Il patrimonio architettonico e infrastrutturale Italiano è formato da opere di epoche e caratteristiche differenti, che richiedono un'attenta valutazione delle capacità residue al fine di assolvere correttamente alle funzioni attuali in essere.
Il presente progetto si propone di sviluppare metodologie e strumenti attraverso i quali:
- monitorare e valutare il grado di vulnerabilità di opere strutturali sia di tipo monumentale, sia di tipo infrastrutturale, largamente diffuse sul nostro territorio nazionale, per azioni antropiche e naturali;
- valutare la necessità e l'opportunità di interventi per il miglioramento delle prestazioni statiche delle opere.
A tal fine, le tecniche numeriche agli Elementi Finiti, classiche e avanzate, per la modellazione e l'analisi della risposta strutturale in campo non lineare, con particolare riguardo alle azioni sismiche, saranno messe in relazione diretta con i dati provenienti dalle misure, sia geometriche, sia di risposta meccanica.
Il monitoraggio e la diagnostica, basati su analisi appropriate dei dati misurati in situ, rappresentano le fasi essenziali per la valutazione delle attuali prestazioni di una struttura o infrastruttura, della sua integrità, ovvero dell'eventuale stato di danneggiamento. Nell'ambito della moderna ingegneria, questi sono strumenti fondamentali per la gestione del ciclo di vita "design-to-pension" dei sistemi strutturali.
La modellazione e l'analisi caratterizzano e condizionano sia le fasi di pre-processo, sia quelle di post-processo. Sono, infatti, strumentali ed essenziali per ideare e progettare correttamente le fasi di monitoraggio e diagnostica. Consentono, inoltre, a valle di queste ultime, di valutare la risposta delle opere sulla base dei dati rilevati. Il progetto propone, dunque, un approccio integrato basato sull'impiego di tecniche tradizionali e innovative per il monitoraggio, la diagnostica, la modellazione e l'analisi di strutture monumentali e infrastrutturali, come ponti, viadotti.
IIl progetto ANDIAMO intende proporre un approccio integrato, basato sul monitoraggio, la modellazione e l'analisi di strutture e infrastrutture esistenti, con l'obiettivo di mettere a punto una procedura efficiente e robusta per la valutazione delle prestazioni strutturali.
L'approccio proposto si basa sulla comunicazione tra le varie fasi, che si susseguono e si sovrappongono con uno scambio continuo di informazioni utilizzate per aggiornare i modelli e affinare i processi decisionali.
L'obiettivo ultimo è l'accurata valutazione dello stato di degrado delle opere in esercizio, sottoposte alle azioni ordinarie ed estreme, e la corretta predizione dei loro potenziali meccanismi di collasso, attraverso l'impiego di tecniche all'avanguardia nel campo del rilievo geometrico e del monitoraggio.
Sulla base delle specifiche competenze dei componenti del GR nei campi della modellazione strutturale, dell'identificazione delle strutture e del danno e delle tecniche di monitoraggio della risposta strutturale, il progetto si propone di sviluppare una metodologia innovativa che integri i vari aspetti, sfruttandone le sinergie, per raggiungere gli obiettivi prefissi.
L'utilizzo delle tecnologie emergenti per il rilievo 3D e il trattamento di dati e immagini, l'impiego di sensori wireless per la misura delle grandezze meccaniche di interesse, come ad esempio spostamenti relativi, e accelerazioni sia in condizioni ordinarie, sia durante eventi sismici, così come l'uso di tecniche moderne di identificazione dinamica interagiranno con il processo di modellazione e analisi, contribuendo alla validazione e all'aggiornamento di modelli e procedure numeriche.
Con riferimento a queste ultime, si svilupperanno nuove procedure numeriche basate sull'approccio multiscala per la corretta simulazione della risposta delle strutture realizzate in materiale eterogeneo di tipo quasi-fragile. Si intende, nello specifico, sperimentare l'utilizzo dei cosiddetti Reduced Order Model (ROM) per ridurre l'onere computazionale, senza dover rinunciare alla descrizione dettagliata dei materiali, insita nelle procedure a più scale.
Il progetto contribuirà all'avanzamento delle conoscenze anche nell'ambito dei metodi numerici agli EF, poiché alcuni componenti del GR lavoreranno alla formulazione di EF misti a più campi ad alte prestazioni per problemi 2D e 3D.
Con particolare riferimento alla modellazione delle opere d'arte infrastrutturali, nello specifico ponti e viadotti, si proporranno nuovi EF di trave con descrizione cinematica arricchita, in grado di descrivere in maniera efficiente fenomeni non lineari connessi al degrado del materiale, alla modificazione geometrica delle parti resistenti, e alla messa in conto di modi deformativi associati all'ingobbamento e, dunque, alla perdita di forma delle sezioni più ricorrenti nelle tipologie dei ponti e dei viadotti esistenti. Anche questi saranno basati su formulazioni equilibrate, miste a più campi.
I dati acquisiti nelle fasi di monitoraggio del comportamento reale di strutture e infrastrutture saranno utilizzati per testare le capacità dei modelli numerici sviluppati di riprodurre e predire la risposta strutturale in campo lineare e non lineare.
Saranno scelti, infine, alcuni casi studio reali, strutture monumentali e infrastrutture, sulla base dei quali validare il nuovo approccio integrato proposto.
Con riferimento alla valutazione della vita residua delle opere si implementeranno modelli di invecchiamento dei materiali capaci di cogliere il decadimento temporale delle prestazioni strutturali sino al raggiungimento delle soglie limite.