Progetto di ricerca AT-3 - reluis.it · •Triaxial Accelerometer Sensor with Moderate Dynamic Range ... in termini di spostamenti ed accelerazioni di piano tramite il modello dinamico

Progetto di ricerca ATProgetto di ricerca AT--33

TECNOLOGIE PER IL MONITORAGGIO DEL TECNOLOGIE PER IL MONITORAGGIO DEL RISCHIO E LA GESTIONE DELLE EMERGENZERISCHIO E LA GESTIONE DELLE EMERGENZELINEA 1. Sviluppo di tecnologie per il monitoraggio e LINEA 1. Sviluppo di tecnologie per il monitoraggio e

gestione del rischio sismicogestione del rischio sismico

Coordinatori: Coordinatori: Prof. Paolo GaspariniProf. Paolo Gasparini –– AMRA Scarl, NapoliAMRA Scarl, Napoli

Prof. Felice Carlo PonzoProf. Felice Carlo Ponzo -- Dipartimento di Strutture, Geotecnica e Dipartimento di Strutture, Geotecnica e Geologia applicata (DiSGG), UniversitGeologia applicata (DiSGG), Universitàà degli Studi della Basilicatadegli Studi della Basilicata

http://www.protezionecivile.it/sitobambini/home.html

Analisi costi/benefici di sistemi mobili di EWS e dei sistemi di controllo automatici per applicazioni dell’EWS a strutture, infrastrutture e life lines.

Ulteriore sviluppo di metodologie di valutazione della risposta dinamica, sistemi integrati di health monitoring, caratterizzazione ed analisi della risposta vibrazionale e dei sistemi di mitigazione per strutture ed infrastrutture strategiche durante eventi sismici.

Obiettivi generali del Progetto di Ricerca ATObiettivi generali del Progetto di Ricerca AT--33

TaskTaskTask 3.1.1: SISTEMI TEMPORANEI EWS Responsabile: Aldo ZolloUnità di ricerca Coinvolte: AMRA (Paolo Gasparini)

Task 3.1.2: SISTEMI AUTOMATICI DI AZIONE E EWSResponsabile: Iunio IervolinoUnità di ricerca Coinvolte:

AMRA (Iunio Iervolino)DIST UNINA (Gaetano Manfredi)UNIP (Antonio Occhiuzzi)

Task 3.1.3: MONITORAGGIOResponsabile: Felice Carlo PonzoUnità di ricerca Coinvolte:

UNIBAS (Felice Ponzo)UNIMOL (Giovanni Fabbrocino)POLITO (Alessandro De Stefano) UNIVAQ (Francesco Benedettini)IUAV (Salvatore Russo)

Task 3.1.1: SISTEMI TEMPORANEI EWS

Studio e progettazione di un sistema di Early Warning mobile da installare ed utilizzare nel corso di crisi sismiche pre- (foreshocks) e post-evento (aftershock) e che possa essere di supporto alla Protezione Civile per il monitoraggio dell’attività in corso e la gestione dell’emergenza.

Mese 12 Mese 24 Mese 36Milestones

Definizione della componentistica ottimale del sistema

Definizione della/delle metodologie d’analisi ottimaliRisultati delle simulazioni numeriche

Studio di fattibilità

Task 3.1.1 OBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNOTask 3.1.1 OBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNO

1 - Definizione dell’architettura e della componentistica del sistema con le specifiche tecniche dell’hardwareSono stati Individuati i componenti hardware rispondenti alle caratteristiche richieste, con sviluppo in parallelo della componente software – i test finora effettuati sono stati positivi.

2 - Metodologie di analisi dei segnali ed algoritmica per la notifica in tempo reale dell’allerta sismicaLa metodologia è stata implementata sulla piattaforma del software PRESToPlus, e al momento è in fase di sperimentazione in Appennino meridionale, utilizzando il flusso di dati di eventi, da piccoli a moderati, registrati dalla rete ISNet - Irpinia Seismic Network.

3 - Danneggiamento di strutture dall’analisi di rumore sismico e con tecniche di interferometria sismicaTest dei metodi di cross-correlazione in campo ingegneristico, attraverso il loro uso per la stima della variazione delle proprietà elastiche del modello sperimentale di un ponte* ad arco in muratura in scala 1:2 soggetto ad un livello crescente di danno controllato.

*Ponte costruito nei laboratori del Dipartimento di Ingegneria Geotecnica e Strutturale del Politecnico di Torino per studiare l'evoluzione dei meccanismi di danno prodotti dall’applicazione di movimenti di fondazione

Statistiche delle prestazioni in real-time di PRESTo nella configurazione regionale, compiute sulla sismicità di bassa magnitudo registrata dal network ISNet (0.5 ≤ M ≤ 3.7). In alto a sinistra: percentuale degli allarmi di successo, mancati e falsi sulla base della discrepanza con il bollettino ISNet revisionato manualmente. In alto a destra: distribuzione delle stime di magnitudo per ognuna delle tre classi di allarme. In basso: Distribuzione dei secondi disponibili per la città di Napoli per gli eventi registrati da PRESTo: intervallo temporale fra il primissimo allarme lanciato da PRESTo e l’arrivo delle onde S.


