Corso breve "Vibration-Based Applied Geophysics for Structural Health Monitoring (SHM) and Structural Dynamic Characterization (SDC) of Buildings" Prof.ssa Claudia Pirrotta 26 maggio-4 giugno 2025

Il Monitoraggio della Salute Strutturale (Structural Health Monitoring - SHM) e la Caratterizzazione Dinamica Strutturale (Structural Dynamic Characterization - SDC) rappresentano aspetti fondamentali per la gestione e la conservazione di infrastrutture ed edifici, in quanto consentono di verificarne l’integrità e la sicurezza, individuare tempestivamente eventuali fenomeni di degrado o danno e supportare strategie di conservazione e interventi di recupero mirati. L’approccio fa leva sull’analisi delle vibrazioni ambientali, una tecnica non invasiva e a bassa intensità, che permette una valutazione in tempo reale dello stato di salute strutturale, supportata dall’Operational Modal Analysis (OMA) per l’identificazione dei parametri modali (frequenze naturali, forme modali, smorzamento) in condizioni operative. Il corso illustra come l’utilizzo di sensori specializzati – come accelerometri e velocimetri – e di software dedicati all’elaborazione dei segnali consenta l’analisi di parametri cruciali (Frequenze di picco, Densità Spettrale di Potenza, Picchi di Accelerazione, Smorzamento, Coerenza) e la valutazione del superamento delle soglie di vibrazione secondo la normativa UNI 9916:2014. Vengono inoltre presentate le metodologie HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio) e HSSR (Horizontal Standard Spectral Ratio), fondamentali per individuare le frequenze di risonanza e valutare gli effetti di doppia risonanza suolo-struttura. Attraverso la descrizione di casi studio, si mettono in luce le potenzialità di questi approcci di geofisica basata sulle vibrazioni ambientali, evidenziandone il ruolo chiave nel garantire la sicurezza e un’adeguata conservazione degli edifici.

Structural Health Monitoring (SHM) and Structural Dynamic Characterization (SDC) are essential for managing and preserving infrastructures and buildings, as they ensure structural integrity and safety, enable the early detection of degradation or damage and support targeted conservation and rehabilitation strategies. This approach leverages the analysis of ambient vibrations—an unobtrusive, low-intensity method that provides real-time insights into structural health—and is further enhanced by Operational Modal Analysis (OMA) to identify modal parameters (natural frequencies, mode shapes, damping) under normal service conditions. The course demonstrates how specialized sensors, such as accelerometers and velocimeters, combined with dedicated signal processing software, facilitate the evaluation of critical parameters (Peak Frequencies, Power Spectral Density, Acceleration Peaks, Damping, Coherence) and compare vibration levels with thresholds defined by the Italian standard UNI 9916:2014. HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio) and HSSR (Horizontal Standard Spectral Ratio) are also presented as complementary techniques to identify resonance frequencies and investigate potential soil-structure double resonance effects. Through case studies, these vibration-based geophysical approaches are shown to be highly effective for ensuring safety and enabling informed conservation of buildings.