Tecniche di controllo NDT su strutture in c.a. sottoposte a cicli di danneggiamento G.Porco*, G. Zaccaria* SOMMARIO

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1 Tecniche di controllo NDT su strutture in c.a. sottoposte a cicli di danneggiamento G.Porco*, G. Zaccaria* *Università della Calabria Dipartimento di Strutture Giulio Zaccaria giuliozaccaria@tiscali.it SOMMARIO Il monitoraggio delle strutture civili riguarda sia strutture esistenti, sulle quali è necessario identificare i reali coefficienti di sicurezza attraverso la conoscenza dei materiali o mediante il controllo degli spostamenti in opera, sia strutture di nuova realizzazione per le quali è opportuno verificare periodicamente lo stato di efficienza strutturale e materiale. Si pongono, quindi, sia esigenze di controllo locale sia esigenze di controllo e monitoraggio globale che oggi vengono soddisfatte attraverso l uso di metodologie NDT, principalmente applicate agli edifici esistenti. Nel presente lavoro viene illustrata la metodologia di controllo a fibre ottiche come strumento indispensabile per l ottenimento dei dati finalizzati alla valutazione di consistenza degli edifici in c.a. Attraverso una campagna sperimentale condotta su prototipi di trave in c.a. è stata verificata la possibilità di eseguire misure di deformazione su elementi portanti, comparando le letture ottenute dai sensori interni alle membrature con le deformazioni rilevate posizionando i sensori all esterno. E stata inoltre valutata la possibilità di utilizzare la tecnica in parola come sistema di controllo oltre che su strutture esistenti (tramite sensori esterni) anche su strutture di nuova realizzazione (tramite sensori interni). La verifica della bontà delle misure ottenute è stata effettuata confrontando questa metodologia con quelle che utilizzano i sistemi tradizionali con basi di misura identiche. 1

2 1. Introduzione Il continuo deterioramento, rilevato nelle strutture in c.a. negli ultimi anni, ha favorito lo sviluppo di tecniche di controllo di tipo NDT. Il controllo è, oggi, inteso come un mezzo con cui è possibile valutare l affidabilità dei materiali ed inoltre verificare l evoluzione, in termini di spostamento, dei quadri fessurativi al fine di prevedere eventi catastrofici [6]. In particolare, le esigenze emerse in campo ingegneristico riguardano strutture esistenti sulle quali è necessario identificare i reali coefficienti di sicurezza attraverso la conoscenza dei materiali o mediante il controllo degli spostamenti in opera, ma anche le strutture di nuova realizzazione dove è opportuno predisporre quanto necessario per verificare periodicamente lo stato di efficienza sia strutturale che materiale. Si intrecciano quindi esigenze di controllo locale con esigenze di controllo e monitoraggio globale che oggi vengono soddisfatte attraverso l uso di metodologie NDT principalmente orientate all edificato esistente [11], [12]. In letteratura sono disponibili tecniche e metodologie sperimentali basate sul controllo dei materiali intese sia come mezzo per la valutazione delle caratteristiche meccaniche, sia come mezzo di controllo del livello di conservazione degli acciai. Inoltre, diverse sono le tecniche di monitoraggio utilizzate per gli edifici soggetti a dissesto, alcune tecnicamente avanzate, ma comunque provenienti principalmente dal campo dei controlli su prototipi effettuati in laboratorio. E difficile, oggi, disporre di tecniche che permettono di controllare le membrature simultaneamente dall interno e dall esterno, ossia, di tecniche che è possibile pensare di utilizzare come sistema residente in una struttura e che possa rappresentare un ottimo sistema a supporto, per l intera durata della vita utile dell opera. Sicuramente una delle metodologie di controllo più vicine a quanto su esposto è la tecnica a fibre ottiche. Infatti, tra le tecniche di monitoraggio non distruttive, negli ultimi anni, hanno avuto notevole sviluppo i sensori a fibra ottica con i quali si può eseguire sia un monitoraggio strutturale, inteso come controllo di spostamenti e deformazioni di membrature portanti, sia eseguire un controllo sul deterioramento dei materiali. Tali sensori possono essere facilmente installati su qualsiasi tipo di superficie, annegati nel calcestruzzo con la possibilità di monitorare le deformazioni subito dopo il getto e a lungo termine. Costituiscono, inoltre, la scelta ideale per molte applicazioni essendo facili da maneggiare, dielettrici, immuni da disturbi elettromagnetici ed in grado di rilevare deformazioni molto piccole con elevata precisione (2 micron indipendentemente dalla lunghezza della base di misura) per lunghi periodi di osservazione. Le fibre ottiche sfruttano i principi dell ottica ondulatoria e con esse si effettuano le misurazioni attraverso le proprietà della luce. Inoltre consentono di creare, all interno delle strutture, delle reti neurali che rilevano e trasportano i dati alle unità di lettura e di decodifica facendo, delle strutture stesse, le cosiddette smart structures. 2