(a) il ponte madison in scala. Cross-correlazioni medie e deviazioni standard per ciascuna coppia di ricevitori. I valori delle correlazioni e le relative deviazioni standard sono calcolate dalle funzioni di Green nel caso “non danneggiato”-”non danneggiato” (b) e “non danneggiato”-”danneggiato” (c).


Epicenter

Hypocenter

Early WarningSeismicStations

Target

EW MobNet in the Target zone

Hipocenter

Target

Epicenter

Early WarningSeismicStations

Hypocenter

EW MobNet & Target in the Source area

•Several Stations are in Buildings.•Consumption must not be rilevant.•Backup Battery (at least 2 days). •Communication Links via ADSL (commercial links) and/or via UMTS/GPRS modems (redundancy)•Housing: ground floor•Alert device on board.•Bidirectional Communication


50km

50km

MainShock

Early WarningSeismic Stations

EW MobNet for Aftershocks : TOPOLOGYEW MobNet for Aftershocks : TOPOLOGY

Magnitude: 5Magnitude: 5--66

•Fault length: 5-15 km•Network areal coverage: 50x50km2

•N° of Station: 10 / 15•Interstation Distances: from 1 to 15km•Preferred DTS: Proprietary Communication Links (WiFi) and/or via UMTS/GPRS


A Typical node of a Early Warning Mobnet:A Typical node of a Early Warning Mobnet:

•Regional and On-Site configuration•Bidirectional Communication to send and receive alert•Several output lines (video, sound, analog or digital) to send alert locally•Low consumption•Medium Size•Possibility to have different power supplies (commercial line, battery, solar…)•Redundant Communication Links•Triaxial Accelerometer Sensor with Moderate Dynamic Range•GPS synchronization•Analog to Digital Converter with DSP (16 or 24 bit) with Moderate Dynamic Range •Embedded processor able to analyze data streams in Real Time.

Sensor

GPS

InternetADSL –WIFI–

UMTS/GPRS

Intelligent Data Logger Batt

AN EARLY WARNING NODE is UNDER DEVELOPMENT at RISSC-LABAN EARLY WARNING NODE is UNDER DEVELOPMENT at RISSC-LAB


Sensors

•Three Axial (for Regional System Integration)•Low cost •Low consumption•Small size•Moderate Dynamic Range (M>5)•Easy to install•Possibility to install far from the logger.

Strong Motion Sensor = Accelerometers with high full scale (typ. ±2g) to avoid clipping signals

M.E.M.S. Micro-Electro-Mechanical Systems


Task 3.1.1: SISTEMI TEMPORANEI EWS

Prodotti Finali UR responsabile Stato1. Analisi della stato dell’arte. Individuazioni requisiti fondamentali del sistema

AMRA Terminato nel I°anno

2. Definizione componentistica del sistema (hardware)

AMRA Quasi terminato nel 1° anno

3. Metodologia analisi dei segnali per l’allerta

AMRA Terminato nel II°anno

4. Risultati sulla Fattibilità del sistema

AMRA In corso

Task 3.1.1 SVILUPPI FUTURISVILUPPI FUTURI

Linea di ricercaLinea di ricerca Sviluppi futuriSviluppi futuri

Definizione dell’architettura e della componentistica del sistema con le specifiche tecniche dell’hardware

Realizzazione del prototipo di nodo per la rete mobile di EW e test di verifica in laboratorio ed in situ

Metodologie di analisi dei segnali ed algoritmica per la notifica in tempo reale dell’allerta sismica

Implementazione della piattaforma PrestoPlus sul sistema EW in Italia Meridionale. Esportazione della metodologia ed applicazioni in Romania, Spagna meridionale e Corea del Sud. Nuove metodologie di EW per terremoti giganti (M>8.5)

Danneggiamento di strutture dall’analisi di rumore sismico e con tecniche di interferometria sismica (in coll. con Politecnico di Torino)

Completamento delle analisi dei dati di rumore sismico e di sorgenti attive relativi al ponte in muratura. Studio delle variazioni nel tempo delle proprietà meccaniche della struttura, modificate dal danneggiamento progressivo

Task 3.1.2: SISTEMI AUTOMATICI DI AZIONE E EARLY WARNING

Nel task si intende investigare la possibilità di ridurre l’incertezza nel real-time dei parametri di picco del moto sismico, approfondire la fattibilità e i principi di progettazione di azioni di riduzione del rischio sismico in tempo reale e valutare la possibile fattibilità dell’integrazione del monitoraggio strutturale e dell’early warning a fine della valutazione del danno e della agibilità rapida post-evento.

Mese 12 Mese 24 Mese 36Milestones

1 Fattibilità della riduzione dell’incertezza attraverso modellazione random fields del moto sismico.

2 Fattibilità della prevedibilità, attraverso sistemi early warning, del contenuto in frequenza del terremoto.

3 Principi di progettazione azioni automatiche e fattibilitàintegrazione early warning e monitoraggio.

Task 3.1.2: SISTEMI AUTOMATICI DI AZIONE E EARLY WARNING

Prodotti Finali UR responsabile Stato1.Report sulla possibilità di includere modellazione di tipo random fields nelle previsioni di early warning.

