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Structutral-X. Un sistema di grande efficacia per il monitoraggio strutturale

Structutral-X. Un sistema di grande efficacia per il monitoraggio strutturale

M.C. Castorina, M. Rapini, A. Santacroce, C. Siena

 

Le strutture storiche e monumentali sono solitamente affette da lesioni e da stati di deformazione dovuti alle cause più disparate: trasformazioni, danni provocati da cedimenti delle fondazioni o da infiltrazioni d’acqua, degrado materico, cambi di destinazioni d’uso, eventi eccezionali (terremoti, alluvioni). Per tali strutture si rende necessario un accertamento del loro grado di sicurezza, per poter avere contezza dell’ assetto strutturale e, eventualmente, progettare tutti gli interventi di salvaguardia e di ripristino necessari.

I tecnici (ingegneri e architetti in primis) sono, sempre più spesso, chiamati a dare una valutazione sulla stabilità e sullo stato di conservazione di grandi strutture, quali ponti, viadotti, edifici multipiano, attraverso una serie di analisi mirate ad una corretta diagnostica delle problematiche riscontrate.

Nell’ultimo decennio, il crescente interesse nell’ambito della salvaguardia del patrimonio storico-architettonico e la ricerca di tecniche meno invasive e più efficaci per il controllo di infrastrutture civili, ha spinto la ricerca scientifica, con conseguente sviluppo di specifiche metodologie di indagine. Tali tecniche, già utilizzate in altre discipline (dalla medicina alla meccanica, dalla geotecnica all’ingegneria aeronautica), opportunamente adattate ai problemi dell’ingegneria civile, consentono ora una diagnosi delle patologie strutturali  in atto.

Per monitoraggio strutturale s’intende l’insieme di tutte quelle tecniche sia sperimentali sia analitiche, che permettono di controllare lo stato fisico della struttura, o meglio di monitorarne costantemente le condizioni, al fine di rilevare quei cambiamenti che ne pregiudicherebbero il funzionamento o, a lungo andare, la sicurezza, e di valutarne le condizioni di stabilità e lo stato di conservazione.

Un monitoraggio efficace consiste, quindi, nell’osservazione critica protratta nel tempo del comportamento della struttura, che non si esaurisce nella mera registrazione di grandezze fisiche variabili (ampiezza di fessurazioni, inclinazioni, cedimenti ecc.), ma integra al suo interno anche una interpretazione fisica e strutturale di tali misurazioni. Un’analisi strutturale di tal fatta, inoltre, è da considerarsi tra le tecniche di indagine non distruttive e quindi non invasive. Questo è un fattore molto importante, soprattutto in considerazione del fatto che tale tecnica può essere applicata ad edifici di un certo pregio storico, senza che questi siano soggetti a fori, tagli, prelievi o danneggiamenti in genere. Structural-X, sistema appositamente sviluppato da IRS (Padova), permette di realizzare il monitoraggio di una struttura mediante l’acquisizione di una serie di parametri attraverso svariati sensori: accelerometri, estensimetri, sensori di spostamento resistivi , induttivi e ottici, sensori di inclinazione, sensori ambientali (temperatura, umidità, velocità del vento ecc.).

Il prodotto è costituito da un box hardware mobile per l’acquisizione e l’analisi dei dati, collegabile via USB o via ethernet a un PC, e da un software per visualizzare e memorizzare le misure in remoto. Nella struttura hardware del sistema, integrabile con un modulo GPS, sono predisposti gli ingressi dei sensori. Attraverso il software è possibile effettuare misure statiche (spostamenti/deformazioni/parametri ambientali/microclima) e misure dinamiche localizzate o distribuite (velocità, accelerazioni, deformazioni), attenzionando il segnale (analisi del segnale) e graficizzando le forme d’onda (realtime).

I Sistemi di monitoraggio Structural-X possono anche essere collegati fra di loro tramite diverse tecnologie di sincronizzazione (TSN, GPS, ecc.), creando così  un sistema distribuito.

In sintesi Structural-X permette di:

  • configurare il sistema di monitoraggio (frequenza di campionamento, abilitazione di filtri digitali, etc.);
  • calibrare i singoli canali;
  • visualizzare i dati nel dominio del tempo ed effettuare analisi in frequenza;
  • salvare i dati su disco locale e inviarli in remoto attraverso un router UMTS/GPRS, consentendo una diagnostica

Mediante l’opzione “speedtrap” è possibile, inoltre, misurare le sollecitazioni trasmesse dai treni in transito sui viadotti.

Structural-X è applicabile sia al monitoraggio di strutture di grandi dimensioni sia a sistemi di monitoraggio strutturale trasportabili.

Questa metodologia di analisi statica e dinamica, già sperimentata con successo a livello internazionale, sia in siti di rilevanza storica sia in strutture di nuova realizzazione, trova in Italia nello storico teatro dell’Arena di Verona, l’applicazione più significativa. L’esperienza è stata replicata a L’Aquila nella Chiesa di San Marco. Il sistema di monitoraggio automatico delle lesioni registrate, acquisisce, elabora e memorizza i parametri ambientali necessari mediante cinque trasduttori di spostamento e tutta una serie di accelerometri opportunamente disposti. I segnali così trasmessi sono registrati periodicamente, anche in caso di evento sismico. Le misure, acquisite mediante il software, sono gestite automaticamente dal sistema.

Structural-X, oggi in possesso dell’IIS G. Arangio Ruiz di Augusta (SR), prima scuola in Italia a dotarsi di un sistema di monitoraggio strutturale così prezioso ed efficace, nell’ottica di una ricaduta immediata delle competenze e dei saperi dei propri studenti sul territorio, è pronto, dopo parecchie sessioni formative e a conclusione di una serie di test, ad essere applicato su una o più strutture di interesse strategico locale, mescolando concetti di carattere squisitamente “controllistico” con nozioni di carattere marcatamente strutturale.

La collaborazione con le Università e la stipula di protocolli, con Enti locali e con Istituti di ricerca, potrebbero portare in breve tempo a monitorare una o più strutture di interesse strategico, nell’immenso panorama  storico e culturale siciliano,  acquisendo dati ed elementi necessari a desumerne lo stato di salute, mediante una diagnostica accurata e non invasiva.

 

 

Sitografia

https://irsweb.it/monitoraggio_strutturale/?gclid=Cj0KCQjwlN32BRCCARIsADZ-J4vKz1SnVpJtDX0hn8rBHw0rjM_Jc8kmUTivQjWEG_g5VEJZv3fkM9gaAmO6EALw_wcB

https://irsweb.it/monitoraggio-strutturale-istituto-superiore/

 

 

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