Di Paola
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Controlli in Opera sulle Strutture<br />
Compiti della <strong>Di</strong>rezione Lavori e del Collaudatore<br />
Monitoraggio strutturale attraverso prove statiche e dinamiche.<br />
Un esempio rilevante: il monitoraggio del “passetto Vaticano”<br />
B. Calandrino, M. <strong>Di</strong> <strong>Paola</strong>, A. Pirrotta, B. Villa
Monitoraggio<br />
• Statici (vetrini, fessurimetri, inclinometri, strain gauge…)<br />
• <strong>Di</strong>namici (rilevazione delle vibrazioni)<br />
• Geomatici (ottici)<br />
Obiettivi<br />
• Controllare eventuali variazioni dei quadri fessurativi o<br />
movimenti di frane, o inclinazioni di pile o muri (statici, geomatici)<br />
• Controllare se a seguito di eventi traumatici (sismi, scavi, venti<br />
estremi o azioni del mare in tempesta sulle dighe foranee etc.) si<br />
superano soglie di accelerazioni giudicate pericolose per le opere in<br />
questione (<strong>Di</strong>namici)
L’EVOLUZIONE DELLA SENSORISTICA PER IL<br />
MONITORAGGIO STATICO<br />
Estensimetro di Howard (1888)<br />
L'estensimetro, molto semplice, è costituito da due<br />
tubi coassiali terminanti con punte coniche che si<br />
inseriscono in forellini praticati nel componente da<br />
misurare<br />
Lo spostamento relativo trai due tubi è misurato<br />
utilizzando la vite micrometrica che assicura<br />
un’accuratezza di circa 5 µm.
L’EVOLUZIONE DELLA SENSORISTICA PER IL MONITORAGGIO STATICO<br />
Estensimetro di Berry (1910)<br />
In seguito vennero usate soluzioni più complesse per<br />
aumentare l'accuratezza di misura attreverso leve<br />
meccaniche come nell'estensimetro di Berry
L’EVOLUZIONE DELLA SENSORISTICA PER IL MONITORAGGIO STATICO<br />
Estensimetro meccanicia levemultiple ( Huggenberger)<br />
Il piu' accurato fra gli estensimetri<br />
meccanici sviluppato attorno al 1935.<br />
Attraverso una amplificazione a leve multiple,<br />
consente una amplificazione dello spostamento<br />
del coltello mobile fra300 e 2000.
L’EVOLUZIONE DELLA SENSORISTICA PER IL MONITORAGGIO STATICO<br />
Estensimetri ottici<br />
Gli estensimetri ottici sono analoghi agli<br />
estensimetri meccanici a leva, solo<br />
che utilizzano leve ottiche e non meccaniche.<br />
In questi estensimetri è presente uno specchio<br />
solidale al coltello mobile (braccio meccanico della<br />
leva) che per effetto della deformazione ruota<br />
attorno alla cerniera. Lo specchio riflette un raggio<br />
luminoso (braccio ottico della leva) che per la legge<br />
della riflessione ruota di un angolo doppio.<br />
Le leve ottiche consentono rapportidi amplificazione<br />
più elevati delle leve meccaniche.<br />
Nella figura estensometro Martens con due<br />
specchi di misura le cui letture vengono<br />
mediate.<br />
La base di misura è di solito compresa tra 50 e 200 mm. Con l’estensometrodi<br />
Martens si hanno risoluzione e fondo scala dell’ordine rispettivamente di 4<br />
µm/m e 6000 µm/m (per la base di misura di 50 mm).
L’EVOLUZIONE DELLA SENSORISTICA PER IL MONITORAGGIO STATICO<br />
Estensometro Laser<br />
Sono ormai gli estensometri più<br />
utilizzati nelle prove di trazione.<br />
Si basa sulloscattering diffuso di una luce<br />
laser inviata su striscie adesive poste sul<br />
provino.<br />
La luce diffusa viene registrata mediante un<br />
apposito sensore laser che permette,<br />
mediantela conoscenza accurata della<br />
rotazione dello specchio, di ricostruire la<br />
posizione delle striscie durante la prova di<br />
trazione.
