MONITORAGGIO STRUTTURALE

1. MONITORAGGIO STRUTTURALE • controllo del progredire dei fenomeni patologici (degrado, dissesti) tempi lunghi • per conoscere il comportamento di una struttura sotto i carichi di servizio, le azioni ambientali (vibrazioni, ecc), fenomeni ciclici (variazioni di temperatura, ecc)  tempi brevi

2. MONITORAGGIO DEI FENOMENI DI DISSESTO Per distinguere l'evoluzione del dissesto dai fenomeni ciclici, è necessario protrarre il monitoraggio per un tempo abbastanza lungo, almeno un anno temperatura ampiezza della lesione

3. Monitoraggio delle lesioni consiste nel rilevare, non l'ampiezza delle lesioni, bensì la variazione nel tempo: aumento o diminuzione Il monitoraggio può essere effettuato: • con strumenti meccanici discontinuo • economici • pratici da usare • con strumenti elettronici e centrale di acquisizione e registrazione dati continuo o discontinuo • permette la lettura a distanza • la memorizzazione dei dati • permette di impostare allarmi

4. Disposizione dei punti di misura e dei fessurimetri il monitoraggio serve non solo a misurare il progredire del fenomeno di dissesto, ma aiuta ad individuare la direzione del movimento relativo delle due parti della struttura, ovvero la natura del dissesto

5. Modalità di applicazione: lesioni d’angolo

6. Monitoraggio di lesioni sistema obsoleto VETRINI

7. Monitoraggio di lesioni con deformometri meccanici FESSURIMETRI

8. FESSURIMETRI • basso costo • bassa precisione

9. ESTENSIMETRI MECCANICI COMPARATORE COLTELLO MOBILE COLTELLO FISSO Gli estensimetri meccanici trasformano il segnale da misurare per mezzo di leve o ingranaggi che amplificano l'allungamento trasmettendolo ad un comparatore. Forniscono misure di variazione di lunghezza, per differenza da unalettura iniziale, la misura di 0, a cui sono riferite le letture successive. Alla categoria degli estensimetri meccanici appartengono un gran numero di tipi funzionanti tutti sul principio di trasmettere il moto relativo di due organi (uno collegato col coltello fisso e l'altro con il coltello mobile) ad un dispositivo ad ingranaggi, che trasforma un movimento traslazionale in uno rotazionale, amplificandolo: comparatore di misura.

10. La risoluzione va dal 1/100 mm al 1/1000 mm. Per la misura della variazione di ampiezza delle lesioni nelle strutture è adeguato l'estensimetro centesimale. L'azzeramento degli estensimetri meccanici, la cui misura di riferimento potrebbe variare con le condizioni ambientali, viene fatto attraverso la misurazione di una "dima", barra di Invar, materiale a bassissimo coefficiente di dilatazione termica, la cui lunghezza si considera praticamente invariabile nel tempo. Nel caso di misura di ampiezza di lesioni, lo strumento non fornisce l'ampiezza ma solo l'eventuale variazione di ampiezza nel tempo, come differenza di misure successive.

11. misura della distanza di basi di riferimento calibro estensimetrico misura della dima di riferimento

12. Modalità di applicazione delle basi di misura

13. Monitoraggio continuo strumenti di misura di tipo elettronico (potenziometrici o induttivi) varie modalità di applicazione: • trasduttori di spostamento • trasduttori di spostamento a filo • flessimetri • fessurimetri • inclinometri • livellometri • sonde di temperatura centrale di acquisizione con diverse opzioni di acquisizione: • continua • periodica • allarme possibilità di trasmettere dati a distanza

14. Trasduttori di spostamento relativo I trasduttori di spostamento sono dispositivi per trasformare degli spostamenti meccanici in segnali elettrici. NUCLEO SCORREVOLE TELAIO CILINDRICO Il trasduttore è costituito da un nucleo, scorrevole entro un telaio cilindrico contenente un avvolgimento primario e due avvolgimenti secondari, o di misura, disposti assialmente l'uno di seguito all'altro.

