Sviluppo di un algoritmo per l'identificazione della forza assiale in tiranti per strutture civili attraverso analisi modale sperimentale ed operazionale

This work addresses the problem of identifying the tensile axial force in structural tie-rods in ancient monumental buildings and in modern concrete/iron constructions. Tie-rods are generally used in masonry arches and vaults to unburden the lateral load. The knowledge of tensile load in reinforcement tie-rods is of fundamental importance to assure structural integrity and safety. This work proposes a nondestructive and non-invasive method to identify the tensile axial force in tie-rods. The proposed procedure uses three natural frequencies and the vibration modes associated, which are estimated using two accelerometers placed in fixed points of the tie-rod. One of the innovations of the method will be the use of the natural excitation technique to identify the modal parameters. To identify the tensile load, the method uses a finite element model of the tie-rod and such a model is composed of five unknown parameters, including the axial action. The work proposes a method to obtain a first estimate of the unknown parameters based on the study of the vibration modes of tie-rod. Finally, a minimization algorithm will be used to obtain final estimates of the parameters, in particular of the axial force in the tie-rod.

Il presente lavoro affronta il problema dell’identificazione dell’azione assiale agente nelle catene degli edifici storici e delle strutture moderne in cemento armato. Le catene vengono generalmente utilizzate alla base di archi e volte in muratura per alleggerirne il carico laterale. La conoscenza del tiro agente sulle catene è di fondamentale importanza per garantire l’integrità e la sicurezza della struttura. Il presente lavoro propone un metodo non distruttivo e non invasivo per identificare l’azione assiale. La tecnica proposta utilizza tre frequenze proprie e i modi di vibrare ad esse associate, misurate da due accelerometri in due punti fissati della catena. Una importante innovazione del metodo sarà l’utilizzo di una tecnica operazionale per l’esecuzione dell’analisi modale. Per identificare il tiro, il metodo utilizza un modello della catena ad elementi finiti costituito da cinque parametri incogniti, tra i quali compare l’azione assiale. Il lavoro propone un metodo per ottenere una prima stima dei parametri incogniti basato sullo studio dei modi di vibrare della catena. Infine, un algoritmo di minimizzazione verrà utilizzato per ricavare le stime finali dei parametri, in particolare dell’azione assiale agente sul tirante.