3 Nel presente lavoro verrà illustrata la metodologia di controllo a fibre ottiche come indispensabile strumento per l identificazione di dati finalizzati alla valutazione di consistenza degli edifici in c.a. Attraverso una campagna sperimentale è stata verificata la possibilità di eseguire misure di deformazione su elementi portanti comparando le letture ottenute dai sensori interni alle membrature con le deformazioni rilevate posizionando i sensori all esterno. Pertanto è stata valutata la possibilità di utilizzare la tecnica come sistema di controllo sull esistente (sensore esterno) e sull edificato di nuova realizzazione (sensore interno). Inoltre, la verifica della bontà delle misure ottenute è stata altresì effettuata confrontando questa metodologia con quelle utilizzate con sistemi tradizionali su basi di misura identiche. E stato, altresì, dimostrato come il sensore a fibra ottica si adatti ottimamente alle escursioni termiche. 2. Tecniche di controllo per misure di spostamenti e deformazioni in opera Le tecniche di controllo globale per misure di spostamenti e deformazioni, note come tecniche di monitoraggio dei quadri fessurativi, sono molteplici, alcune di esse risultano obsolete, come ad esempio i fessurimetri, altre invece, tecnologicamente avanzate, come i sensori a fibre ottiche. Se il controllo richiede un grado di approssimazione molto accurato e si vogliono determinare anche gli spostamenti più piccoli, si utilizza uno strumento chiamato deformometro o estensimetro rimovibile il cui ordine di grandezza è del millesimo di millimetro. I deformometri sono di tipo meccanico o di tipo elettronico, a seconda del trasduttore che viene impiegato per la misura. Il deformometro (Fig. 1) meccanico è costituito da una barra o tubo metallico alla cui estremità sono montati due perni, ortogonali all asse principale del tubo, muniti di punte coniche. Uno di questi perni è fisso, mentre l altro, montato su dispositivo di scorrimento meccanico, è libero di oscillare lungo l asse principale dello strumento, con corse che variano tra i ±2.5 e ±5 mm. Fig. 1 - Deformometro Le oscillazioni del perno mobile o testina conica, vanno ad agire su uno strumento di lettura, comparatore analogico o digitale, che ne evidenza gli spostamenti con accuratezza del millesimo di millimetro; l utilizzo di strumenti di lettura analogici (quadrante con lancetta di indicazione) o digitali (display LCD) influisce solamente nella semplicità, nella rapidità di lettura e in parte nel costo. Requisito indispensabile del deformometro è quella di non permettere alla testina 3