AMRA Terminato

2.Documento relativo alle possibilità di integrazione fra i sistemi semi-attivi, di monitoraggio ed early warning

UNIPARTH In corso

3.Rapporto sulla prevedibilitàdella forma spettrale in sistemi di early warning sismici di tipo ibrido.

UNINA-DIST In corso

4.Analisi comparativa di sistemi di controllo strutturale interfacciati con sistemi di early warning sismico e tradizionali mediante analisi del costo del ciclo di vita.

UNINA-DIST In corso

Task 3.1.2 OBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNOOBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNO

1 – Sono stati stimati modelli di correlazione spaziale tra il sito di interesse (j) e IMs misurate in stazioni piùvicine alla sorgente:

In particolare è stata considerata l’accelerazione spettrale (Sa) a partire da due database: ITACA (Italian ACcelerometric Archive) e ESD (European Strong motion Database) (Esposito and Iervolino, 2012).

2 – La stima della distribuzione di probabilità congiunta della misura di intensità IM e il vettore dei parametri caratterizzanti l’onda P misurati in diverse stazioni (P) può esser valutata come riportato nell’equazione seguente:

A questo scopo sono stati analizzati 254 eventi Giapponesi (profondità massima 50 km) registrati dal 1996 al 2006, magnitudo compresa tra 4 e 7.3. Sono stati estrapolati dai database delle reti sismiche K-Net and KiK-Net (655 stazioni), 2637 record caratterizzati da distanza ipocentrale minore di 60 Km.

( ) ( ) ( ) ( ) ( ), , , , , , | |i j

j i j i i j i i jM R R

f IM |IM s f IM |IM M R R f M| pga f R s f R s dm drτ τ= ∫ ∫ ∫

( ) ( ) ( ) ( ), ,P j

j j P j P j P jR R

f IM ,P f IM |P R R f R f R dr dr= ∫ ∫

3 – E ’ stata stimata la correlazione tra una misura di intensità (IM) dell’input sismico alla base dell’edificio ed il danneggiamento strutturale.

L’edificio oggetto di studio è la sede della facoltà di Ingegneria dell’Università di Napoli. L’IM scelto è la PGA mentre il danneggiamento (strutturale e non strutturale) è valutato in termini di spostamenti ed accelerazioni di piano tramite il modello dinamico di Miranda e Taghavi (2005).

Edificio studiato Schema modello dinamico

Task 3.1.2 OBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNOOBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNO


Linea di ricercaLinea di ricerca Sviluppi futuriSviluppi futuri

Analisi dell’inclusione, nella stima dell’intensità del ground motion ad un dato sito, della misura dell’intensità letta ad un altro sito, più vicino alla sorgente, dove il terremoto è già arrivato.

Simulazione di calcolo ed ottimizzazione dei modelli.

Analisi dell’inclusione, nella stima dell’intensità del ground motion ad un dato sito, di un parametro letto nella parte iniziale del segnale a un altro sito e correlato con la misura finale dell’intensità per quello stesso sito.

Stima della distribuzione di probabilità congiunta della misura di intensità IM al sito e del vettore dei parametri caratterizzanti l’onda P misurati in diverse stazioni.

Analisi della fattibilità dell’integrazione tra early warning e monitoraggio strutturale.

Integrazione dei risultati ottenuti dal monitoraggio col sistema di EW già presente sul territorio regionale.

TaskTask

Task 3.1.3: MONITORAGGIOResponsabile: Felice Carlo PonzoUnità di ricerca Coinvolte:

UNIBAS (Felice Ponzo)UNIMOL (Giovanni Fabbrocino)POLITO (Alessandro De Stefano) UNIVAQ (Francesco Benedettini)IUAV (Salvatore Russo)

Task 3.1.3: MONITORAGGIO

OBIETTIVI DELLA RICERCA:OBIETTIVI DELLA RICERCA:

-Messa a punto di metodologie di identificazione strutturale e del danno, operanti a differenti livelli di dettaglio.

-Messa a punto di metodi automatici semplificati di stima del danno basati su approcci di tipo statistico.

-Progettazione ed istallazione di sistemi di monitoraggio operanti a diverso livello di complessità su strutture strategiche e monumentali campione.

-Definizione di strategie ottimali di acquisizione e trasmissione dei dati

-Verifica delle potenzialità di integrazione dei sistemi per il monitoraggio strutturale con sistemi per il controllo di dispositivi semiattivi di protezione delle strutture e con sistemi territoriali di Early-Warning (SEWS).

-Ottimizzazione dei sistemi di protezione da impiegare su strutture di interesse in fase di gestione dell’emergenza sismica.

