Il monitoraggio strutturale

L’attività di monitoraggio strutturale ha lo scopo di acquisire informazioni circa il comportamento di un manufatto e dell’ambiente che con esso interagisce. È abbastanza frequente che il progettista che opera sulle strutture esistenti debba affiancare alle attività di indagine strutturale vera e propria (prove sui materiali, rilievi geometrici e strutturali, etc.) ulteriori accertamenti che rientrano nella categoria dei monitoraggi.

È possibile, infatti, riscontrare, fin dalle preliminari ricognizioni della struttura, stati di fessurazione la cui semplice osservazione, tuttavia, non consente di qualificarli come stabilizzati o in atto, con le rilevanti conseguenze che ne derivano. In questi casi il progettista si trova nella necessità di ricorrere ad attività di monitoraggio finalizzate ad osservarne la variazione di ampiezza nel corso di un prestabilito periodo di tempo, ovvero ricercarne le cause accertando, ad esempio, la presenza di vibrazioni indotte, degrado del materiale (espansioni), cedimenti del terreno di imposta delle fondazioni, etc.

L’esigenza di predisporre un monitoraggio può intervenire, inoltre, in un periodo intermedio della progettazione, come nel caso in cui il progettista voglia ricavare sperimentalmente lo stato tensionale di una porzione di struttura per confrontarla con quella che ha determinato con un sofisticato modello di calcolo, ovvero alla fine del processo progettuale, quando si ricerca una conferma sperimentale della bontà degli interventi progettati. Tornando all’esempio precedente, quando in presenza di un processo deformativo in atto si voglia accertare sperimentalmente che gli interventi di presidio progettati ne abbiano determinato la stabilizzazione.

Da queste brevi considerazioni è facilmente intuibile che la definizione di un piano di monitoraggio non è sicuramente meno complesso e articolato di quello relativo al piano delle indagini, anche perché, nel corso del tempo, possono modificarsi gli obiettivi della ricerca, come appare evidente nell’esempio appena citato.

La definizione di un piano di monitoraggio si articola nelle seguenti fasi:
a) Definizione dei parametri di comportamento strutturale che occorre ricercare. Questa fase può essere definita in un’unica occasione o ripetuta più volte nel corso dell’attività di progetto.
b) Individuazione delle tecniche di monitoraggio più idonee allo scopo. Ciascuna tecnica deve essere qualificata con le potenzialità/limitazioni/invasività del risultato ottenibile. Anche in questo caso si può arrivare a valutazioni di tipo diverso in relazione al caso specifico: ad esempio, alcune prove di misura dello stato tensionale richiedono esecuzioni di tagli di dimensioni relativamente grandi che possono essere effettuati senza rilevanti problemi in strutture massicce di muratura ma da adottare con grande cautela in quelle sottili o in calcestruzzo fortemente armato ove è grande il rischio di tagliare le barre d’armatura. Nel caratterizzare le varie tecniche non vanno trascurati i costi, la velocità d’esecuzione, la pratica operativa.
c) Scelta delle tecniche di indagine. Il Progettista, sulla scorta dei punti precedenti, definisce il piano di Monitoraggio stabilendone precisamente il tipo, il numero, l’ubicazione e le fasi temporali in cui eseguire le misure. In aggiunta, andrà anche scelta la frequenza con cui programmare le rilevazioni dei dati.
 

Parametri da monitorare

I parametri strutturali di cui può essere necessaria la conoscenza sono molteplici: i più ricorrenti sono gli spostamenti, le deformazioni, lo stato tensionale, etc. Inoltre, con una certa frequenza, risulta anche necessario determinare le azioni, in senso ampio, cui la struttura è assoggettata; per tale ragione risultano significativi vari parametri ambientali come il vento, la temperatura, l’umidità, etc.

Di seguito si riporta un elenco di alcune stazioni di misura costituite da strumentazione idonea alla lettura delle principali grandezze fisiche suscettibili ad essere monitorate.
Parametri Strutturali - Stazioni di misura e strumentazioni che la compongono:
- Stazioni Lineari e Stazioni Inclinometriche;
- Stazioni Accelerometriche;
- Stazioni di misura di Forze, Pressioni, Tensioni;
Parametri Ambientali - Stazioni di misura e strumentazioni che la compongono:
- Stazioni Termiche e Stazioni per Rilevazione Umidità:
- Stazioni Anemometriche
- Stazioni Piezometriche
 

In base alle modalità d’acquisizione dei dati è possibile distinguere le due diverse tecniche di monitoraggio.

Tecniche di monitoraggio semplici:
- Consentono la misura diretta di ogni parametro posto in osservazione a prefissati intervalli di tempo costanti.
Tecniche di monitoraggio complesse:
- Possiedono un trigger e consentono, quindi, la variazione dell’intervallo di tempo d’acquisizione prefissato al superamento di un determinato valore di soglia di alcuni parametri.
La necessità di ricorrere ad un monitoraggio strutturale si manifesta quando sono evidenti gli indizi di una perturbazione delle condizioni di “equilibrio” di un manufatto che può avere cause diverse. In linea generale, le più ricorrenti sono:
- Rilevanti modifiche dei carichi applicati (sopraelevazioni, modifiche della destinazione d’uso)
- Insorgere di forti vibrazioni e scuotimenti
- Importante degrado delle parti strutturali
- Presenza di importanti quadri fessurativi ed inclinazioni anomale
- Variazioni delle condizioni geotecniche/idrauliche