4 conica mobile, oscillazioni anche minime, che non siano lungo l asse di scorrimento principale, in quanto lo spostamento relativo tra i due punti (capisaldi) sarebbe influenzata rendendo non affidabile la misura rilavata. Altra caratteristica importante dello strumento è che venga realizzato in materiale, acciai con basso coefficiente di dilatazione termica. Grazie all utilizzo di acciai INVAR o simili in fase di realizzazione, si ottiene una ottima protezione contro il fenomeno della dilatazione termica dei materiali, mentre per quanto riguarda il problema delle oscillazioni fuori asse tutto è legato all affinamento del processo produttivo, eliminando giochi e realizzando accoppiamenti tra le parti con livelli di tolleranza molto elevati. Il deformometro è uno strumento che serve per valutare la variazione di spostamento tra due punti di misura che si trovano a cavallo di una fessura o taglio presente su una struttura, con basi di lettura che possono variare da i 50 mm fino a 2000 mm. I due punti di misura vengono identificati attraverso due capisaldi, ossia particolari in acciaio con incisa ad una estremità una piccola cavità che rispecchia esattamente la punta della testina mobile del deformometro. Con l ausilio della dima di posizionamento in dotazione con lo strumento, le due basette (capisaldi) vengono rese solidali con l elemento mediante colle o resine a presa rapida, che garantiscano il fissaggio stabile ed eliminano possibilità di distacchi o deformazioni dovuti ad effetti termici sul legante. Lo spostamento tra le testine coniche del deformometro, posizionato nelle incisioni presenti nei caposaldi, coincide con lo spostamento stesso delle basette, e viene misurato dal comparatore presente nello strumento con sensibilità del millesimo di millimetro [0.001mm o 0.002mm]. La variazione di ampiezza rilevata è quindi conseguente all eventuale spostamento dei capisaldi a causa delle deformazioni dell elemento preso in esame, e vengono raffrontati con i valori iniziali di zero. Ha, tuttavia, un difetto di fondo: è necessaria la presenza di un operatore, per tutte le letture. Per ovviare a tale tipo di difficoltà, soprattutto in casi in cui l immobile presenti incipienti condizioni di collasso, si può utilizzare un sistema di acquisizione dati collegato ad un gruppo di sensori ottenendo così un sistema di rilevamento automatico. Una tecnica innovativa per il controllo di strutture attraverso misure di spostamenti si basa sull utilizzo dei sensori a fibra ottica [7]. Questa tecnica offre la possibilità di controllare le strutture, in modo continuo e automatico, direttamente dall interno. Nasce così il concetto di struttura intelligente (dall inglese smart structure). I sensori a fibra ottica sono strumentazioni che, sfruttando i principi di ottica ondulatoria, adottano per le misurazioni non più le proprietà della corrente elettrica bensì quelle della luce. In particolare, quando nella fibra passa la luce, ogni sensore funge da minuscolo specchio che riflette solo una particolare lunghezza d onda della luce; questa varia quando il sensore rileva fenomeni di tensione o deformazione. La fibra ottica è costituita da un sottile filo di vetro a base di silice con diametro D = μm, ha le dimensioni di un capillare ed è flessibile [5]. E formata da una parte interna, detta nucleo (core) D core = μm entro cui avviene la propagazione delle radiazioni, ricoperta da un rivestimento concentrico anch esso di vetro trasparente alla luce e alla radiazione infrarossa, denominata mantello 4

5 (cladding) D cladding = 125 μm. Il cladding ha un indice di rifrazione di poco inferiore a quello del core. Il core e il cladding, a loro volta, sono ricoperti da un rivestimento di materiale plastico per la protezione della fibra dalle abrasioni meccaniche D PVC = 250 μm. Esistono differenti tipi di sensori a fibra ottica le cui possibili applicazioni riguardano, ad esempio: - misura della deformazione; - misura della temperatura; - misura della pressione; - misura delle vibrazioni (accelerometro). Nell ambito delle sperimentazioni effettuate nel presente lavoro è stato utilizzato il sistema SOFO statico che rappresenta un sensore a fibra ottica di tipo lungo. Lo schema di funzionamento del sistema SOFO statico si sviluppa sul principio dell interferometro di Michelson. Le componenti del sistema sono i sensori a fibre ottiche, l unità di lettura ed il software di programmazione, acquisizione ed analisi delle misure. Ciascun sensore è formato da due fibre ottiche monomodali (il raggio luminoso si propaga in un unico modo ossia parallelamente all asse della fibra perché obbligato dal raggio molto piccolo del core) installate nella struttura da controllare. Una delle fibre, denominata fibra di misura (Fig. 2), è tesa e in contatto con la struttura che la ospita in modo da seguirne le deformazioni, mentre l altra, disposta vicino alla fibra di misura, è di riferimento. Fig. 2 Fibra ottica Entrambe sono preservate all interno di un tubo di protezione in materiale plastico. Al fine di poter rilevare deformazioni in estensione, ma anche in contrazione della struttura, la fibra di misura é pretesa allo 0.5% della sua lunghezza. La fibra di riferimento é libera ed indipendente dalle deformazioni della struttura. Questa fibra ha lo scopo di auto-compensare gli effetti termici sulle misure fornite dal sensore. 5