1) Messa a punto di tecniche innovative per l’estrazione automatica dei parametri dinamici degli edifici basate su metodi interferometrici ed analisi tempo frequenza

Task 3.1.3 OBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNOOBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNO-- UNIBASUNIBAS

Modelli numerici a plasticitàconcentrata e modelli a fibre

1) Implementazione della procedura speditiva per la valutazione automatica del danno subito dagli edifici in un pacchetto software

AccAcc. max. maxΔΔ FreqFreq..ΔΔ ξξmodmod

Drift. Max

Singola finestra temporale analizzata con T-Stockwell

Task 3.1.3 OBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNOOBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNO-- UNIBASUNIBAS

Analisi interferometrica non lineare per valutazione risposta impulso unitario

2) Messa a punto di tecniche innovative per l’estrazione automatica dei parametri dinamici degli edifici basate su metodi interferometrici ed analisi tempo frequenza

1) Monitoraggio dinamico in condizioni operative della paratia della Nuova Casa dello Studente e calibrazione del modello numerico

Task 3.1.3 OBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNOOBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNO-- UNIMOLUNIMOL1) Monitoraggio dinamico in condizioni operative della paratia della Nuova Casa

dello Studente dell’Università del Molise e calibrazione del modello numerico

Doppia modalità di acquisizione

Modalità operanti in parallelo

Differente storage (semplificazione della gestione dei dati in fase di elaborazione)

2) Sviluppo e verifica software di acquisizione per l ’ identificazione automatica dei parametri modali

Task 3.1.3 OBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNOOBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNO-- UNIMOLUNIMOL

3) Sviluppo e validazione per diversi livelli di SNR di una procedura innovativa per identificazione automatica parametri modali

DATA LOADING

SSI OF THE SOURCES

JAD (SOBI)

TRACKING/REPORT

START

END

FINISH N

Y

CLUSTERING (physical and noise modes)

MODE SHAPES

Improvement of a time-frequency domain identification through PCA

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1510

-2

10-1

100

101

102

f (Hz)

σ min

(f)

Time-Frequency (TF) techniques are a valuable tools for output-only identification. The procedure in current use (Bonato et al., 2000)1 may fail in recognizing a modal frequency when at least one pair is weakly correlated around it, because its large standard deviation prevents the average from being small. Recurring to Principal Component Analysis (PCA), the method has been revisited and enhanced by substituting the average of standard deviations with the smallest principal component variance extracted from the set of time-frequency estimators.

Task 3.1.3 OBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNOOBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNO-- POLITOPOLITO

fi [Hz]mode 1 2.246mode 2 2.344mode 3 4.688mode 4 6.348mode 5 8.789mode 6 10.25mode 7 10.5

Averaged SD

σmin(f) of a singlemeasurement (512 samples/ 50 Hz) Increasing sampling rate…

Case Study: The Holy Shroud ChapelCase Study: The Holy Shroud ChapelThe improved method has been tested on both numerical and real cases study, the vibration measurements of the Holy Shroud Chapel in Turin.


Screws and bearings to introduce differential

settlements

Settlements application system

Instantaneous identification in time-frequency domain

DAMAGE STEP 3: 75cmpolystyrene ring removed + 2.5mm settlement applied

More information on the tMore information on the t--f technique in:f technique in:- Ceravolo, 2004. Use of Instantaneous Estimators for the Evaluation of Structural Damping, J. Sound Vibr., 274, p. 385-401.- Ceravolo R., Tondini N., Abbiati G., Kumar A. (2012). Dynamic characterization of complex bridge structures with passive control systems. Struct. Control Health. Monit , 19(4), pp. 511-534


Unità di ricerca: Laboratorio di Dinamica-DINALAB dell’Unversità dell’Aquila – Attività principali:

• modellazione fenomeni dinamici

• prove dinamiche estemporanee su strutture realiedifici, ponti, monumenti

• sistemi di monitoraggio dinamico continuo

Task 3.1.3 OBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNOOBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNO-- UNIVAQ UNIVAQ -- DINALABDINALAB

Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica

Risultati analitici Risultati sperimantali Dinamica non regolare

Reduced order modelling and

Experimental validationof arches nonlinear dynamics

Columbia, SA 107-LN

Wireless sensor

a)

b)

c) A

B

C

Task 3.1.3 OBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNOOBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNO-- UNIVAQ UNIVAQ -- CERFISCERFIS

Frequency (Hz) Damping ζ (%)Mode no. Aq01, Aq02 Aq03 to MR06 Aq01, Aq02 Aq03 to MR06(1) (2) (3) (2) (3)1 1.94 3.27 2.82 5.042 2.37 4.16 5.32 7.003 3.11 5.91 1.95 3.514 3.97 7.05 2.13 1.835 4.76 8.51 1.25 1.666 5.19 9.27 0.61 1.107 6.06 10.83 0.59 0.918 6.53 11.67 0.34 0.61

before (Aq01, Aq02) and after (Aq03 to MR06) the safety-measures

Definizione di una procedura di monitoraggio sia per il controllo di strutture danneggiate e non, sia per la definizione e la valutazione dell'efficaciadei presidi di messa in sicurezza, che per la validazione degli interventi di recupero strutturale.

Monitoraggio globale e per macroelementi della chiesa di S. Maria del Suffragio (Aq)

Task 3.1.3 OBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNOOBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNO-- IUAVIUAV

Valutazione della migliore configurazione di monitoraggio di chiese attraverso il controllo di alcuni dei principali macroelemential fine di ottimizzare l'impiego della strumentazione necessaria per il controllo globale.

