Sviluppo di un metodo innovativo per l'identificazione della forza assiale in tiranti per strutture civili

This work is concerned with the problem of identifying the tensile axial force of metallic tie-rods used in civil structures. Tie-rods are generally used to transfer a tensile force between different structural elements. Specifically in civil structures, they are often used to unburden the lateral load exercised by the vaults and arcs on walls or columns, in ancient monumental masonry buildings as well as in modern concrete/iron constructions. A direct measure of this force is impossible and the tension is an unknown variable, as are the boundary conditions expressed by the constraints. This work proposes an experimental technique developed to identify, in-situ, the tensile force on the rod. The identification method developed uses a finite element model (F.E.M.) of the tie-rod and the experimental evaluation of its first natural frequencies and corresponding mode shapes. It is shown a CoMAC-based approach for identifying the boundary conditions to whom the tie-rod is subject. Then it is proposed a method to evaluate the tensile axial force on first approximation. Finally, a minimization algorithm will be used to improve the tensile force estimation.

Il presente lavoro affronta il problema dell’identificazione del tiro assiale in tiranti utilizzati nelle strutture civili. Essi sono generalmente utilizzati per trasferire una forza di trazione tra elementi strutturali diversi. Nello specifico caso delle strutture civili i tiranti sono detti catene. Queste sono tipicamente impiegate per sgravare i carichi laterali esercitati dalle volte e dagli archi sulle mura e sulle colonne, non solo nelle costruzioni storiche in muratura ma anche in quelle moderne in cemento armato. Una misura diretta della forza di trazione a cui sono soggette le catene è impossibile. Il tiro assiale è quindi una variabile incognita, come lo sono anche le condizioni al contorno imposte dai vincoli. Il presente lavoro propone una tecnica sperimentale sviluppata per identificare, in situ, il tiro agente sulle catene. Il metodo di identificazione sviluppato utilizza un modello ad elementi finiti della catena e la stima sperimentale delle frequenze proprie e delle ampiezze dei primi modi di vibrare di quest’ultima. Sarà mostrato che è possibile fornire una stima della condizione di vincolo a cui è soggetta la catena basandosi sull’indice CoMAC. Successivamente si propone un metodo per valutare in prima approssimazione il tiro assiale. Da ultimo si ricorre ad un algoritmo di minimizzazione per migliorare la stima del tiro.