6 Il segnale ottico viene emesso dall unità di lettura tramite un LED a infrarossi, sdoppiato nelle due fibre all interno del sensore e quindi riflesso da due specchi (ottenuti per trattamento chimico) posti all estremità di ciascuna fibra, per ritornare poi all unità di lettura dove viene demodulato. Il segnale di ritorno, contenente le informazioni sulle deformazioni che hanno interessato la struttura, viene debitamente trattato e decodificato dall unità di lettura, per essere quindi visualizzato in forma tabellare e grafica su di un PC grazie al software dedicato SOFO SDB. Con tale sistema si ha una precisione dello 0,2% della deformazione apprezzata con una risoluzione di 2 μm (2/1000 di mm). I sensori non necessitano alcuna calibrazione ed inoltre possono essere annegati nel getto di calcestruzzo oppure installati in superficie grazie ad appositi supporti. Il sistema SOFO può inoltre contare su una misura di deformazione mediata lungo tutta la parte attiva del sensore, offrendo perciò un monitoraggio strutturale globale e non puntuale della struttura senza quindi influenze dirette da parte di fenomeni locali quali fessure e/o zone disomogenee. 3. Campagna Sperimentale 3.1 Sensori a fibra ottica: Valutazione spostamenti su prototipi di trave Al fine di verificare la possibilità d uso dei sensori a fibra ottica come strumento di controllo per gli spostamenti e le deformazioni sia nelle strutture esistenti che nelle strutture di nuova realizzazione è stata pianificata una estesa campagna sperimentale i cui risultati, riportati in questa nota, è per brevità ridotta ai dati più significativi. La campagna sperimentale ha avuto come obiettivo il controllo e la comparazione di misure di deformazione con sensori posti simultaneamente all interno e all esterno nelle membrature sollecitate. Al fine di verificare l affidabilità delle misure che sull esistente viene effettuata, tradizionalmente, all esterno delle membrature, mentre sulle strutture di nuova realizzazione, con la fibra ottica, direttamente all interno. Le misure a fibra ottica sono state, inoltre, comparate con letture eseguite mediante sistemi tradizionali da laboratorio. Complessivamente, sono stati sottoposti ai test n 4 prototipi di trave e, per come prima sottolineato, nella presente nota verranno presentati i risultati di una singola prova. Il prototipo è stato strumentato sia con sensori tradizionali su basi di misura di 30 cm sia con fibre ottiche disposte parallelamente sulla stessa estensione. La trave è stata realizzata in calcestruzzo (R ck =300 Kg/cm 2 ) armato con acciaio φ12, per le armature longitudinali mentre le staffe sono φ8. L acciaio è di tipo FeB 44K ad aderenza migliorata le cui specifiche sono: f yk = 430 N/mm 2 (tensione caratteristica di snervamento); f tk = 540 N/mm 2 (tensione caratteristica di rottura). La distinta delle armature è riportata nelle figure 3 e 4. 6

7 Fig. 3 Distinta delle armature Fig.4 Armatura prototipo di trave Il calcestruzzo utilizzato è stato progettato attraverso le tecniche del mix design [3],[4],[8] e la ricetta usata risulta: 3 Dosaggio del cemento: c = 373Kg / m di cemento 32,5 MPa 3 Volume dell acqua: V a = 148litri / m 3 Volume aggregato: V agg = 660litri m. / 3 Peso aggregato: P agg = 1872Kg m. / = 412Kg / m Contributo sabbia (47 %) 1872 = 880Kg / m Contributo P1 (22 %) 3 7

8 Contributo P2 (31 %) 1872 = 580Kg / m Il prototipo è stato sottoposto a una prova a flessione a quattro punti [1] secondo lo schema in figura 5: Fig.5 Provino prismatico sottoposto a carico Nella trave sono stati installati due sensori a fibra ottica (Fig. 6) disposti rispettivamente nella zona tesa, in particolare sull armatura centrale, e o nella zona compressa, entrambi parallelamente all asse longitudinale della trave. Tali sensori sono caratterizzati dai seguenti parametri (Tab. 1, Fig. 6). TABELLA 1 Trave: caratteristiche sensori SOFO Sensor name LA LP DL DL [mm] min DL max [m] [m] [mm] [mm] 5121 (zona tesa) (zona compr.)

