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I sistemi di monitoraggio sismico real time di edifici

Alcune soluzioni per ridurre il rischio sismico degli edifici mediante il monitoraggio strutturale 'real time'

La Scuola a Stenico, esempio di edificio monitorato sismicamente 'real time' - 
Foto Maurizio Corradi
La Scuola a Stenico, esempio di edificio monitorato sismicamente 'real time' - Foto Maurizio Corradi
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A dispetto dei considerevoli sforzi fatti per il miglioramento della conoscenza sugli effetti dei terremoti e sulle tecniche di progettazione antisismica delle costruzioni, questi eventi naturali hanno ancora un grande impatto sulla società, sia dal punto di vista della perdita di vite umane che da quello degli alti costi economici associati. Allo stato attuale le ispezioni visive sono sostanzialmente l’unico strumento utilizzato per le verifiche post-sismiche. Per sua natura il risultato delle ispezioni è di carattere soggettivo e generalmente non molto affidabile a causa dei pochi strumenti a disposizione e del tempo limitato. Inoltre le ispezioni di tipo visivo non sono in grado, in molti casi, di rilevare i danni, soprattutto se di entità limitata, in zone poco visibili o difficilmente ispezionabili (per esempio in presenza di controsoffitti ecc.). Nei casi di terremoti di maggiore intensità la procedura utilizzata per le ispezioni, condotte tramite l’utilizzo delle schede AeDES, comporta inoltre che i tempi di risposta dei giudizi di agibilità siano piuttosto elevati.

Vale inoltre la pena sottolineare in questo contesto due ulteriori aspetti:
• non è possibile conoscere con esattezza la sollecitazione sismica su una struttura a causa degli effetti di amplificazione locale. L’accelerazione al suolo in corrispondenza di un edificio è quindi nella quasi totalità dei casi incognita;
• la progettazione di una nuova costruzione o l’adeguamento di una costruzione esistente non implica che la struttura possa resistere a qualunque sollecitazione sismica. Al contrario, una struttura correttamente progettata dissipa energia attraverso il danneggiamento controllato di alcuni elementi. Di conseguenza, anche strutture nuove possono risultate inagibili dopo un terremoto di particolare intensità. Non è quindi facile attribuire le responsabilità a seguito di un evento sismico.

Queste motivazioni hanno portato negli ultimi anni ad un crescente interesse verso l’installazione di sistemi di monitoraggio strumentale, dapprima a livello di ricerca ed ultimamente a livello commerciale. Questi sistemi innovativi permettono in particolare di:
• stimare oggettivamente la presenza ed entità dei danni in tempo reale;
• aumentare la sicurezza degli occupanti valutando la ripresa delle attività;
• misurare localmente, a livello di singolo edificio, i parametri che caratterizzano la sollecitazione sismica, e inoltre di ottenere, immediatamente dopo un terremoto, una mappa di danneggiamento territoriale basata su misure oggettive degli effetti del terremoto sulle costruzioni;
• valutare se la progettazione e l’esecuzione dell’opera sono state eseguite a regola d’arte e se l’intensità del sisma è stata superiore a quella attesa dalla normativa;
• ridurre l’incertezza della decisione del responsabile della sicurezza dell’opera;
• riduce il rischio sismico limitando l’esposizione di strutture già danneggiate.

Il monitoraggio sismico della scuola elementare di Stenico (TN) è un esempio di installazione di questi tipi di sistemi. La scuola elementare di Stenico è un complesso costruito nei primi anni ottanta dall’ITEA (Istituto Trentino Edilizia Abitativa). Dal punto di vista strutturale il complesso è costituito da una struttura verticale mista in c.a. e muratura, dei solai in latero-cemento ed una copertura in legno.

La scuola a Stenico

La scuola a Stenico

Il sistema installato permette di conoscere immediatamente dopo un terremoto se e quanto la scuola è sicura e di avere informazioni sulle eventuali azioni da intraprendere. In seguito ad una scossa sismica, allerta automaticamente i soggetti responsabili della sicurezza del fabbricato di possibili situazioni di pericolo per la struttura e i suoi occupanti.

Nello specifico precedentemente all’installazione del sistema di monitoraggio è stata effettuata una modellazione agli elementi finiti della struttura (FEM) al fine di poter effettuare un mappatura tra le misure strumentali e gli stati limite di condizione. Questa analisi è altresì necessaria per evidenziare le criticità e indicare i punti chiave della struttura che è necessario monitorare. Il sistema è in funzione da dicembre 2014 ed ha rilevato 112 eventi sismici di lieve entità. Per tutti i terremoti registrati il sistema non ha rilevato alcun danneggiamento delle strutture.

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