Misurazione della deformazione dei ponti senza contatto

Dal profilo di spostamento laser alla deformazione superficiale della struttura

La deformazione superficiale (strain) di un ponte o di un viadotto è un indicatore diretto dello stato di sollecitazione della struttura sotto i carichi di esercizio, i cicli termici e l'invecchiamento del materiale. La misura di riferimento oggi richiede l'installazione di estensimetri a contatto, incollati o annegati nel getto in punti scelti a priori: un intervento che comporta accesso diretto alla struttura, tempi di posa e, spesso, limitazioni al traffico. Su ponti in esercizio, con accesso difficile o finestre operative ridotte, questi vincoli condizionano la campagna di misura ancora prima di arrivare al dato.

Il vibrometro laser Q2 acquisisce simultaneamente il profilo di spostamento e velocità lungo una linea di punti sull'intradosso o su un elemento strutturale visibile del ponte, durante il passaggio di un veicolo, di un treno o sotto eccitazione ambientale. Quando la risposta della struttura è dominata dalla flessione - il caso tipico di impalcati e travi - il profilo spaziale di spostamento lungo la linea di misura contiene l'informazione di curvatura della struttura, che secondo la teoria delle travi di Eulero-Bernoulli si converte in deformazione superficiale nota la distanza tra l'asse neutro e la superficie misurata. La qualità di questa derivata spaziale dipende dalla geometria della linea di misura, dalla spaziatura reale tra i punti adiacenti e dall'angolo di vista rispetto all'asse del ponte: elementi da definire prima della campagna.

Il sistema acquisisce fino a 65 punti in linea simultaneamente, con frequenza di campionamento fino a 40 kHz e velocità di acquisizione fino a 26.000 punti al secondo, su un campo di misura fino a 50 m. Un accelerometro triassiale integrato consente di discriminare il contributo delle vibrazioni ambientali dal segnale utile. Il modello a singola linea di vista è adatto a campate e porzioni di impalcato in cui la risposta è dominata dalla flessione; in prossimità di appoggi, discontinuità strutturali o dove il moto assiale non è trascurabile, la stima richiede una seconda posizione di vista indipendente per separare le componenti flessionali da quelle assiali.

La misura resta una modalità di screening: la stessa geometria di acquisizione può essere ripetuta in campagne successive per confrontare nel tempo gli stessi indicatori di curvatura, senza vincolare sensori alla struttura né programmare interventi di installazione dedicati. È un approccio complementare alla strumentazione a contatto quando l'obiettivo è una valutazione rapida su più campate o un confronto ripetuto nel tempo, più che la misura puntuale e continua in un singolo punto critico già noto.

 

L'analisi modale di superfici estese o difficili richiede di acquisire molti punti di vibrazione mantenendo coerenza di fase tra le misure, condizione che gli approcci a scansione sequenziale faticano a garantire. Questo sistema risolve il problema acquisendo 65 punti simultanei con tecnologia FMCW, restituendo mappe di vibrazione dense e coerenti anche su superfici scure o porose che mettono in difficoltà i sistemi ottici convenzionali.

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