Moderne tecnologie antisismiche: monitoraggio strutturale e early warning

Intervista a cura di Edilio ad alcuni relatori del workshop "Moderne tecnologie antisismiche. Esperienze e prospettive nell'edilizia civile, industriale e nel patrimonio culturale" in programma il 16 ottobre nell'ambito del Forum SAIE Better Building & Smart Cities.

Massimo Forni, responsabile dell'Unità Tecnica Ingegneria Sismica di ENEA (UTSISM) Bologna

Ing. Massimo Forni, lei terrà il keynote speech. Di cosa parlerà?
Come si articola il workshop e quali interventi saranno previsti?

La keynote iniziale intende illustrare lo stato dell’arte, sia a livello italiano che mondiale, delle applicazioni delle moderne tecniche antisismiche come l’isolamento sismico e la dissipazione energetica.
Con il Prof. L. Vincenzi dell'Università di Modena e Reggio Emilia si parlerà poi di monitoraggio strutturale e con il Prof. I. Iervolino dell'Università di Napoli Federico II si affronterà il tema dell' "early-warning", ovvero di tecniche che consentono di tenere sotto controllo, anche in tempo reale, lo stato di salute di un edificio attraverso l’installazione di sensoristica avanzata, in modo da poter intervenire sulla struttura, in caso di necessità, prima che arrivi il terremoto.
In una seconda fase del seminario, avremo il contributo dell’arch. Elena Candigliota e del dott. Francesco Immordino dell'Unità Tecnica Ingegneria Sismica di ENEA Bologna che illustreranno in che modo tecnologie avanzate come quella dei droni e delle immagini satellitari (sviluppate per altri scopi) possano essere utilizzate con successo nell’ambito nell’ingegneria antisismica, sia per fare prevenzione che per fornire supporto nelle fasi di emergenza.

Elena Candigliota e Francesco Immordino, ENEA, Unità Tecnica Ingegneria Sismica di ENEA (UTSISM) Bologna

In che modo tecnologie avanzate come quella dei droni e delle immagini satellitari possono essere utilizzate con successo a supporto dell’ingegneria antisismica?
L’intensificarsi degli eventi calamitosi negli ultimi anni ha reso necessario l’utilizzo di tecniche e metodologie sempre più avanzate di analisi del territorio quale lo studio di dati telerilevati, valido strumento per il monitoraggio, la prevenzione dei rischi naturali ed antropici e la gestione dell’emergenza.
In quest’ottica, l’intervento relativo all’utilizzo di immagini multiscala acquisite da sistemi remoti illustrerà alcune applicazioni tratte da progetti in corso riguardanti l’acquisizione remota e l’analisi di dati territoriali telerilevati.

Che cosa si intende per telerilevamento e come funziona?
Il telerilevamento o Remote Sensing è l’insieme di tecniche, metodi e mezzi interpretativi che permettono di estendere le capacità percettive dell’occhio umano fornendo informazioni qualitative e quantitative su oggetti posti a distanza. L’acquisizione delle informazioni avviene attraverso immagini registrate da sensori installati su piattaforme quali satelliti, aerei o velivoli radiocomandati. Questa tecnica permette la conoscenza delle caratteristiche degli oggetti indagati mediante l’analisi della radiazione elettromagnetica acquisita da camere multispettrali, dispositivi termici, laser e radar.
Si parla di telerilevamento di prossimità o a bassa quota (LARS, Low Altitude Remote Sensing) qualora l'acquisizione avvenga a distanza ravvicinata tramite velivoli radiocomandati (UAV, Unmanned Aerial Vehicles). La piattaforma consente di acquisire, a bassa quota e ad alta risoluzione, particolari strutturali e architettonici di edifici o aggregati edilizi, di individuare eventuali danni strutturali e situazioni di pericolo crollo.
La metodologia comprende oltre all'acquisizione a distanza di informazioni qualitative e quantitative su territorio e ambiente, l'insieme di tecniche per la successiva elaborazione ed interpretazione. Attraverso il processamento numerico dei caratteri multispettrali delle immagini è, infatti, possibile estrarre informazioni riguardanti le strutture territoriali e i potenziali rischi associati, monitorare fenomeni in atto ed effettuare verifiche in situazioni di emergenza.

