Fondamenti di dinamica e analisi modale sperimentale ed operativa delle strutture

Il monitoraggio delle strutture e delle infrastrutture civili esistenti riveste una grande importanza sia per la valutazione del danneggiamento a seguito di eventi eccezionali, fenomeni di degrado, e cedimenti statici sia per la redazione di un piano di manutenzione. Accanto a quello statico, più tradizionale, il monitoraggio dinamico sta guadagnando negli ultimi anni un sempre crescente interesse sia nel panorama della ricerca scientifica che in ambito professionale. I parametri dinamici, quali le frequenze proprie e i modi di vibrazione di una struttura, costituiscono la fotografia del suo stato attuale e la ripetizione delle prove a distanza di tempo consente l’identificazione di mutamenti non sempre individuabili con monitoraggi statici. La conoscenza dei parametri modali permette inoltre la calibrazione di modelli strutturali agli elementi finiti che possono essere utilizzati sia per la valutazione della vulnerabilità sismica della struttura e quindi per il progetto di eventuali interventi, sia per l’individuazione delle cause che possono aver determinato cambiamenti nel comportamento dinamico, quali danneggiamenti, degrado, modifiche nelle componenti strutturali e non. L’analisi modale è un approccio di identificazione di un sistema basato sulla determinazione dei suoi principali parametri dinamici: frequenze proprie, smorzamenti e forme modali. Questi parametri possono essere determinati in maniera sperimentale mediante due tecniche dette analisi modale sperimentale e operativa. Nel campo dell’ingegneria civile i parametri modali vengono attualmente utilizzati per diversi scopi:

• Stima della risposta;
• Monitoraggio della salute strutturale (structural health monitoring);
• Identificazione del danno (damage identification);
• Affinamento di modelli FEM (model updating).