L’EVOLUZIONE DELLA SENSORISTICA PER IL MONITORAGGIO STATICO<br />
Estensimetri elettrici a resistenza<br />
Gli estensimetri elettrici a resistenza si basano<br />
sul principio fisico che l'allungamento di un<br />
conduttore filiforme è proporzionale alla sua<br />
resistenza interna<br />
Gli estensimetri elettrici sono qundi<br />
costuituiti da unao più grigliedi conduttore<br />
filiforme disposti su un supporto che viene<br />
incollato al al materiale da testare.<br />
L'estensimetroè ovviamente anche<br />
isolato elettricamente dal materiale<br />
sottostante<br />
Una volta incollato l'estensimetro viene collegato al circuito<br />
di letturae ricoperto di uno strato protettivo
L’EVOLUZIONE DELLA SENSORISTICA PER IL<br />
MONITORAGGIO DINAMICO<br />
• Registrazioni delle vibrazioni<br />
con accelerometri piezoelettrici<br />
tradizionali<br />
Accelerometro Piezoelettrico<br />
Bruel & Kjaer – Type 4507-002.<br />
• Vantaggi:Elevatissima<br />
precisione<br />
• Svantaggi: Elevatissimo costo,<br />
computers residenti, trasmissione<br />
dati con fili<br />
• Registrazioni delle vibrazioni con<br />
accelerometri di nuova generazione<br />
(Componentistica elettronica)<br />
• Svantaggi: Minore precisione<br />
• Vantaggi: Bassissimo costo,<br />
possibilità di trasmettere dati a<br />
distanza (wire-less)
L’EVOLUZIONE DELLA SENSORISTICA PER IL MONITORAGGIO GEOMATICO<br />
Teodolite Reichenbach, Utzschneider<br />
e Liebherr di tipo ripetitore<br />
con cerchio orizzontale di 12 pollici<br />
del 1830 conservato a<br />
Monaco di Baviera<br />
Teodolite<br />
ottocentesco<br />
conservato<br />
nel Museo<br />
Geominero<br />
di Madrid<br />
Un teodolite<br />
sezionato
L’EVOLUZIONE DELLA SENSORISTICA PER IL MONITORAGGIO<br />
GEOMATICO<br />
RTS Leica TM30<br />
s.q.m. angolo: ± 1.5 cc ,<br />
<strong>Di</strong>stanza: ± 0.6mm + 1ppm
UN ESEMPIO RILEVANTE<br />
• MONITORAGGIO DEL PASSETTO VATICANO<br />
PER LA REALIZZAZIONE DELLA BIBLIOTECA<br />
DELLA LUMSA A ROMA<br />
• MONITORAGGIO STATICO: CI<strong>Di</strong>S PALERMO<br />
• MONITORAGGIO DINAMICO: WISENET ENGINEERING,<br />
SPIN-OFF UNIVERSITARIO<br />
Responsabile scientifico:<br />
Prof. Antonina Pirrotta<br />
Responsabile scientifico:<br />
Ing. Bruno Calandrino<br />
•MONITORAGGIO GEOMATICO: DICAM PALERMO<br />
Responsabile scientifico:<br />
Prof. Benedetto Villa<br />
Coordinamento: Prof. Mario <strong>Di</strong> <strong>Paola</strong>
MONITORAGGIO DEL PASSETTO VATICANO PER LA REALIZZAZIONE<br />
DELLA BIBLIOTECA DELLA LUMSA A ROMA<br />
costruenda biblioteca
MONITORAGGIO DEL PASSETTO VATICANO<br />
V3<br />
V4<br />
V2<br />
V1<br />
Punti stazione<br />
Complesso Giubileo<br />
Tratto del Passetto<br />
da monitorare
MONITORAGGIO DEL PASSETTO VATICANO
MONITORAGGIO DEL PASSETTO VATICANO<br />
MONITORAGGIO STATICO: CI<strong>Di</strong>S PALERMO<br />
Responsabile scientifico:<br />
Prof. Antonina Pirrotta
MONITORAGGIO STATICO: CI<strong>Di</strong>S PALERMO<br />
a) configurazione iniziale, messa in opera dei puntelli di contrasto<br />
provvisionali (prima dell’inizio dello scavo);<br />
b) configurazione relativa alla quota di scavo (-4.00 m circa)<br />
c) configurazione relativa alla realizzazione del primo piano cantinato<br />
della struttura (-9.00 m circa),<br />
d) configurazione relativa alla realizzazione del secondo piano<br />
cantinato (-4.00 m circa),<br />
