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Monitoraggio statico e dinamico

Monitoraggio statico e dinamico

Monitoraggio statico e dinamico

Il controllo dell’evoluzione nel tempo dei fenomeni fessurativi e deformativi di edifici esistenti risulta fondamentale per la valutazione della sicurezza strutturale in quanto, stante la loro notevole iperstaticità, gli edifici in muratura rispondono frequentemente alle sollecitazioni ed alle distorsioni imposte con deformazioni e fessurazioni che non sono necessariamente indice di problemi strutturali incipienti, se non quando tendono ad incrementarsi nel tempo. Per la corretta valutazione dell’affidabilità strutturale risulta quindi necessario individuare quali movimenti risultino ancora in fase di evoluzione e quali abbiano invece raggiunto una situazione stazionaria: ciò richiede di individuare con precisione la correlazione esistente tra le grandezze causa dei fenomeni fessurativi e deformativi e le grandezze effetto.

L’idea di monitorare le strutture non è nuova: da più di un secolo i monumenti più importanti sono stati controllati installando a cavallo delle fessure biffe in gesso oppure collocando lunghi pendoli all’interno delle torri e dei campanili le cui misure venivano lette periodicamente. L’attuale evoluzione della strumentazione permette invece di monitorare i fenomeni fessurativi e deformativi in modo discreto, ma con adeguata continuità rapportata al periodo temporale fondamentale del fenomeno da controllare.

In relazione all’importanza e soprattutto alla velocità di evoluzione del fenomeno da controllare, per il monitoraggio strutturale è possibile utilizzare strumentazione rimovibile oppure automatica. Nel primo caso si procede installando sulla struttura solamente le basi di riscontro e l’operatore esegue le letture con una cadenza predefinita collegando a tali basi il relativo strumento, meccanico o elettrico.

Nel caso di strumentazione automatica vengono invece installati una serie di sensori fissi per convertire la variazione di una grandezza fisica o meccanica (temperatura, lunghezza, inclinazione) in un segnale elettrico che può essere inviato ad una centralina di acquisizione (data logger) e successivamente reso disponibile per la memorizzazione e la successiva elaborazione. I dati del monitoraggio automatico possono anche essere trasmessi ad un’unità remota di elaborazione per rendere immediatamente disponibili i dati acquisiti.

Queste due impostazioni dei sistemi di monitoraggio hanno scopi e costi differenti, ma non sempre risultano alternative: risulta evidente per esempio che la strumentazione removibile non può esser utilizzata per eseguire misure di fenomeni vibrazionali, come pure nel caso di misure da effettuarsi in posizione difficilmente accessibile come la chiave dell’arco absidale di una chiesa. Tuttavia in alcuni casi, soprattutto in particolari condizioni operative o ambientali, quali p.e. all’esterno o in condizioni estreme di temperatura o in ambienti molto polverosi, può essere conveniente utilizzare strumentazione di controllo rimovibile.

La misura delle grandezze statiche, che sono generalmente le più interessanti nel caso di monitoraggio strutturale, implica anche la misura delle variazioni di temperatura che sono in genere la causa principale delle variazioni di apertura delle lesioni e (assieme alla variazione di  esposizione all’irraggiamento) dei movimenti di inclinazione delle strutture snelle. Gli spostamenti indotti dalle forzanti termiche risultano talvolta anche di un ordine di grandezza superiore a quelli causati dai cedimenti strutturali.

Disponendo di una serie di dati acquisiti con continuità per una finestra temporale di estensione adeguata (almeno 5 anni) è possibile effettuarne l’elaborazione statistica individuando la periodicità e l’ampiezza delle oscillazioni, depurando le misure da eventuali fenomeni stagionali quali le variazioni di temperatura e di irraggiamento ed individuando così eventuali trend indicatori dell’evoluzione nel tempo dei fenomeni fessurativi e deformativi monitorati.
 
Il monitoraggio dinamico ha lo scopo di rilevare la time-history di vibrazioni meccaniche. Viene effettuato generalmente con due finalità: caratterizzare le strutture che sono soggette a vibrazioni naturali (vento, traffico veicolare, suono delle campane) o prodotte da una causa eccitante (vibrodina) oppure controllare gli effetti delle vibrazioni sulle strutture. Nel secondo caso è necessario definire livelli di soglia (in termini di frequenza e velocità/accelerazione) che consentano di escludere o meno l’eventualità che alla struttura esaminata occorrano danni causati dalle vibrazioni.

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