15. L'avvolgimento primario è alimentato in corrente alternata. Gli avvolgimenti secondari sono fra loro connessi elettricamente in modo da formare un mezzo ponte induttivo: pertanto il segnale elettrico in uscita è dato dalla differenza dei potenziali dei due avvolgimenti. Quando il nucleo è posizionato a metà del telaio, il segnale è 0; quando il nucleo è spostato, i potenziali negli avvolgimenti secondari sono diversi, cosicché si genera un segnale che, entro certi limiti, è proporzionale allo spostamento.

16. Se il nucleo ed il telaio cilindrico sono solidali con due elementi che si spostano relativamente l’uno all’altro, lo spostamento relativo dei due elementi coincide con lo spostamento del nucleo rispetto al cilindro. In queste condizioni, il segnale fornito dal trasduttore rappresenta la misura dello spostamento relativo dei due elementi.

17. Fessurimetri Trasduttori di spostamento utilizzati come fessurimetri

18. Fessurimetri Trasduttori di spostamento utilizzati come fessurimetri

19. Sistema di monitoraggio con misure in remoto • ridotta invasività, sia dal punto di vista estetico che di connessione alle reti elettriche ed informatiche esistenti • minima necessità di intervento da parte degli operatori per le operazioni di gestione e misura termocoppia trasduttori di spostamento

20. Trasduttori di spostamento orizzontale

22. Trasduttore di spostamento a filo

23. Trasduttore di rotazione relativa

24. Inclinometri – trasduttori di rotazione assoluta

25. Livellometri

26. Tutti questi strumenti hanno bisogno di una centrale di acquisizionedati, che amplifica il segnale e lo registra. Tutte le centrali di acquisizione hanno la possibilità di programmare la lettura in base a scadenze temporali oppure in base al superamento di un certo valore di soglia.

27. Risultati del monitoraggio strutturale Grafici dell’andamento dell’ampiezza di una lesione e della temperatura

28. normalmente si analizzano i risultati dopo un periodo abbastanza lungo, in maniera da distinguere gli effetti delle variazioni stagionali dal progredire del dissesto il fenomeno si è STABILIZZATO si può progredire effettuando misure meno frequenti

29. il fenomeno sta PROGREDENDO occorre riparare o continuare il monitoraggio il fenomeno sta probabilmente STABILIZZANDOSI continuare il monitoraggio

30. Monitoraggio a breve termine si esegue sulle strutture esistenti: • per la verifica strutturale • per quantificare il degrado • per verificare l'efficacia degli interventi in un piano di sorveglianza: a cadenza programmata per controllare l'evoluzione del degrado

31. consiste nel registrare la risposta della struttura alle azioni sollecitanti: • nel normale funzionamento della costruzione • applicate appositamente • prove di carico statiche • prove dinamiche un impiego frequente è la registrazione delle vibrazioni dovute a fattori ambientali (traffico, macchine, sismi, ecc)

32. Prove di carico statiche Si eseguono applicando i carichi sugli orizzontamenti e registrandone gli effetti in termini di deformazioni, sui solai e sulle strutture più direttamente interessate (travi, pilastri) E' fondamentale ricordare che dalla sola prova di carico non si ricava la "resistenza" di una struttura, se non quando la si spinga fino a rottura, ma ciò in genere non è desiderabile.

33. Il fatto che un solaio, ad es., abbia superato con esito positivo una prova spinta fino al carico di servizio, non è sufficiente per affermare che quel solaio ha resistenza sufficiente: infatti potrebbe entrare in crisi per un carico leggermente più alto e pertanto non possedere il necessario margine di sicurezza La prova serve a misurare la deformabilità della struttura ed il tipo di risposta ai carichi imposti: se i risultati, in termini di deformabilità, sono congruenti con le previsioni teoriche, allora può essere lecito considerare valide anche le valutazioni teoriche in termini di resistenza e, quindi, di grado di sicurezza.