Monitoraggio globale e per macroelementi della chiesa di S. Maria del Suffragio (Aq)


ME2 ME3 ME4 ME5 ME1Data set (Hz) CV1 CV2 (Hz) CV1 CV2 (Hz) CV1 CV2 (Hz) CV1 CV2 (Hz) CV1 CV2(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16)

Aq01 2.93 0.66 0.90 1.95 0.99 0.60 2.20 0.88 0.67 1.95 0.99 0.60 2.93 0.66 0.90Aq02 2.20 0.88 0.67 2.44 0.80 0.75 2.20 0.88 0.67 2.93 0.66 0.90 6.10 0.32 0.54Aq03 2.69 0.72 0.82 6.35 0.31 0.51 2.44 0.80 0.75 2.44 0.80 0.75 3.66 0.53 0.89Aq04 1.95 0.99 0.60 3.42 0.57 0.96 2.20 0.88 0.67 2.69 0.72 0.82 2.20 0.88 0.67Aq05 3.66 0.53 0.89 2.20 0.88 0.67 6.84 0.28 0.48 2.93 0.66 0.90 4.64 0.42 0.70MR06 3.17 0.61 0.97 1.95 0.99 0.60 2.69 0.72 0.82 2.20 0.88 0.67 7.81 0.25 0.42

Correlation of first mode of vibration between ME (Macro-Elements) and WS (Whole Structure)

Data set

ME2 ME3 ME4 ME5 ME1(Hz) CV1 CV2 (Hz) CV1 CV2 (Hz) CV1 CV2 (Hz) CV1 CV2 (Hz) CV1 CV2

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16)Aq01 3.17 0.75 0.76 2.20 0.93 0.53 2.69 0.88 0.65 2.44 0.97 0.59 5.13 0.46 0.81Aq02 2.44 0.97 0.59 2.93 0.81 0.70 2.44 0.97 0.59 4.15 0.57 1.00 8.54 0.28 0.38Aq03 4.15 0.57 1.00 6.84 0.35 0.61 4.39 0.54 0.95 3.66 0.65 0.88 5.86 0.40 0.71Aq04 3.66 0.65 0.88 3.91 0.61 0.94 4.88 0.49 0.85 3.91 0.61 0.94 4.39 0.54 0.95Aq05 4.15 0.57 1.00 3.66 0.65 0.88 7.32 0.32 0.57 3.42 0.69 0.82 6.84 0.35 0.61MR06 3.66 0.65 0.88 3.42 0.69 0.82 3.66 0.65 0.88 3.17 0.75 0.76 10.01 0.24 0.42

Correlation of second mode of vibration between ME and WS

Data set

ME2 ME3 ME4 ME5 ME1(Hz) CV1 CV2 (Hz) CV1 CV2 (Hz) CV1 CV2 (Hz) CV1 CV2 (Hz) CV1 CV2

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16)Aq01 7.57 0.41 0.78 2.69 0.86 0.46 4.64 0.67 0.79 10.01 0.31 0.59 10.01 0.31 0.59Aq02 3.42 0.91 0.58 3.42 0.91 0.58 6.59 0.47 0.90 5.13 0.61 0.87 13.92 0.22 0.42Aq03 7.57 0.41 0.78 9.52 0.33 0.62 9.03 0.34 0.65 6.1 0.51 0.97 8.54 0.36 0.69Aq04 6.84 0.45 0.86 5.37 0.58 0.91 5.62 0.55 0.95 5.62 0.55 0.95 10.01 0.31 0.59Aq05 4.88 0.64 0.83 5.62 0.55 0.95 8.54 0.36 0.69 4.39 0.71 0.74 10.5 0.30 0.56MR06 6.59 0.47 0.90 6.35 0.49 0.93 6.1 0.51 0.97 3.66 0.85 0.62 12.21 0.25 0.48

Correlation of third mode of vibration between ME and WS

CV>0.8

0.4<CV<0.8

0.4<CV

good correlation

fair correlation

no correlation


Sa(T1)

Algoritmo di Controllo

PGA

USO DELL’ EARLY WARNING SISMICO PER IL CONTROLLO SEMI-ATTIVO DEI PONTIINTRODUZIONE

Terremoto

DispositiviDispositiviDispositivi

Dispositivi

Task 3.1.3 OBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNOOBIETTIVI RAGGIUNTI NEL SECONDO ANNO-- UNIPARTHUNIPARTH

