Analisi modale di megastrutture

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A volte capita di essere incaricati di eseguire analisi modali di strutture dotate di una massa veramente importante. Di recente è stato chiesta l’analisi modale della struttura che costituisce il pavimento rotante di 13m di diametro della camera a bassa velocità della galleria del vento del Politecnico di Milano.

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La galleria del vento del Politecnico è costituita da un circuito chiuso a sviluppo verticale che consente di disporre di due sezioni di prova: quella ad alta velocità per applicazioni tipiche dell’ingegneria aerospaziale e quella a bassa velocità e grandi dimensioni, ricavata nel circuito di ritorno, per applicazioni tipiche dell’ingegneria del vento ed ambientali. Il generatore di flusso costituito da 14 ventilatori, ciascuno dotato di 12 pale, disposti su due file da 7 alloggiamenti indipendenti da 2x2m ciascuno, per un totale di 1.4 MW di potenza installata, che consente il raggiungimento di 55 m/s (200 Km/h). La camera di prova civile-ambientale (a strato limite) consente il raggiungimento di una velocità massima dell’ordine dei 14 m/s (circa 50 Km/h). Le dimensioni della camera, con una sezione di 13.84 x 3.84 m, unitamente ad appositi dispositivi per la generazione di turbolenza (attivi e passivi), consentono di riprodurre correttamente il campo di velocità tipico dello strato limite terrestre. La camera a strato limite è dotata di un tavolo girevole di 13 metri di diametro tale da consentire prove aerodinamiche per differenti esposizioni al vento di modelli di grande scala inclusivi dell’orografia. Il dispositivo, basato sull’uso di cuscini ad aria, consente il controllo completo della rotazione su 360 gradi di modelli di notevoli dimensioni e masse (portata 100000N).

 

Per eccitare una struttura di tale entità non bastano né un martelletto strumentato né uno shaker da analisi modale. Per contenere i costi di prova è stato quindi inventato ad hoc un sistema di eccitazione a forza gravitazionale. Si è installata sulla struttura del tavolo girevole una cella di carico estensimetrica triassiale da 50000N di fondo scala. Poi tramite un sistema di carrucole è stato fatto cadere un grave di 25Kg da un’altezza di 400mm per ottenere una eccitazione ottimale della struttura portante. Per misurare le vibrazioni indotte sono stati posizionati 18 accelerometri sulla struttura in acciaio.