Monitoraggio digitale integrato per il retrofit sismico

Evoluzione del degrado dell'opera: il monitoraggio permette di mettere in campo azioni preventive

L’implementazione di un sistema di monitoraggio dinamico strutturale completo di un’opera, permette la rilevazione in continuo di una serie di parametri in campo dinamico, parametri impiegati nella verifica della corrispondenza del comportamento strutturale alle previsioni progettuali, e della costanza del comportamento nel tempo.

I risultati di tali verifiche costituiscono quindi uno strumento di fondamentale importanza per il controllo di validità del piano di manutenzione programmata dell’opera, o per la definizione di modifiche dedicate ed efficaci da apportare allo stesso. Un idoneo monitoraggio strutturale permette di evidenziare con elevata attendibilità la presenza di eventuali danni alla struttura e di localizzarne posizione ed estensione e valutare l’integrità strutturale a seguito di eventi accidentali.

Retrofit sismico strutturale di un fabbricato: dagli isolatori al sistema di monitoraggio integrato
L'articolo si focalizza sull'uso di sistemi di monitoraggio avanzati per garantire la sicurezza strutturale. Si basa su un caso studio specifico: l'adeguamento sismico di un edificio residenziale degli anni '60 tramite l'isolamento alla base e l'implementazione di un sistema di monitoraggio strutturale.
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In particolare, il monitoraggio può fornire informazioni utili sull’evoluzione del degrado della struttura nel tempo, permettendo di mettere in atto azioni preventive per ripristinarne la corretta funzionalità.
Vista la particolarità e delicatezza dell’intervento, nel caso in esame, si è reso necessario tenere sotto controllo l’edificio e le condizioni al contorno mediante un sistema di monitoraggio sia statico che dinamico. Tale sistema è costituito da accelerometri, inclinometri e sensori di temperatura, utilizzando in particolare:

• 4 Terne accelerometriche (X,Y,Z) per la registrazione di accelerazioni durante le fasi di cantiere e per un’eventuale caratterizzazione dell’input sismico;
• 8 Terne inclinometriche in corrispondenza degli spigoli del fabbricato e dei muri di contenimento limitrofi, per registrare eventuali anomalie o rotazioni eccessive durante le operazioni di sbancamento e di retrofit.

La rete di sensori diventa quindi un vero e proprio impianto integrato alla costruzione e acquisisce i dati in maniera continua: a seguito di un evento calamitoso è possibile effettuare in maniera quasi immediata una stima delle condizioni di salute del manufatto attraverso una diagnosi approfondita, avendo a disposizione le esatte accelerazioni subite dalla struttura.

Il sistema di monitoraggio, mediante la valutazione della risposta strutturale in tempo reale, fornisce inoltre informazioni utilizzabili nel processo decisionale per valutare lo stato di salute dell’edificio. Nel caso di evento di ridotta intensità la valutazione dell’assenza di danni, supportata dal sistema di monitoraggio, consentirebbe una ripresa immediata dell’attività con evidenti vantaggi economici e commerciali.

I sensori hanno un funzionamento completamente wireless e alimentato a batteria. Entrambi i dispositivi, grazie alla tecnologia LoRaWAN hanno una portata adeguata e supportata da un gateway, incaricato di trasferire i dati verso la piattaforma Cloud, che ne permette poi l’analisi, la consultazione in ogni momento, e cosa più importante, lanciare eventuali allarmi di early warning.

I dati raccolti possono pertanto essere visualizzati in tempo reale con l’ausilio della Piattaforma Web, attraverso la quale è possibile assegnare numerosi parametri operativi, tra cui frequenze di campionamento, risoluzione, soglie di attivazione, soglie di allarme ed altro ancora.
Il sistema garantisce un monitoraggio continuo dello stato di salute della struttura, e la creazione di registrazioni storiche dei dati raccolti a cui si può accedere in qualsiasi momento. La piattaforma consente inoltre di gestire i sensori installati, analizzare, graficizzare e visualizzare le serie temporali dei dati acquisiti.

Monitoraggio accelerometrico

Al fine di tenere sotto controllo l’edificio condominiale da un punto di vista dinamico sono state installate 4 terne accelerometriche wireless. L'Accelerometro è in grado di misurare l'accelerazione sui tre assi ed in alta risoluzione, del punto nodale di installazione.

Tutti gli Accelerometri installati sono sincronizzati tra loro senza l’impiego di cablaggi, e grazie a questa caratteristica è possibile misurare le frequenze di oscillazione ed effettuare l'analisi modale della struttura. In questo caso i sensori sono stati utilizzati al fine di registrare eventi di picco delle vibrazioni potenzialmente dannose all’edificio, oltre che tutelare le proprietà limitrofe da possibili danneggiamenti strutturali causati dalle lavorazioni.

L’accelerometro 14E23 è stato posizionato sul pilastro esterno del corpo scala condominiale, a cui si ha accesso dal terrazzo comune situato all’ultimo piano, mentre L’accelerometro 154EA è stato posizionato sul solaio del sottotetto, ad uso esclusivo del proprietario del terzo piano.
I sensori hanno fornito durante tutte le fasi del cantiere informazioni utili riguardo i livelli di vibrazione raggiunti. In particolare i sensori hanno permesso di registrare gli eventi sismici che hanno colpito l’Italia centrale (Evento sismico ML 3.3 del 29/05/2021 ore 06.42, Evento sismico ML 4.0 del 11/07/2021 ore 12.56).

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