9 Fig. 6 - Trave: configurazione di carico e disposizione delle fibre ottiche FIGURA 7 - Trave: fase di montaggio delle due fibre ottiche Installati i sensori a fibra ottica, si è proceduto, prima del getto, ad un controllo per verificare i valori di DL relativi a ciascuna fibra con l unità di lettura SOFO. Le misurazioni ottenute sono riportate nella Tabella 2. TABELLA 2 Misurazioni eseguite prima del getto Prototipi Sensor name DL fabbrica DL misurati Trave 5121 (zona tesa) Trave 5122 (zona Effettuate le misurazioni e accertato il funzionamento di ogni singolo sensore, è stato eseguito il getto del calcestruzzo [2] (Fig. 8). 9

10 Fig. 8 - Trave: getto del calcestruzzo TABELLA 3 Misurazioni eseguite dopo il getto Prima del Dopo il getto Prototipi Sensor name DL fabbrica DL misurati DL misurati Trave 5121 (zona tesa) Trave 5122 (zona A maturazione avvenuta e prima dell esecuzione della prova sono stati posizionati dei trasduttori di spostamento secondo lo schema riportato in figura 9. Complessivamente, la strumentazione utilizzata è stata la seguente: unità di lettura statica della SMARTEC; computer portatile per la gestione dell unità di lettura attraverso il software SOFO SDB; un sensore standard a fibra ottica con lunghezza attiva pari a 30 cm fissato all esterno; due comparatori centesimali in mezzeria; quattro trasduttori potenziometrici; telaio grandi modelli munito di pistone idraulico a controllo manuale per l applicazione dei carichi agli elementi strutturali; cella di carico da 100 t; centralina di acquisizione dati SPIDER 8 dei trasduttori potenziometrici [13]. 10

11 Fig. 9 Disposizione dei trasduttori e dei sensori a fibra ottica interni ed esterno E stato effettuato il test a flessione a 4 punti suddivisa in una fase di carico e in una di scarico ottenendo le misure degli spostamenti e delle deformazioni. Sistemata la trave sul telaio, è stata eseguita la prova di carico iniziando con un pre-carico di 1000 Kg che è stato incrementato con carichi crescenti fino ad un massimo di Kg. In particolare, sono stati effettuati 12 cicli di carico e 10 cicli di scarico. Ad ogni fase di carico sono state effettuate le letture dei comparatori, dei trasduttori e le misure delle fibre ottiche. I risultati relativi alle fibre ottiche sono indicati nelle figure 10, 11 e 12. Alla trave è stata, inoltre, installata una fibra ottica esterna standard con lunghezza attiva di 30 cm (Fig. 9), posizionata nella zona tesa e precisamente a 7 cm dalla base inferiore della trave stessa. 11

12 25000 Trave - Ciclo di carico e scarico: fibra ottica esterna ed interna, zona tesa Carico totale (Kg) SOFO esterno SOFO interno Spostamenti (mm) Fig. 10 Confronto sensore esterno-interno, zona tesa In figura 10 viene effettuata la comparazione tra le misure rilevate con la fibra ottica interna ed esterna sulla stessa base. Come evidenzia il grafico le relazioni ottenute sono praticamente identiche ciò a confermare che le misure interne e esterne ottenute con le fibre ottiche evidenziano gli stessi valori di deformazione. Nelle figure 11 e 12 vengono comparate le deformazioni ottenute con il sistema a fibra ottica con quelle rilevate con i trasduttori induttivi. Anche in questo caso è evidente l affidabilità del sistema a fibra ottica che fornisce misure di deformazione comparabili con quelle ottenute con normali trasduttori induttivi. 12

13 carico totale (Kg) Confronto trasduttore 3 - sensore interno, zona tesa SOFO trazione trasduttore deformazioni Fig. 11 Confronto trasduttore 3-sensore interno, zona tesa carico totale (Kg) Confronto trasduttore 4 - sensore interno, zona tesa SOFO trazione 5000 trasduttore deformazioni Fig. 12 Confronto trasduttore 4-sensore interno, zona tesa 3.2 Sensori a fibra ottica: valutazione degli effetti delle variazioni di temperatura Altro aspetto della presente sperimentazione è stato quello di indagare l influenza di sbalzi termici di sensibile entità e rapidità, prodotti ad hoc in laboratorio, sul comportamento di un sensore a fibra ottica, di lunghezza attiva pari a 30 cm, al fine di valutare i termini di stabilità che possono essere esibiti dal sensore nelle condizioni ambientali ordinarie che si verificano nella vita di servizio. 13

