Effetti del cambiamento climatico sul comportamento vibratorio di una diga ad arco - progetto di monitoraggio continuo e senza cavi
ABSTRACT
Il monitoraggio continuo delle vibrazioni delle strutture di ingegneria civile è un passo necessario e importante per comprendere l'impatto del cambiamento climatico sulle strutture. I sistemi di sorveglianza distribuiti oggi sono essenzialmente composti da diversi sensori. Lo vediamo nello SHOW M2D2021, la sincronizzazione temporale tra i sensori è normalmente richiesta dalle tecniche convenzionali di identificazione modale. Per fare questo, i sensori sono collegati a un GPS e a un sistema di acquisizione. Questi mezzi sono molto costosi e abbastanza complicati da installare in alcuni casi. L'uso di cavi per garantire la sincronizzazione e la trasmissione continua dei dati rappresenta la principale limitazione di questi sistemi. Questo lavoro
si occupa di un nuovo sistema di monitoraggio continuo e senza cavi. Questo sistema è stato installato sulla diga ad arco di Ribou (Francia) e la sta monitorando da marzo 2018. Per trattare l'influenza dei parametri esterni sulle misurazioni, è stato sviluppato il modello HST (idrostatico-stagione-tempo). Una leggera deviazione dal modello HST
è stata osservata negli ultimi 6 mesi. Questa deviazione è probabilmente dovuta all'effetto irreversibile del cambiamento climatico.
INTRODUZIONE
Il cambiamento climatico è un fenomeno che sta crescendo molto rapidamente. Corrisponde a una durata dei parametri statistici del clima globale della terra. Questi cambiamenti possono essere dovuti a processi intrinseci alla terra o alle attività umane. Questo fenomeno colpisce in particolare le strutture di ingegneria civile che coinvolgono la sicurezza di beni e persone [Singhal, 2019; Nasr, 2019]. Di conseguenza, è necessario affrontare questo impatto previsto e anticipare il rischio monitorando le strutture esistenti come ponti o dighe e analizzando in che misura queste strutture resistono agli attacchi dell'ambiente naturale. Una soluzione sta nell'auscultazione vibratoria continua. Questo studio vibratorio consiste nell'identificare "indicatori di salute", come la frequenza di Eigen o i rapporti di smorzamento, e nel monitorarli nel tempo [Frigui, 2018]. Un sistema di monitoraggio delle vibrazioni (VMS) consiste generalmente in sensori, GPS, sistema di acquisizione dati, sistema di trasmissione dati e diversi metri di cavo. Gli "indicatori di salute" sono identificati, in modo deportato, utilizzando algoritmi di Analisi Modale Operativa (OMA) [Chen, 2017]. In questa architettura tradizionale, si identificano due problemi principali; il primo è il cablaggio dei sensori, cioè l'uso di lunghi cavi e la sincronizzazione dei dati attraverso il GPS. La seconda questione riguarda la trasmissione dei dati che richiede l'installazione di mezzi costosi e ingombranti per garantire un flusso continuo di dati. Per alcune strutture di ingegneria civile, come i monumenti storici o un edificio a più piani, questo sistema convenzionale può diventare molto costoso.
Alla luce di queste difficoltà, vantaggi significativi, in termini di flessibilità ed economia, possono essere ottenuti se gli indicatori sarebbero eseguiti utilizzando VMS senza cavi.
In questo articolo viene presentato brevemente un nuovo sistema di sorveglianza. Questo sistema si basa sull'uso di sensori di vibrazione, sull'elaborazione del segnale incorporato che permette la selezione e la compressione dei dati e su un sistema di trasmissione di tipo IoT. Questo nuovo sistema permette di monitorare le frequenze naturali nel tempo [Judenherc, 2018]. Sta monitorando, da marzo 2018 la diga ad arco di Ribou a Cholet (Francia).
SISTEMA DI MONITORAGGIO CONTINUO E SENZA CAVI
IL MONITORAGGIO DELLA DIGA DELL'ARCO DI RIBOU
La diga diRibou è stata inizialmente dotata di un sistema di monitoraggio convenzionale da marzo 2018. Questo sistema ha permesso lo sviluppo e la convalida degli algoritmi messi in atto per il nuovo sistema di monitoraggio. Nel settembre 2020, il nuovo sistema è stato installato in 14 minuti
RISULTATI
Le frequenze naturali identificate e monitorate hanno presentato, fin dai primi mesi, un'evoluzione piuttosto particolare, cioè una tendenza sinusoidale con periodo annuale (fig3)
Conclusione
Senza superare la soglia di allarme, questa tendenza è principalmente legata alla temperatura interna
del calcestruzzo. Infatti, l'implementazione di una modellazione HST, il cui scopo è quello di collegare le evoluzioni osservate a fenomeni reversibili e a fenomeni irreversibili e prevedere la variazione di frequenza della struttura [Salazar, 2016], abbiamo osservato una notevole correlazione tra la previsione del modello e le misure reali. Il monitoraggio giornaliero permette di evidenziare l'effetto della variazione della rigidità della diga, guidata dalla variazione della temperatura, sulla variazione della frequenza naturale (fig.3). Questa osservazione è convalidata dal modello di previsione HST (fig.4). La variazione periodica ha mostrato una deriva molto leggera da luglio 2020 che può essere legata al contributo irreversibile del cambiamento climatico (fig.4).