0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.80

# 1 # 2 # 3 # 4 # 5 # 6 # 7 # 8 # 9 # 10 # 11 # 12 # 13 # 14 # 15 # 16

Earthquakes

J 1 (m

ax b

ase

shea

r)___

SEWS-SA Passive Semi-Active Active

0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.80

# 1 # 2 # 3 # 4 # 5 # 6 # 7 # 8 # 9 # 10 # 11 # 12 # 13 # 14 # 15 # 16

Earthquakes

J 2 (m

ax b

ase

mom

ent)_

__

SEWS-SA Passive Semi-Active Active

0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.80

# 1 # 2 # 3 # 4 # 5 # 6 # 7 # 8 # 9 # 10 # 11 # 12 # 13 # 14 # 15 # 16

Earthquakes

J 3 (m

ax m

idsp

an d

ispl

acem

ent)__

_

SEWS-SA Passive Semi-Active Active6

1 2

2

3

0123456789

10111213141516

J1 J2 J3performance indexes

num

ber o

f tim

es a

stra

tegy

out

perfo

rms a

ll ot

hers_

__

Active

Semi-Active

Passive

SEWS-SA5

15 14

J 1 J 2 J 3

USO DELL’ EARLY WARNING SISMICO PER IL CONTROLLO SEMI-ATTIVO DEI PONTIRISULTATI

Numero delle volte in cui una strategia ha la migliore performance rispetto alle altre

• Strategia Passiva: 16 dispositivi viscosi non lineari

• Strategia Attiva: 16 dispositivi idraulici

• Strategia Semi-Attiva: 16 dispositivi MR

NUOVA STRATEGIA

Strategia Semi-Attiva basata sul sistema

EARLY WARNING SISMICO

Risultati per gli indici prestazionali J1, J2, J3 per I 16 terremoti usati come input


USO DELL’ EARLY WARNING SISMICO PER IL CONTROLLO SEMI-ATTIVO DEI PONTIROBUSTEZZA DEL SISTEMA PROPOSTO

Risposta sismica del ponte in termini di J1 con valori di PGA 0~2g Probabilità di J1

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5PGA SEWS / PGA ACTUAL

f PGA

SEW

S

(a)(b)

Distribuzione lognormale della PGA


RU UNIBASM.R. Gallipoli, A. Perrone, T.A. Stabile, F.C. Ponzo and R. Ditommaso (2012). Joint application of non-invasive techniques to characterize the dynamic behaviour of engineering structures. Geophysical Research Abstracts. Vol. 14, EGU2012-7467, 2012. EGU General Assembly, Vienna, 2012.Ditommaso R., Ponzo F.C., Smith T., Carradine D., Pampanin S. (2012). Monitoring the Seismic Performance of a Post-Tensioned LVL Building During the 2011 Canterbury Earthquake Sequence. EACS 2012 – 5th European Conference on Structural Control Genoa, Italy – 18-20 June 2012 Paper No. 078.Tobias Smith, Rocco Ditommaso, David Carradine, Felice C. Ponzo, Stefano Pampanin (2012). Seismic performance of a post-tensioned LVL building subjected to the Canterbury earthquake sequence. NZSEE Annual Technical Conference & AGM, 13-15 April 2012, Christchurch. Paper number 126.Ponzo F.C. , Ditommaso R. (2012). Identification of fundamental frequency and related damping factor variation of framed structures during earthquakes: a combined approach based on Short Time Impulse Response Function and S-Transform.Submitted to Structural Control and Health Monitoring.

RU UNIMOLRainieri C., Fabbrocino G. (2011). Performance assessment of selected OMA techniques for dynamic identification of geotechnical systems and closely spaced structural modes, Journal of Theoretical and Applied Mechanics. Vol. 49, Issue 3, pp. 825-839.Rainieri C., Fabbrocino G. (2011). Predictive correlations for the estimation of the elastic period of masonry towers. Proceedings of The 4th International Conference on Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures - EVACES 2011, Varenna, Italy.Rainieri C., Fabbrocino G. (2011). ARES, una procedura ibrida per l’identificazione dinamica automatica e il monitoraggio strutturale. Atti XIV Convegno ANIDIS “L’ingegneria sismica in Italia”, Bari, Italia.Rainieri C., Fabbrocino G. (2011). Il periodo elastico delle torri in muratura: correlazioni empiriche per la previsione. Atti XIV Convegno ANIDIS “L’ingegneria sismica in Italia”, Bari, Italia.Rainieri C., Fabbrocino G. (2012). Estimating the elastic period of masonry towers. Proceedings of The XXX International Modal Analysis Conference, Jacksonville, FL, USA.Rainieri C., Fabbrocino G. (2012). Applications of a Hybrid Automated Modal Identification Algorithm for Structural Health Monitoring. Proceedings of The 5th European Conference on Structural Control EACS 2012, Genoa, Italy.Rainieri C., Fabbrocino G. (2012). A hybrid automated modal identification algorithm for Structural Health Monitoring: a comparative assessment. Proceedings of ISMA 2012, Leuven, Belgium.

PUBBLICAZIONI AT3.1.3

RU UNINAMiranda E, Taghavi S, 2005. Approximate Floor Acceleration Demands in Multistory Buildings. I: Formulation. Journal of Structural Engineering, 131(2), 203-211.Ranieri C, Fabbrocino G, Cosenza E, 2010. Integrated seismic early warning and structural health monitoring of critical civil infrastructures in seismically prone areas, Structural Health Monitoring, 10(3), 291-308.

