Monitoraggio dei carichi nella Olympiahalle di Monaco di Baviera

I concerti odierni, specialmente quelli di musica pop, diventano sempre più stravaganti ed impegnativi. Di conseguenza, le attrezzature usate dagli artisti diventano sempre più grandi e pesanti. Essendoci un limite al carico massimo che si può appendere al soffitto od alla struttura dei ponti di illuminazione, esso deve essere controllato in modo efficace.
Il monitoraggio delle sollecitazioni della straordinaria struttura del tetto della Olympiahalle di Monaco ha rappresentato una grande sfida per gli ingegneri. Essa è stata risolta utilizzando la tecnologia di misura della HBM.

Al contrario dei Giochi Olimpici di Berlino del 1936, l'architettura dell'Olympiapark costruito a Monaco nel 1972 in occasione dei XX Giochi Olimpici, voleva simbolizzare libertà e democrazia.

Progettata dallo Studio di Architettura Behnisch & Partner Olympiapark Architecture Group, insieme a Frei Otto, la famosa struttura del tetto si estende sullo stadio, la piscina olimpica coperta e la Olympiahalle, oltre che sullo spazio fra gli impianti sportivi. Gli impianti sportivi sono incorporati in un parco da 850.000 m², completo di colline e di un lago artificiale. Dato che alcuni degli impianti sportivi sono sotto il livello del suolo, il tetto ricurvo grande 80.000 m² è un punto di richiamo impressionante dell'Olympiapark. Il tetto è una struttura di cavi di acciaio, sospesa a piloni alti fino ad 80 m e ricoperta da lastre di vetro acrilico.

La struttura del tetto della Olympiahalle, con due travi principali e quattro ponti per l'illuminazione, è sospesa a quattro punti.

Durante i Giochi Olimpici del 1972, la Olympiahalle era la casa delle competizioni ginniche e di palla a mano, ma ora mette principalmente in scena concerti ed altri eventi importanti. L'illuminazione è di enorme importanza per i promotori, specialmente per i concerti più importanti.

La Olympiahalle dispone di quattro ponti di illuminazione, che corrono da est ad ovest sotto il tetto di tende, a cui i promotori possono sospendere la loro tecnologia. Questi quattro ponti di illuminazione sono staticamente determinati e sono attaccati alle due travi principali che corrono da nord a sud. Anche queste sono staticamente determinate e sono sospese da cavi di acciaio dei pilastri che sostengono anche il tetto a tende.

Il punto di transizione fra le travi principali ed il cavo portante è risolto da una barra filettata, di diametro 80 o 110 mm, che corre attraverso il supporto. Fra la barra ed il supporto c'è un cuscinetto a rulli che impedisce alla barra di essere soggetta a sollecitazioni flessionali nella direzione nord - sud. Dato l'impiego per cui era stato progettato, una simile mobilità non è prevista e perciò manca per la direzione ovest - est.

L'intera struttura di travi principali, ponti di illuminazione e tecnologia fissa per illuminazione, suono e video, pesa complessivamente circa 350 tonnellate e, data la sospensione a cavi, si comporta come un'altalena. La distribuzione non uniforme dei carichi in direzione ovest - est, che nei concerti è una regola per la maggior parte della tecnologia perché il palco è situato da un lato, comporta la traslazione di tutta la struttura a ponte, perciò le barre filettate sono soggette a sollecitazioni di flessione non previste.

Così, mentre la Olympiahalle veniva ristrutturata, la Stadtwerke München, società di utilità pubblica della città di Monaco proprietaria dell'edificio, insieme alla società operatrice Olympiapark GmbH decise di installare un sistema di monitoraggio per verificare ambedue le sollecitazioni flessionali delle barre nell'edificio e di controllare permanentemente il peso della tecnologia sospesa per ogni manifestazione, oltre alla sua distribuzione lungo i ponti.

Per garantire misurazioni affidabili e precise, gli esperti della Dr. Linse Ingenieure hanno progettato una soluzione strutturale relativamente estrosa. Nella zona della sospensione dei ponti di illuminazione, vennero saldati due supporti di metallo per i trasduttori di deformazione nel lato inferiore delle travi principali (lato di compressione), in ciascuno dei due punti.

Le variazioni del carico sui ponti di illuminazione causano la deformazione delle travi portanti, che viene trasferita ai trasduttori mediante i supporti di metallo. Qui vengono usati i trasduttori di deformazione tipoSLB700A della HBM. Questi trasduttori di acciaio inossidabile operano con un ponte intero di estensimetri e possiedono una deriva di zero molto bassa ed una buona compensazione della temperatura. Per migliorare la precisione della misurazione, i trasduttori furono muniti di una custodia isolante. “Ciò rese possibile minimizzare quelle che in alcuni casi erano fluttuazioni estreme di temperatura ed i gradienti termici ad esse associati”, spiega il Dr. Schmiedmayer. “Abbiamo anche inserito dei sensori di temperatura nelle custodie per effettuare una compensazione di temperatura addizionale.”

La struttura delle quattro barre filettate delle travi principali è ancor più complessa. Qui gli ingegneri progettarono dei dadi quadrangolari perfettamente adattati alle barre filettate, tenuti in posizione da connessioni imbullonate. Due di questi dadi sulle barre filettate agiscono come supporto per i quattro trasduttori di deformazione. Al contrario della situazione sui ponti di illuminazione, questi non sono collegati in parallelo e vengono valutati individualmente. Ciò consente di rilevare qualsiasi flessione delle barre che si verifica sotto carico e che non possa essere compensata dai cuscinetti a rulli.

Gli ingegneri dovevano tenere sotto controllo anche gli effetti delle interferenze elettromagnetiche. “Durante le prime prove preliminari, notammo che quando venivano accesi o spenti i grandi riflettori situati vicino alla tecnologia di misura, si generavano interferenze importanti”, rammenta il Dr. Schmiedmayer. Si dovettero utilizzare cavi di misura schermati, racchiudendoli in tubazioni metalliche per raddoppiare l'effetto schermante.

Nel contempo si fece attenzione che nessun cavo di misura fosse più lungo di 20 m. Come amplificatori furono usati i moduli MX840A del sistema di acquisizione dati QuantumXdella HBM. Questi compatti amplificatori dispongono di otto canali ciascuno e si installano facilmente nella struttura dei ponti, rendendo perciò possibile mantenere corti i cavi di misura. Complessivamente quattro amplificatori multicanale trasmettono i dati di misura mediante connessione a fibre ottiche al modulo gateway tipo CX27, che agisce come nodo di misura centrale.