Case Studies

CONCRETE/STEEL HYBRID SINGLE CELL BOX WITH EXTERNAL POST-TENSIONED CABLES HIGHWAY VIADUCT

The monitoring aims at analyzing the behavior of post-tensioned cables during the bridge's operation, through time and frequency domain analyses. Real-time monitoring is a key tool to provide useful information for the detection of possible effects induced by ongoing deterioration or fatigue processes. The analysis allows a comparison between the expected modal parameters and the measured natural frequencies in the initial monitoring conditions, with consequent definition of corresponding attention and alarm threshold levels set for automatic alerting of the operator.
Summary
Location: Italy
Project type: Highway bridge
Sensor type: Accelerometers
Number of measurement points: 90
Number of sensors: 90
Installation period: September 2017

SERVIZIO SVOLTO

  • Progettazione esecutiva di impianto
  • Assistenza all’installazione
  • Modellazione FE e diagnostica strutturale in continuo con allertamento automatico

Perchè monitorare?

  • Analisi delle vibrazioni strutturali indotte da carichi di traffico
  • Monitoraggio dell’evoluzione nel tempo della risposta dei cavi esterni di precompressione
  • Individuazione precoce dei primi segni di corrosione dei cavi
  • Valutazione in tempo reale dello stato dei trefoli in condizioni di esercizio della struttura
  • Determinazione di soglie di vibrazioni attese dei cavi corrispondenti a adeguati livelli di sicurezza dell’opera
  • Pianificazione di interventi mirati di manutenzione

DESCRIZIONE DELL’OPERA E DEL SISTEMA DI MONITORAGGIO STRUTTURALE

Il monitoraggio in tempo reale del comportamento dei cavi di post-tensione è uno strumento chiave per fornire informazioni utili all’individuazione di possibili effetti indotti da processi di deterioramento o fatica in atto. Il sistema di monitoraggio installato, che consta complessivamente di n. 88 accelerometri triassiali, è finalizzato all’analisi del comportamento dei cavi durante l’esercizio del ponte, la cui vita utile dipende dal comportamento dei trefoli di acciaio che ne compongono la sezione trasversale. L’impiego di accelerometri MEMS può, dunque, fornire al gestore informazioni sulle proprietà dei cavi, necessarie per determinare la performance del ponte a lungo termine. In particolare, sono state analizzate le variazioni delle caratteristiche dinamiche degli elementi strutturali monitorati in termini di frequenze proprie di vibrazione. Uno specifico algoritmo di processing dei dati, costruito ad hoc per il caso in analisi, ha permesso di condurre un efficiente monitoraggio in tempo reale dei cavi. Il segnale ricevuto dagli accelerometri è stato depurato dal rumore di misura e da eventuali influenze esterne. L’osservazione degli andamenti registrati nel periodo monitorato ha permesso di costruire un benchmark di misurazioni corrispondenti al comportamento standard dei cavi di post-tensione soggetti a condizioni di traffico e/o altri carichi esterni supposti non eccezionali, con conseguente definizione dei corrispondenti livelli di soglia di attenzione ed allarme impostate per il sistema di monitoraggio. I livelli di soglia sono stati determinati sulla base di un numero considerevole di dati di vibrazione dei cavi sotto condizioni di traffico standard. Il sistema di monitoraggio è anche in grado di controllare la risposta del ponte a seguito di azioni accidentali, quali ad esempio possibili terremoti con epicentro nelle vicinanze del ponte.

DIAGNOSTICA IN PILLOLE

Gli accelerometri installati sui cavi restituiscono valori di accelerazione lungo tre assi X, Y e Z la cui analisi è svolta nel dominio del tempo e delle frequenze. L’analisi nel dominio del tempo delle accelerazioni, registrate dai sensori installati sui cavi, viene svolta al fine di valutare i livelli vibrazionali degli stessi mentre la sintesi nel dominio delle frequenze permette un confronto tra i parametri modali attesi e le frequenze proprie misurate nelle condizioni di inizio monitoraggio (stato zero). Un eventuale discostamento tra i valori teorici e le grandezze misurate può fornire indicazioni per l’individuazione dei cavi che presentato potenziali riduzioni di rigidezza in atto o subiti in passato. Eventuali salti dei picchi di frequenza registrati durante il periodo di monitoraggio sono considerati potenziale indice di danneggiamento mentre i cavi che non presentano registrazioni di eventi significativi sono considerati lo ‘standard’. Sulla base dei valori di soglia impostati per l’osservazione dei dati, definiti alla luce delle osservazioni derivanti dal monitoraggio in continuo e calibrati in funzione degli eventi registrati e dell’analisi strutturale di riferimento, l’eventuale superamento di soglia permette la segnalazione di un comportamento del cavo che si discosta dal trend considerato standard, che viene pertanto classificato anomalo, segnalato al gestore ed indagato con maggiore attenzione.

portofolio

Case history

Gravagna Viaduct
On-site monitoring during the demolition of the structure
Borratino Viaduct
Piazza Pia Underpass
Monitoring of construction phase effects on civil and monumental buildings
Olympic Footbridge
Monitoring of a pedestrian viaduct
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