14 Per raggiungere tale obiettivo è stato utilizzato un contenitore di sperimentazione costituito da un congelatore, funzionante a bassa temperatura, e un termo-ventilatore ad aria forzata, collegato al congelatore e avente lo scopo di elevare la temperatura all interno del contenitore (Fig. 13). Fig. 13 Strumentazione adoperata per la sperimentazione Tutto il sistema è stato realizzato in modo tale da ottenere escursioni termiche variabili da 30 C a + 30 C. Il sensore a fibra ottica in un primo momento è stato tenuto in ambiente controllato, alla temperatura di 23 C, mentre il contenitore di sperimentazione è stato portato alle temperature prefissate. Al fine di simulare situazioni di shock termico, in corrispondenza e distintamente per ogni prefissato livello di temperatura, il sensore a fibra ottica è stato introdotto in modo repentino nel contenitore di sperimentazione, dopo aver atteso la stabilizzazione del valore di temperatura ivi predisposto. Al sensore, sempre collegato all unità di lettura, è stata fatta assumere ogni volta una configurazione simile. Tale sensore è stato, poi, monitorato continuamente per i primi 40 minuti, trascorsi i quali è stato lasciato a riposo nel contenitore e interrogato ogni 20 minuti, fino a raggiungere il tempo massimo prefissato nella sperimentazione, assunto pari a 2 ore. Il sensore a fibra ottica ha dimostrato di possedere una rapida adattabilità ai vari gradienti di temperatura imposti, con particolare riferimento al valore L di fabbricazione, potendosi, comunque, individuare tre distinte fasi di adattamento: 1. fase di salto: ossia la tendenza del sensore ad avvicinarsi al valore di stabilizzazione. Tale salto è molto accentuato e veloce per le escursioni termiche più marcate; 2. fase di instabilità: in cui il sensore presenta un oscillazione, anche se lieve, intorno al valore di stabilizzazione; 14

15 3. fase di stabilizzazione: in cui il sensore rimane stabile e presenta un valore invariante rispetto al tempo. La pronta adattabilità riscontrata permette di ritenere rapidamente affidabili le misure condotte anche in presenza di sensibili variazioni termiche che possono assoggettare il sensore ottico. La sperimentazione ha d altro canto presentato il problema di non poter mantenere la temperatura stabile nel contenitore per 2 ore consecutive. Tale condizione è stata realizzata solo per le temperature di 30 C e 20 C. Per le altre temperature si è mantenuto il contenitore di sperimentazione ad una temperatura stabile solo per circa 25 minuti, peraltro sufficienti per evidenziare le tre fasi summenzionate di adattamento del sensore. Fasi che complessivamente, in media, hanno presentato un estensione dell ordine di 10 minuti. Grafico L - Tempo delta (mm) tempo (min) Fig. 14 Grafico della prova eseguita alla temperatura di -30 C per un tempo di osservazione di 2 ore Nello stesso contenitore di sperimentazione, per differenti valori di temperatura, sono state condotte alcune prove di carico su di un ponticello fornito dalla SMARTEC SA al quale è stato collegato un sensore a fibra ottica al fine di misurare gli spostamenti indotti dagli incrementi di carico applicati. Il ponticello insieme al sensore è stato tenuto nella teca fino al raggiungimento della temperatura prevista, in maniera tale che avessero la possibilità di adattarsi alla temperatura di sperimentazione. Una volta raggiunto il previsto valore temperatura, sul ponticello sono stati posizionati in sequenza 4 carichi da 1 kg, come schematizzato nella Fig