Iunio Iervolino, docente presso l' Università degli Studi di Napoli Federico II

Cosa si intende per sistemi di early-warning per la protezione sismica?
I sistemi di Early Warning Sismico (EWS) possono essere una soluzione conveniente per la riduzione, in tempo reale, del rischio derivante da eventi sismici. Ciò è fondamentalmente consentito dalla real-time seismology (RTS), la quale consiste di procedure che permettono di stimare le caratteristiche del terremoto in atto, quali magnitudo e distanza, sulla base di informazioni raccolte analizzando le onde sismiche, prima che queste raggiungano i siti a rischio.
Il workshop sarà occasione per presentare un esempio di EWS che integra l’approccio prestazionale all’ingegneria sismica con i recenti avanzamenti della RTS. L’edificio considerato è la (ex) facoltà d’ingegneria dell’Università degli studi di Napoli Federico II. Il sistema, correntemente operativo, in caso di terremoti pericolosi che accadono nell’Appennino meridionale (dove ci si attende occorrano i terremoti più forti della Regione), è in grado di:

- stimare in anticipo i valori che il terremoto in fase di evoluzione produrrà sulla struttura di interesse (sito target) calcolandone l’effettiva pericolosità per l’edificio;
- valutare il tempo disponibile prima che il sisma raggiunga il sito target;
- valutare la probabilità che ci sia un falso allarme
- attivare, nel caso di evento pericoloso, dispositivi di messa in sicurezza in tempo reale.

Loris Vincenzi, docente presso l'Università di Modena e Reggio Emilia

Il suo intervento parlerà di sistemi di monitoraggio delle azioni e dei danni per strutture e infrastrutture.
Cos'è il monitoraggio strutturale? Quali vantaggi può offrire?
Il monitoraggio strutturale (Structural Health Monitoring - SHM) è uno strumento per la caratterizzazione delle strutture esistenti con il quale ci si propone di identificare alcune proprietà di strutture reali in modo da avere informazioni dirette con le quali potere mettere a punto modelli analitici per la valutazione dello stato della struttura o per poter valutare cambiamenti nel comportamento strutturale (danni) a seguito di eventi traumatici quali gli eventi sismici.

Come funziona il monitoraggio strutturale e come si applica agli edifici di rilevanza storica?
Il sistema si compone di strumenti (sensori) posti in punti strategici sulla struttura e di una unità centrale in grado di sincronizzare gli strumenti e di registrare le informazioni provenienti dai sensori. Inoltre, i moderni sistemi di monitoraggio strutturale sfruttano lo sviluppo di nuove tecniche numeriche di identificazione e l’adozione di sensori sempre più sofisticati ed intelligenti capaci, non solo di eseguire l’acquisizione dei dati, ma anche di elaborare direttamente dati mediante tecniche di filtraggio, eseguire localmente identificazioni di modelli e fornire direttamente all’utente informazioni sullo stato della struttura.
L’installazione di sistemi di monitoraggio su edifici di rilevanza storica, culturale e sociale, edifici pubblici o strutture produttive consente, in primo luogo, di creare una sorta di “anagrafe strutturale” degli edifici monitorati che risulta di grande valore per gli interventi di ripristino che potrebbero essere effettuati a seguito di un evento sismico. Inoltre, la ricerca negli ultimi anni si è concentrata sull’identificazione e la localizzazione dei danni provocati dall’evento sismico sulla struttura a partire dalle misure del sistema SHM.
Per l’identificazione del danno strutturale, si utilizzano procedure basate sul confronto tra la risposta misurata e quella ottenuta da modello numerico, che simula il comportamento della struttura in diverse condizioni.
Inoltre, per la valutazione del danno, è necessario avere un modello che predica con affidabilità il comportamento considerando l’influenza non solo degli elementi strutturali ma anche non strutturali. Ne è un esempio il comportamento dinamico di molte strutture prefabbricate danneggiate dal recente sisma dell’Emilia, per le quali elementi strutturalmente secondari hanno collaborato significativamente con le strutture modificandone il comportamento dinamico.

Moderne tecnologie antisismiche
Esperienze e prospettive nell'edilizia civile, industriale e nel patrimonio culturale.
L’innovazione nelle tecniche di protezione e prevenzione del rischio sismico e del monitoraggio strutturale.
16 ottobre, ore 14.30
Programma e modulo di iscrizione