MONITORAGGIO STRUTTURALE PONTI E VIADOTTI

2. Anno 2016
Ingegneria Integrata
Ing. Diego Dell’Erba
Laboratorio Interferometria Olografica e Sensori in Fibra Ottica
Spin - Off Università della Calabria - tecnologie a fibra ottica e installazioni in situ
Esempio di monitoraggio strutturale di opere di ingegneria finalizzato alle attività
di manutenzione per la sicurezza di persone e cose

3. IL MONITORAGGIO STRUTTURALE
Il monitoraggio strutturale, implementato come attività continuativa che segue l’opera dalle fasi costrut-
tive per tutto il ciclo di vita, sicuramente amplia le conoscenze sul comportamento reale, riducendo le
incertezze sulle caratteristiche dei materiali utilizzati, sulla presenza di eventuali difetti costruttivi, e rap-
presenta un formidabile strumento per stabilire se la struttura, in una particolare epoca, conserva ancora i
requisiti di progetto e se le diverse membrature presentano gli stessi stati di sollecitazione rilevati
all’epoca dell’entrata in servizio dell’opera. Concretamente, sulle membrature portanti in calcestruzzo
armato, sia appartenenti ad edifici, ponti o opere geotecniche, è possibile installare dei sensori per rileva-
re stati deformativi e conseguentemente impegni tensionali. Di seguito, sono riportate alcune immagini
(Fig.1-9) relative alla installazione di sensori a fibra ottica su membrature di diversa natura.
Diverse Membrature
Esempio di monitoraggio sul viadotto Santa Rita ( Bari)
A titolo di esempio si riporta il sistema di monitoraggio a fibre ottiche installato su un viadotto realizzato
a Bari, nel quartiere S. Rita, il quale costituisce una delle opere previste nell’ambito degli interventi
straordinari varati dall’Amministrazione Comunale a valle degli interventi alluvionali
dell’Ottobre del 2003. L’opera si compone di 5 campate, di luce pari a 22.30 m ciascuna, per una lunghezza com-
plessiva di 112 m circa. L’impalcato, largo complessivamente 16.40 m (di cui 9.00 m di
piano viabile), è realizzato a mezzo di 9 travi in c.a.p. con sezione a “I”, solidarizzate da una soletta
gettata in opera e da tre trasversi (due di testata ed uno di campata) di spessore pari a 30 cm. Le travi
sono previste prefabbricate in stabilimento e precompresse con armature pre-tese costituite da trefoli
stabilizzati ad andamento rettilineo; lo schema statico di ogni singola campata è previsto in semplice
appoggio. Il basamento delle pile è a sezione rettangolare con rostri arrotondati, di lunghezza complessiva pari a
14.51 m e spessore di 1.60 m; la parte sommitale, invece, ha forma svasata con sezione
massima in sommità pari a 2.70 m e sezione minima all’attacco con il basamento pila di 1.00 m. Dal
punto di vista struttur ale l’impalcato è costituito da travi prefabbricate che sono uguali per geometria,
per condizioni di vincolo e per carichi di progetto. Pertanto al fine di contenere i costi del sistema di
monitoraggio si è pensato di “monitorare” solo due delle cinque campate previste per un totale di otto
travi, rispettivamente quattro nella campata A e quattro nella campata B. Ogni trave monitorata risulta
strumentata con sei sensori di deformazione, e al fine di valutare effetti dovuti a variazioni di temperatura, su a
lcune travi “significative” sono stati previsti anche sensori termici. Nella pila comune alle
due campate strumentate sono stati installati quattro sensori di deformazione, e quattro sensori termici.
Di seguito è riportato il sistema adottato nel progetto di monitoraggio.
1) Monitoraggio strutturale freccia trave
2) Monitoraggio pali di fondazione
3) Monitoraggio muri di sostegno
4) Monitoraggio strutture edilizie
5) Monitoraggio tiranti di ancoraggio
6) Monitoraggio travi precompresse
7) Monitoraggio pila in c.a.
8) Monitoraggio impalcato stradale
9) Monitoraggio fronte roccioso in frana
1 2 3
54 6
7 8 9

4. Il sistema di monitoraggio sotto riportato è indicato per strutture in acciaio ecls
6
6 6 6 6
5
4
1
3
2
1
Catena fotonica progettata e prodotta in ENEA
La dorsale e la catena sono prodotte custom (lunghezza, interasse sensori) in
laboratorio ENEA, pronte per la installazione. La catena e la dorsale sono pre-
viste in cavo/guaina flessibile diametro <10mm (le esigenze di cantiere e di
esposizione ambientale saranno considerate per definire lo specifico tipo di
cavo/guaina da usare).
Catena di sensori a fibra ottica cablata sulle strutture del viadotto per il
monitoraggio strutturale finalizzato alla manutenzione delle opere d’arte
La catena è da installare/cablare sotto i travi a vista, seguendo i travi allineati
per l'intera lunghezza del viadotto. Raggiunta la spalla del viadotto la catena si
attesta a bordo carreggiata in box ottico. Il box ottico è predisposto per il col-
legamento allo strumento di acquisizione dati (possibile collegamento ad ulte-
riore cavo in fibra ottica se necessario ubicare lo strumento in postazione re-
mota)
In corrispondenza di ciascun sensore, sulla catena è presente box di
alloggiamento/protezione del sensore stesso. Il box è predisposto e dotato di
accessori per consentire agevole installazione del sensore, proteggendo lo
stesso durante e dopo la installazione.
La catena è prodotta custom (lunghezza, interasse sensori) in laboratorio E-
NEA, pronta per la installazione. La catena è prevista in cavo/guaina flessibile
diametro <10mm (le esigenze di cantiere e di esposizione a,bientale saranno
considerate per la scelta dell'armatura della guaina)
Dorsale della catena fotonica e particolare del trasporto su pallet
5) Sensore misura freccia
6) Catena fotonica
altre misure si possono fare, di temperatura, densità,
fluage acciaio, fatica dei materiali, ecc:
1) Sensore misura innesco frana
2) Sensore funzione di inclinometro
3) Sensore funzione misura sollecitazioni interne struttura e stato di prima fessurazione
4) Sensore misura sollecitazioni appoggi e prima fessurazione

5. G2
TIPOLOGIA DI IMPIEGO DEI SENSORI DI MONITORAGGIO STRUTTURALE A FIBRE OTTICHE
SCHEMA PIANTA IMPALCATO VIADOTTO
Catena sofonica di sensori di monitoraggio strutturale..con sensori alternati sulle travi
Dorsale fibra ottica bordo soletta Muffola di diramazione
Diramazione dorsale
in fibra ottica
interrata
G2 G3 Fronte di frana
G1
Progetto e produzione catena fotonica di sensori a fibra ottica in ENEA
Ogni catena di sensori è prodotta custom finita pronta per la installazione;
in cantiere solo cablaggio, applicazione sensore alla struttura, collegamento in muffola al-
la dorsale.
La dorsale con muffole è standard per telecomunicazioni;
i collegamenti delle catene in muffola sono da eseguire con tecniche standard per teleco-
municazioni.
T:
A:
I:
S:
G:
Ogni catena ha sensori in linea e/o ramificati
sensore per monitoraggio freccia trave
sensore per monitoraggio punto di appoggio trave/pila
sensore per monitoraggio inclinazione pila
sensore per monitoraggio soletta e/o impalcato
sensore distribuito/continuo per monitoraggio geotecnico con sviluppo in
verticale

6. Tavola rappresentativa offerta monitoraggio sul viadotto Salso S.S. 626 Licata - Agrigento