16 Sia al ponticello sia al sensore è stato concesso il tempo di adattarsi alla deformazione provocata dal singolo step di carico. Tale tempo di stabilizzazione è stato accertato interrogando l unità di lettura in comunicazione con il sensore. carichi 4*1Kg 420 ponticello, larghezza 50 mm, spessore 7 mm Fig. 15 Schematizzazione prova di carico sul ponticello Prefissata una determinata sequenza di valori di temperatura, per ciascuno di questi è stata condotta una analoga prova di carico, quale schematizzata dalla Fig. 15. Per ciascuno dei valori di temperatura indagati, sono stati determinati dati di spostamento che si adagiano su rette di interpolazione caratterizzate tutte da coefficienti di correlazione molto prossimi all unità. Tali risultati avvalorano la circostanza che il sensore funziona correttamente ai diversi valori di temperatura sondati. La valenza di tale risultato sperimentale in sede di impiego del monitoraggio di strutture reali tramite sensori a fibra ottica consiste nella possibilità di attestare che le misure condotte per il tramite di tale tecnologia risultano affidabili indipendentemente dal valore di temperatura di operatività dei sensori. Nelle Figure 16 e 17 si riportano i diagrammi Carico Spostamento ottenuti con le prove di carico condotte solo per le temperature estreme indagate nell indagine sperimentale prima descritta, per ragioni di brevità. 16

17 DIAGRAMMA CARICO - SPOSTAMENTO T=30 C F[g] R 2 = 0, u[mm/1000] Fig. 16 DIAGRAMMA CARICO - SPOSTAMENTO T= 30 C F[g] R 2 = 0, u[mm/1000] Fig. 17 Conclusioni Dalla indagine sperimentale effettuata, è possibile trarre le seguenti conclusioni. Il sistema di controllo a fibra ottica può essere utilizzato sia per il monitoraggio di edifici esistenti, collocando le fibre a semplice e diretto contatto delle membrature oggetto di indagine, sia come sistema di controllo residente, alloggiando i sensori nelle strutture di nuova realizzazione. L affidabilità delle misure risulta perfettamente in linea con quelle ottenibili attraverso i sistemi tradizionali, con il vantaggio di una grande versatilità di applicazione

18 I sensori a fibra ottica si adattano in modo eccellente alle escursioni termiche. Il riscontro sperimentale a tale riguardo indica che tali sensori possono essere utilizzati con tranquillità per registrare deformazioni e spostamenti senza risentire delle variazioni delle condizioni termiche di operatività. In particolare, anche in condizioni di brusca variazione termica, la sperimentazione condotta testimonia la pronta affidabilità del sensore alla nuova temperatura. Il presente lavoro conferma che l adozione del sistema di monitoraggio con sensori a fibra ottica può configurarsi come un efficace strumento per gli operatori del settore, al fine di valutare la consistenza statica e dinamica di edifici esistenti e costituire un potente mezzo per il controllo delle nuove costruzioni, nell arco temporale della vita utile, anche a fronte di variazioni graduali o brusche della temperatura di operatività. BIBLIOGRAFIA [1] UNI EN : Prova sul calcestruzzo indurito:resistenza a flessione dei provini. [2] UNI EN Prova sul calcestruzzo indurito. Confezione e stagionatura dei provini per prove di resistenza. [3] Mario collepardi (2001) - Il nuovo calcestruzzo. [4] Vito Alunno Rossetti (2003) - Il calcestruzzo. Materiali e tecnologia, seconda edizione McGraw-Hill. [5] P.Guidi (1989) Fibre ottiche. Tecnologia e applicazioni F. Muzzio Editore. [6] R. Giacchetti,S. Bufarini,V. D Aria - Il controllo strutturale degli edifici in cemento armato e muratura. [7] Raymond M. Measures (2001) - Structural monitoring with fiber optic technology Academic Press. [8] G. Frigione (1995) -Appunti del corso di scienza e tecnologia dei materiali:tecnologia del calcestruzzo. [9] D. Inaudi, N.Casanova e altri (1999) - SOFO: structural monitorig with fiber optic sensors. [10] D. Inaudi, A.Figini Monitoraggio strutturale dinamico con fibre ottiche. SMARTEC SA [11] AIPND - ASSOCIAZIONE ITALIANA PROVE NON DISTRUTTIVE. Atti del corso Prove non distruttive nel calcestruzzo armato. Laboratorio Dipartimento di Strutture Università degli Studi della Calabria. Arcavacata di Rende (CS) Giugno [12] Malerba P.G. Monitoraggio delle strutture dell ingegneria civile.csim International Centre For Mechanical Sciences Collana di ingegneria strutturale n 9 (1195) [13] Manuale: centralina di acquisizione dati SPIDER 8. [14] [15] 18