e) configurazione relativa alla dismissione dei puntelli di contrasto<br />
Responsabile scientifico:<br />
Prof. Antonina Pirrotta
MONITORAGGIO DINAMICO: WISENET ENGINEERING- Spin-Off Universitario<br />
•Sistema di acquisizione composto da sedici nodi sensore (per ciascun punto di misura)<br />
•Dotato di server locale per:<br />
• il back up locale dei dati<br />
• la gestione della rete dei nodi sensore ed il collegamento su rete ADSL<br />
• la trasmissione dei dati ad un server remoto di back up<br />
• il collegamento da un qualsiasi terminale remoto configurato<br />
Responsabile scientifico:<br />
Ing. Bruno Calandrino<br />
• Tutti i dati sono consultabili in real time accedendo al server locale da un qualsiasi terminale remoto<br />
sia in forma grafica (accelerazione vs tempo) che in forma tabellare per il post processing<br />
• Programmazione di tre protocolli al superamento di tre soglie (verde, gialla, rossa):<br />
• soglia verde o di acquisizione: il sistema registra i dati rilevati realizzando un back up locale e<br />
un back up a remoto assicurando un doppio livello di “data security”<br />
• soglia gialla: le sollecitazioni sono significative ma non tali da costituire un rischio per la<br />
struttura; tuttavia, oltre alla registrazione dei dati vengono inviati sms ed email ai soggetti<br />
interessati (<strong>Di</strong>rettore dei Lavori, Prof. <strong>Di</strong> <strong>Paola</strong>, Responsabile dei Lavori, Personale WiSeNet)<br />
• soglia rossa: attivazione di allarmi ottici ed acustici in cantiere, invio di sms ed email,<br />
interruzione immediata dei lavori
MONITORAGGIO DINAMICO: WISENET ENGINEERING- Spin-Off Universitario<br />
Planimetria dell’area dell’intervento<br />
Tratto della porzione di fronte murario<br />
del “Passetto del Vaticano” oggetto del<br />
monitoraggio dinamico<br />
Tratto della porzione di fronte murario<br />
della “Casa dei Padri” oggetto del<br />
monitoraggio dinamico<br />
Responsabile scientifico:<br />
Ing. Bruno Calandrino
MONITORAGGIO DINAMICO: WISENET ENGINEERING- Spin-Off Universitario<br />
In rosso sono indentificate le<br />
posizioni di installazione di<br />
ciascuna coppia di nodi sensore<br />
sul fronte murario del “Passetto”<br />
per un totale di otto nodi sensori.<br />
Le coppie di nodi sensore sono<br />
ortogonali reciprocamente con<br />
l’acquisizione delle<br />
sollecitazioni normali al fronte<br />
murario ed al piano di terra<br />
Responsabile scientifico:<br />
Ing. Bruno Calandrino
MONITORAGGIO DINAMICO: WISENET ENGINEERING- Spin-Off Universitario<br />
Nodo 7<br />
Nodo 6<br />
Nodo 5<br />
Nodo 4<br />
Nodo 3<br />
Nodo 2<br />
Nodo 1<br />
Nodo 0<br />
Fronte “Passetto” Bus RS485<br />
Modulo<br />
GSM - GPRS<br />
Nodo 8<br />
Nodo 9<br />
Nodo 10<br />
Nodo 11<br />
Responsabile scientifico:<br />
Ing. Bruno Calandrino<br />
Nodo Concentratore<br />
Server<br />
Back up locale<br />
Router<br />
Fronte “Casa dei Padri”<br />
Sirena<br />
Segnale Ottico<br />
linea telefonica/ADSL
MONITORAGGIO DINAMICO: WISENET ENGINEERING- Spin-Off Universitario<br />
Nodo 0<br />
Nodo 4<br />
Nodo 6<br />
25 msec<br />
Responsabile scientifico:<br />
Ing. Bruno Calandrino
MONITORAGGIO DINAMICO: WISENET ENGINEERING- Spin-Off Universitario<br />
Nodi sensore comprensivi di supporto<br />
in acciao inox per il collocamento<br />
