risposta strutturale in accelerazione all’ultimo livello (Fig. 1a),