34. PROGETTO DELLA PROVA DI CARICO • per non rischiare di danneggiare la struttura • per condurre correttamente la prova • per ottenere dalla prova risultati significativi • Prima dell'esecuzione della prova, occorre effettuare tutti i rilievi e i saggi necessari per determinare la natura dei materiali e la geometria degli elementi portanti. • Su questa base si costruisce un modello per: • verificare che la struttura abbia sufficiente resistenza a fronte dei carichi che già sopporta e dei carichi di prova • valutare le deformazioni sotto i carichi di prova

35. carichi permanenti • EJ • resistenza

36. Collaborazione degli elementi non strutturali Massetti di pavimentazione, tramezzature, tamponamenti sotto i normali carichi di prova rimangono connessi con la struttura, collaborando in flessione con gli elementi provati o trasferendo parte dei carichi ad altre membrature (effetto arco). Le strutture secondarie portate collaborano in rigidezza con quelle portanti, alterando la risposta statica in termini deformativi, senza modificarla apprezzabilmente sotto l'aspetto della sicurezza.

37. Collaborazione degli elementi non caricati Quando non si carica un intero solaio ma soltanto una striscia nella direzione di orditura, occorre considerare la collabora-zione delle parti di solaio non caricate. Anche se il solaio è formato da elementi lineari affiancati fra loro, generalmente esiste una connessione, più o meno forte, fra tali elementi. Gli elementi direttamente caricati si inflettono, ma con essi anche gli elementi adiacenti, che quindi assorbono una parte del carico.

38. Il calcolo delle inflessioni della striscia direttamente caricata deve essere condotto con riferimento non all'intero carico di prova ma solo alla quota parte di competenza. Tale quota parte può essere determinata direttamente durante la prova. Si dispongono lungo l'asse di mezzeria del solaio, ortogonalmente alla striscia caricata, un certo numero di flessimetri con i quali si può rilevare la linea d'inflessione trasversale mediana.

39. Si può assumere, con accettabile approssimazione, che ogni striscia di solaio assorba una quota di carico proporzionale alla corrispondente freccia.

40. Mezzi di carico Carichi diretti si realizzano con l'impiego di pesi il miglior materiale è l'acqua

45. Mezzi di carico Dispositivi per imporre le deformazioni: martinetti idraulici

46. martinetto idraulico è costituito da:  - un cilindro cavo, chiuso ad un'estremità, atto a ricevere al suo interno un fluido in pressione; - un pistone massiccio, scorrevole nel cilindro, dotato di un giunto a tenuta stagna nell'estremità interna al cilindro e di una piastra articolata all'estremo opposto; - ghiera di bloccaggio, per mantenere la corsa del pistone senza dover mantenere la pressione del fluido;

47. - foro di sicurezza, per lo scarico del fluido, onde evitare la fuoriuscita del pistone dal cilindro. - molle per il richiamo automatico del pistone in fase di scarico Tramite una pompa, si immette liquido (generalmente olio) in pressione nel cilindro provocando lo scorrimento del pistone. Se il martinetto è inserito a contrasto fra la struttura in prova ed altra struttura apposita (struttura di contrasto), lo spostamento del pistone genera una coppia di forze uguali e contrarie sulle due strutture.

48. Sul circuito dell'olio può essere inserito un manometro o un trasduttore di pressione (fornisce un segnale elettrico) per misurare la pressione. Poiché la forza applicata dal martinetto è proporzionale alla pressione dell'olio nel cilindro, il manometro fornisce una misura indiretta del carico applicato. Di solito, la relazione fra pressione e carichi si ottiene per taratura del sistema: si confrontano i valori mostrati dal manometro con le misure dei carichi fornite da un dinamometro o una cella di carico.

49. Hanno un ingombro minimo e consentono la graduale applicazione del carico In commercio si trovano martinetti di misure e prestazioni le più varie. Collegando più martinetti ad un'unica pompa, si può realizzare la applicazione del carico della stessa entità in più punti della struttura contemporaneamente. La struttura di contrasto deve essere più resistente della struttura in prova e molto rigida, perché la corsa è limitata.

50. svantaggi: • si possono realizzare solo carichi concentrati • occorre una struttura di contrasto di resistenza almeno uguale a quella della struttura da provare vantaggi: • possono agire in qualsiasi direzione • sono molto maneggevoli e di facile uso: rapidità di carico e scarico, possibilità di realizzare gradini di carico • sono molto "sicuri": se la struttura cede, il carico diminuisce