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indagini dinamiche

Analisi Dinamica Operativa OMA

Nella sfera delle tipologie di indagini dinamiche svolte dalla ESSEBI, la metodologia dell’analisi modale operativa, a differenza di quella  modale classica, che presuppone una fonte di eccitazione nota, sia essa impulsiva, periodica o randomica, muove a partire esclusivamente dal rumore ambientale.

Questa tipologia di indagine dinamica, chiamata anche analisi modale operazionale, trova ormai applicazione non solo nei casi in cui risulti impegnativo ed economicamente oneroso eccitare dinamicamente strutture massive, quali ponti ed edifici, con i mezzi tradizionali dell’analisi modale classica, ma praticamente in tutti i casi tipici dell’ingegneria civile.

A differenza dell’analisi modale classica, dove si impone una sollecitazione nota al manufatto (che può essere modulabile, con vibrodina, o impulsiva) e se ne misura la risposta (analisi modale input-output), e dove l’analisi consiste nel determinare le funzioni di risposta in frequenza (FRF) tra la risposta della struttura e la sollecitazione in ingresso, l’analisi modale operativa viene utilizzata invece nei casi in cui l’eccitazione cui è sottoposta la struttura non è nota, perché non misurata o perché non ha senso misurarla. È quest’ultimo il caso in cui essa è di tipo casuale, quale è ad esempio il rumore di fondo di tipo vibrazionale nel quale la struttura stessa è immersa a causa della sua collocazione rispetto a sorgenti artificiali e/o naturali di vibrazione (traffico, impianti industriali, vento, microtremore sismico, etc.).

Anche se la sorgente d’eccitazione non viene misurata si conoscono a priori alcune sue caratteristiche spettrali (nel dominio delle frequenze), che derivano dalla sua natura stocastica, (rumore bianco) la cui proprietà è quella di avere uno spettro in frequenza costante. È quindi sufficiente disporre dei soli dati relativi alla risposta della struttura da cui, con opportuni algoritmi di estrazione modale (analisi del tipo output-only) è possibile determinarne le caratteristiche dinamiche.

I principali vantaggi dell’analisi modale operativa sono, in estrema sintesi: velocità ed economia nell’esecuzione dei test sperimentali, caratterizzazione dinamica della struttura o di sue parti nelle condizioni maggiormente simili a quelle di reale funzionamento, possibilità di individuare forme modali ravvicinate tra loro o ripetute, possibilità d’utilizzo per il monitoraggio strutturale e per la localizzazione del danno.

Probabilmente la più popolare applicazione dell’analisi dinamica modale, nel campo dell’ingegneria civile, consiste nel confronto tra le predizioni teoriche riguardo al comportamento dinamico della struttura e quello effettivamente osservato in pratica. Ci si riferisce a questo processo con il termine di validazione di un modello teorico o, più brevemente, collaudo dinamico.

Ovviamente un confronto tra misure sperimentali e risultati numerici vale anche nel caso di strutture esistenti e riveste un ruolo altrettanto fondamentale in virtù delle incertezze legate alla conoscenza geometrico meccanica della struttura e alle ipotesi secondo cui si esegue la modellazione numerica. Un confronto con i parametri modali determinati sperimentalmente risulta in tal caso fondamentale, per settare ed aggiornare i parametri di input del modello numerico in modo che questo rappresenti, il più fedelmente possibile, il reale comportamento della struttura esistente.

Per l’implementazione dell’analisi dinamica operativa la ESSEBI utilizza il software LMS Test.Lab Operational Modal Analysis, munito dell’algoritmo Polymax, probabilmente il più potente attualmente disponibile su mercato per l’estrazione delle forme modali.