RU POLITOCeravolo R., Tondini N., Abbiati G., Kumar A. (2012). Dynamic characterization of complex bridge structures with passive control systems. In: STRUCTURAL CONTROL & HEALTH MONITORING, vol. 19 n. 4, pp. 511-534. - ISSN 1545-2255Ruocci G., Quattrone A., De Stefano A. (2011). Multi-domain feature selection aimed at the damage detection of historical bridges. JOURNAL OF PHYSICS. CONFERENCE SERIES, vol. 305, p. 1-10, ISSN: 1742-6588, doi: 10.1088/1742-6596/305/1/012106Ruocci G., Quattrone A., Zanotti Fragonara L., Ceravolo R., De Stefano A. (2011) Instantaneous modal parameters estimation for real-time damage detection. In: 8th International Conference on Structural Dynamics, Eurodyn 2011, 4-6 July 2011, Leuven (Belgium). Ruocci G., Degiovanni L., Quattrone A., Zanotti Fragonara L., Ceravolo R., De Stefano A. (2011) Experimental testing of a masonry arch bridge model subject to increasing level of damage. In: 4th International Conference on Advances in Experimental Structural Engineering, June 29-30 2011, Ispra (Varese, Italy).Ceravolo R., De Stefano A., Quattrone A, Zanotti Fragonara L., Ruocci G. (2011). Using non-linear identification from shaker tests for structural reliability assessment. In: EVACES'11. Varenna (Lecco), 3 - 5 October 2011, vol. 2, p. 801-808, StarrylinkEditrice, ISBN: 978-88-96225-39-4

RU UNIVAQ

Benedettini Francesco, Alaggio Rocco, Zulli Daniele, "Nonlinear coupling and instability in the forced dynamics of a non-shallow arch: theory and experiments", Nonlinear Dynamics, 2012-06-01, Springer NetherlandsIssn: 0924-090X, Pages: 505-517, Volume: 68, Issue: 4, Url: http://dx.doi.org/10.1007/s11071-011-0232-y, Doi: 10.1007/s11071-011-0232-y.Benedettini F,Alaggio, De Sortis, Lucarelli, “Structural identification of monuments in Rome using ambient vibration measurements”, Proceedings of the 4 International Confernce on Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures – EVACES 2011, Varenna, October 2011.


Benedettini F., Alaggio, Dilena, Morassi, “Dynamic Testing and Structural Identification of a Curved Multi-Span Viaduct”, Proceedings of the 4th International Confernce on Experimental Vibration Analysis for CivilEngineering Structures – EVACES 2011, Varenna,October 2011.

Benedettini F., Alaggio, Dilena, Morassi, “The Valle Castellana twin-arch bridge:Dynamical tests, identification, seismic performances”, to appear on the proceedings of the IMAC XXX Jacksonville, Fl, February 2012.

Benedettini F, MorassiA,“Dynamic testing, structural identification and damage detection on Dogna’s bridge”, Proceedings of the Eighth nternational Conference on Structural Dynamics EURODYN 2011, Leuven, July 2011.

Benedettini F, Eusani, F., “Stochastic Subspace Identification Methods in Civil Engineering Applications”, Stochastic Mechanics Conference,USTICA 2012

Benedettini F, Morassi A, Vestroni, F, “Structural assessment of bridges and health monitoring programs based on dynamical tests”, 6th International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management (IABMAS 2012), Villa Erba, Lake Como, Italy, July 8-12, 2012

Benedettini F, Morassi A, Vestroni, F, “Dynamic Methods for Health Monitoring and Structural Identification of Bridges”, Third International Symposium on Life-cycle Civil Engineering (IALCEE), Vienna 2012.

Antonacci E., A. Ceci, A. Colarieti, V. Gattulli, F. Graziosi, M. Lepidi and F. Potenza. Dynamic testing and health monitoring via wireless sensor networks in the post-earthquake assessment of structural condition at L’Aquila. 8th European Conference on Structural Dynamics, Eurodyn11, Leuven, Belgium, July 2011.

Federici F., Graziosi F., Faccio M., Gattulli V., Lepidi M., Potenza F. An integrated approach to the design of Wireless Sensor Networks for structural health monitoring. International Journal of Distributed Sensor Networks, 2012, Article ID 594842, doi:10.1155/2012/594842.

Antonacci E., Gattulli V., Martinelli A., Vestroni F. Analisi del comportamento dinamico della Basilica di Collemaggio per il progetto di un sistema di monitoraggio. XIV Convegno di Ingegneria Sismica ANIDIS, Bari (Italia), Settembre 2011.

Gattulli V., Lampis G., Antonacci E. Sviluppo di modelli strutturali ad elementi finiti ed analisi della risposta dinamica della Basilica di S. Maria di Collemaggio. Settembre 2011 Pubblicazioni CERFIS, CEntro di Ricerca e Formazione in Ingegneria Sismica, Università degli studi dell’Aquila Rpt. 4/11, 2011.

Antonacci E., Colarieti A., Federici F., Gattulli V., Graziosi F., Lepidi M., Potenza F. Caratteristiche del sistema di monitoraggio della Basilica di S. Maria di Collemaggio. Settembre 2011 Pubblicazioni CERFIS, CEntro di Ricerca e Formazione in Ingegneria Sismica, Università degli studi dell’Aquila Rpt. 6/11, 2011.

