Misure di velocità di onde acustiche in elementi in calcestruzzo armato M. De Bonis, R. Ditommaso,...
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Misure di velocità di onde acustiche in elementi in calcestruzzo armato
M. De Bonis, R. Ditommaso, A. Masi, M. Mucciarelli, M. Vona
DiSGG, Università degli Studi della Basilicata, Potenza
OBIETTIVI DEL LAVORO
• Definire una nuova metodologia di prova non distruttiva per una
valutazione della variabilità delle caratteristiche meccaniche del
calcestruzzo in situ
• Verificare l’affidabilità e l’attendibilità del metodo, anche grazie al
confronto con un metodo consolidato e modelli teorici
INQUADRAMENTO DELLA PROBLEMATICA
Le metodologie esistenti di indagine in situ sono di tipo:
• Distruttivo• Danno strutturale
• Elevato costo di esecuzione
• Limitata estendibilità delle prove
• Non Distruttivo
• Moderata affidabilità
• Assenza di danno strutturale• Minor costo di esecuzione
• Buona affidabilità
• Possibilità di maggiore diffusione
DESCRIZIONE DELLA METODOLOGIA DI PROVA
Semplicità esecutiva
Costo minimo di esecuzione
Rapidità esecutiva
Danno strutturale nullo – non strutturale minimo
Semplice procedura di elaborazione dei dati
Metodo sonico Misure della velocità di propagazione
di onde acustiche all’interno di elementi in calcestruzzo armato
CAMPO DI INDAGINE
• Sette pilastri estratti da un edificio in corso di demolizione,
caratterizzati da:
• Assenza di caratteristiche sismo-resistenti
• Copriferro di scarso spessore
• Un pilastro in opera, in reali condizioni di posizione e di carico,
con calcestruzzo di buona qualità
• Calcestruzzo di bassa qualità
DESCRIZIONE DELLA MODALITÀ DI PROVA
d = 0.25 m d = 1 m
• Fissare i velocimetri nell’elemento a distanze progressive (0.25,
0.5, 1, 1.5 m)
• Sollecitare l’elemento in un punto con una forzante impulsiva
• Memorizzare in un unico centro di raccolta dati le tracce dei
segnali generati
SEGNALI REALI
Velocità
0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
x 105
m/s
s
0.0945 0.095 0.0955 0.096 0.0965 0.097 0.0975 0.098 0.0985
-1
-0.5
0
0.5
1
x 105
Primo piccoprimo segnale
Primo arrivo secondo segnale
Primo piccosecondo segnale
Primo arrivoprimo segnale
RISULTATI MISURE
Distribuzione di velocità nel pilastro estratto dall'edificio
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75
Distanza Velocimetri (m)
Ve
loc
ità
ca
lco
lata
(m
/s)
battuta sx
battuta dx
media
Distribuzione di velocità nel pilastro in opera
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25
Distanza Velocimetri (m)
Ve
loc
ità
ca
lco
lata
(m
/s)
Battuta inf.
Battuta sup.
Media
MODELLAZIONE NUMERICA
Punto di battuta
Punti di misura
MODELLO COMSOL A STRATI
MODELLAZIONE NUMERICA – Propagazione impulso
VISUALIZZAZIONE RISULTATI NUMERICI
Distribuzione delle velocità nel modello
500
1000
1500
2000
2500
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1
Distanze tra i punti (m)
Vel
ocità
cal
cola
ta (m
/s)
CONFRONTO CON VELOCITÀ ULTRASONICA
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
Velocità ultrasonica (m/s)
Ve
loc
ità
no
str
o e
sp
eri
me
nto
(m
/s)
• Equazione retta y = 1.1065 x – 1582.7
• Coefficiente di correlazione R = 0.88
• Test di Fischer confidenza pari al 90 %
RELAZIONE VELOCITÀ - FREQUENZA
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
1 10 100 1000 10000 100000
Frequenza (Hz)
Ve
loc
ità
di F
as
e (
m/s
)
Velocità statica
Velocità nostroesperimento
Velocità ultrasonica
CONCLUSIONI
• La metodologia proposta si colloca nell’ambito dei metodi non
distruttivi essendo caratterizzata dall’arrecare un danno minimo agli
elementi non strutturali
• Negli elementi esaminati, si osserva una variazione della velocità di
propagazione dell’onda al variare della distanza tra i ricevitori
• Ciò mette in evidenza l’eterogeneità dell’elemento legata alla presenza
di più strati dalle diverse caratteristiche meccaniche passando dalla
superficie al nucleo interno
CONCLUSIONI
• Nel modello numerico presentato, si osserva, in accordo con i risultati
sperimentali, una variazione di velocità al variare della distanza tra i
punti di misura
• E’ stato effettuato un confronto con le velocità ottenute tramite metodo
ultrasonico per trasparenza ed è stato possibile dedurre l’esistenza di
una buona correlazione tra le due serie di valori
SVILUPPI FUTURI
• Approfondimento e perfezionamento del metodo presentato, dal punto
di vista della modalità di prova e dell’installazione dei sensori
• Sviluppo di ulteriori modelli numerici in grado di avvicinarsi quanto più
possibile alle condizioni reali
• In questo modo, con una minima invasività nell’elemento, sarà possibile
contribuire all’ottenimento di una stima sufficientemente
rappresentativa e affidabile della resistenza a compressione del
calcestruzzo in situ
• Stabilire ulteriori correlazioni con i risultati di altre prove
Grazie