solidale alla parete del fronte murario<br />
del “Passetto”<br />
Responsabile scientifico:<br />
Ing. Bruno Calandrino
Collaborazione DICAM WiSeNet Engineering<br />
z<br />
x<br />
y
Collaborazione DICAM WiSeNet Engineering<br />
z<br />
x<br />
y<br />
1<br />
2
MONITORAGGIO GEOMATICO: DICAM PALERMO<br />
Metodi della Geomatica per il monitoraggio<br />
del territorio e delle strutture<br />
Il termine Geomatica è stato recentemente introdotto nel linguaggio<br />
scientifico per individuare il complesso delle discipline che hanno come<br />
oggetto l’acquisizione, l’elaborazione, l’analisi, la visualizzazione e la<br />
gestione di informazioni territoriali e che includono sia quelle tradizionali<br />
del rilevamento (Topografia, Fotogrammetria, Cartografia), nella loro<br />
versione aggiornata, sia quelle di recente istituzione (Telerilevamento,<br />
Sistemi Informativi Territoriali)<br />
Responsabile scientifico:<br />
Prof. Benedetto Villa
MONITORAGGIO GEOMATICO: DICAM PALERMO Responsabile scientifico:<br />
Prof. Benedetto Villa<br />
assoluti<br />
relativi<br />
(deformazioni)<br />
Spostamenti (1)<br />
caposaldi<br />
Per essere misurabile, lo spostamento, assoluto o relativo, deve essere di<br />
entità inferiore all’incertezza nella determinazione della posizione del punto<br />
Per avere la certezza che un punto abbia subito uno spostamento assoluto e<br />
poterne misurare l’entità occorre verificare l’invariabilità dei caposaldi e del<br />
punto stazione
MONITORAGGIO GEOMATICO: DICAM PALERMO Responsabile scientifico:<br />
Prof. Benedetto Villa<br />
Spostamenti (2)<br />
verticali livellazione (geometrica,<br />
trigonometrica), clinometro<br />
orizzontali triangolazione, collimatore,<br />
distanziometro elettronico<br />
tridimensionali GPS, laser-scanning,<br />
RTS (Robotic Total Station),<br />
fotogrammetria
MONITORAGGIO GEOMATICO: DICAM PALERMO Responsabile scientifico:<br />
Prof. Benedetto Villa<br />
Spostamenti (3)<br />
Metodi variometrici<br />
Metodi per variazione<br />
di posizione
Monitoraggio della struttura Giubileo della LUMSA<br />
V3<br />
V4<br />
V2<br />
V1<br />
Punti stazione<br />
Complesso Giubileo<br />
Tratto del Passetto<br />
da monitorare
Stazione V2<br />
Particolari dei punti stazione<br />
Stazione V1<br />
Stazione V4
MONITORAGGIO GEOMATICO: DICAM PALERMO Responsabile scientifico:<br />
Prof. Benedetto Villa<br />
Sistema di monitoraggio<br />
RTS Leica TM30<br />
s.q.m. angolo: ± 1.5 cc ,<br />
<strong>Di</strong>stanza: ± 0.6mm + 1ppm
MONITORAGGIO GEOMATICO: DICAM PALERMO Responsabile scientifico:<br />
Prof. Benedetto Villa<br />
Monitoraggio dei puntelli della struttura<br />
Passetto<br />
puntelli di contrasto<br />
scatolare 600x600/40<br />
Miniprisma removibile<br />
di precisione<br />
Stazione V4
MONITORAGGIO GEOMATICO: DICAM PALERMO Responsabile scientifico:<br />
Prof. Benedetto Villa<br />
Monitoraggio del Passetto<br />
Microprisma<br />
di precisione
Ubicazione dei microprismi sulle pareti del Passetto<br />
Parete interna<br />
Parete esterna<br />
≅ 40 m
Sviluppi Futuri<br />
• CONTROLLO DELL’INTERO TERRITORIO CON RETI<br />
DI SENSORI SUL TERRENO E SUI MANUFATTI<br />
STRATEGICI (PONTI, OPERE MONUMENTALI, SCUOLE,<br />
OSPEDALI, CASERME)<br />
• EDIFICI IN CUI È STATO SEGNALATO UN CASO DI<br />
QUADRO LESIVO SOSPETTO
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