Gattulli V., Antonacci E. and F. Vestroni, "Field observations and failure analysis of the Basilica S. Maria di Collemaggio after the 2009 L’Aquila earthquake". Engineering Failure Analysis, submitted, 2012.


RU IUAVG Boscato, A. Dal Cin, S Russo, F Sciarretta and E. Sperotto. Structural Health Monitoring of Basilica Plan Churches Damaged by Earthquake. International Conference on Engineering and Applied Science, July 24-27, 2012, Beijing, China.G Boscato, D Rocchi, S Russo, F Sciarretta and M Pizzolato. Modelling procedure for structural characterization of monumental buildings. 14th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering, Moscow, June 27-29, 2012.G. Boscato, L. Marchetti, D. Rocchi, S. Russo. Monitoring of Anime Sante church's dome after earthquake in L'Aquila Domes in the World. Florence Proceedings, Florence, March 19-23, 2012.Giosuè Boscato, Davide Rocchi and Salvatore Russo. Anime Sante Church's Dome After 2009 L'Aquila Earthquake. Monitoring and Strengthening Approaches, Advanced Materials Research Vols. 446-449 (2012) pp 3467-3485 Online available since 2012/Jan/24 at www.scientific.net © (2012) Trans Tech Publications, Switzerland, doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.446-449.3467G. Boscato, S. Russo, F. Sciarretta. Structural Monitoring of the Slender Double-Layered Façade of Palazzo Ducale in Venice -Preliminary Analysis of Measurements, Masonry International, ISSN 0950-2289, Volume 24, Issue 3, Pages 57-72, 2011S. Russo, G. Boscato, M. Pizzolato, A. Tralli. Sulla risposta sismica della chiesa S. Pietro di Coppito a L’Aquila al sisma del 6 aprile2009. ANIDIS 2011, XIV Convegno ANIDIS "L'Ingegneria Sismica in Italia" BARI, 18 - 22 settembre 2011.


Task 3.1.3: MONITORAGGIO

Prodotti Finali UR responsabile

1. Rapporto tecnico sull’applicazione di metodologie innovative per l’identificazione del comportamento dinamico degli edifici (Metodi interferometrici)

UNIBAS-DISGG

2. Rapporto tecnico sulla progettazione di un sistema integrato di monitoraggio strutturale, controllo delle vibrazioni mediante sistemi semi-attivi ed interfacciamento con sistemi Early Warning

UNIBAS-DISGG

3. Software e sistema prototipo per l’utilizzo del metodo speditivo per la valutazione del danno su edifici a seguito di eventi sismici

UNIBAS-DISGG

4. Rapporto descrittivo sull’implementazione del sistema di monitoraggio della Nuova Casa dello Studente presso l’Università del Molise in località Vazzieri (Campobasso); presentazione dei risultati

UNIMOL

5. Rapporto descrittivo relativo alla progettazione e implementazione di un sistema di monitoraggio per l’edificio della Facoltà di Ingegneria dell’Università del Molise in Termoli (CB)

UNIMOL

6. Presentazione dei risultati relativi al monitoraggio dell’edificio della Facoltà di Ingegneria dell’Università del Molise in Termoli (CB)

UNIMOL

7. Rapporti descrittivi dei principali risultati ottenuti nel corso delle attività sperimentali UNIBAS/UNIMOL

8. Definizione delle linee guida utili allo sviluppo di un sistema di monitoraggio diagnostico per la salvaguardia dei ponti storici da eventi estremi

POLITO

9. Rapporto descrittivo dei risultati dei test numerici e sperimentali sul modello in scala di ponte ad arco in muratura

POLITO

10. Rapporto descrittivo delle attività di definizione, per selezionati casi di studio, dei layout strumentali minimi capaci di consentire una buona osservabilità del comportamento dinamico.

UNIVAQ

11.Interazione tra macro-elementi e strutture murarie storiche danneggiate attraverso l’analisi del segnale con transiente e stazionario, valutando anche gli effetti del rumore

IUAV


ArgomentiArgomenti Sviluppi futuriSviluppi futuri

Analisi, condivisione e confronto risultati derivanti dai Blind-Tests

Ampliamento data-base e Analisi dei dati con le diverse metodologie

Implementazione delle procedure per la valutazione speditiva e di dettaglio dei parametri dinamici e del danno

Implementazione di softwares corredati da manualid’uso

Applicazione delle procedure di identificazione dinamica e del danno a strutture sperimentali e reali

Verifica sperimentale dell’efficacia delle procedure sui casistudio individuati e su alcuni modelli sperimentali

Definizione delle linee guida Linee guida utili allo sviluppo di sistemi di monitoraggio diagnostico per la salvaguardia di strutture ed infrastrutture ordinarie, strategiche e storico-monumentali.

Documents

Progetto di ricerca AT-3 - reluis.it · •Triaxial Accelerometer Sensor with Moderate Dynamic Range ... in termini di spostamenti ed accelerazioni di piano tramite il modello dinamico