Deformazioni e spostamenti
Variazioni di forma e posizione degli elementi strutturali nel tempo.
Guida tecnica · Pillar page
Monitoraggio strutturale e SHM: sistemi, sensori e interpretazione del dato
Osservare nel tempo il comportamento di strutture e infrastrutture per trasformare misure, variazioni e vibrazioni in informazioni utili alla decisione.
Il monitoraggio strutturale non è una singola tecnica di prova: è un sistema organizzato per osservare nel tempo il comportamento di una struttura, attraverso sensori, acquisizione, elaborazione e interpretazione. A differenza di un'indagine diagnostica puntuale, che fotografa una condizione, il monitoraggio costruisce una serie temporale.
«Una campagna diagnostica fotografa una condizione. Il monitoraggio costruisce una serie temporale e consente di osservare evoluzione, variazioni e risposta della struttura.»
Perché monitorare una struttura
Molte domande gestionali non possono trovare risposta in una singola ispezione: una fessura è stabile o in evoluzione? Come risponde un impalcato al traffico? Come varia il comportamento di un edificio storico nel tempo?
Il monitoraggio strutturale (SHM — Structural Health Monitoring) risponde a queste domande osservando grandezze significative in modo continuativo o ripetuto, e trasformando le misure in informazioni interpretabili.
- Verificare l'evoluzione di un fenomeno osservato
- Controllare la risposta della struttura a carichi e condizioni operative
- Supportare le decisioni di manutenzione e gestione
- Caratterizzare il comportamento dinamico dell'opera
Struttura
Grandezza da osservare
Sensori
Acquisizione
Analisi
Interpretazione
Decisione
Cosa può essere monitorato
Le grandezze da osservare si scelgono in funzione della domanda: non si monitora "tutto", ma ciò che è significativo per la decisione.
Fessure
Apertura ed evoluzione delle lesioni, con estensimetri e fessurimetri.
Inclinazioni e rotazioni
Rotazioni di elementi e appoggi, controllate con clinometri e inclinometri.
Vibrazioni e risposta dinamica
Accelerazioni, frequenze proprie e forme modali della struttura.
Parametri ambientali
Quando pertinenti, grandezze ambientali utili a interpretare correttamente il dato strutturale.
Altre grandezze strutturali
Ulteriori parametri definiti in funzione della specifica domanda di monitoraggio.
Monitoraggio statico e dinamico
La scelta tra osservazione statica e dinamica dipende dalla domanda diagnostica e gestionale: seguono fenomeni diversi e utilizzano sensori diversi.
Statico
Evoluzione lenta nel tempo
Segue fenomeni che evolvono lentamente: deformazioni, spostamenti, rotazioni, apertura delle fessure. Utilizza sensori come clinometri, estensimetri e fessurimetri, con acquisizioni distribuite nel tempo.
DeformazioniSpostamentiRotazioniFessure
Dinamico
Risposta alle vibrazioni
Osserva come la struttura vibra: accelerazioni, frequenze proprie e forme modali. Utilizza accelerometri e consente l'identificazione della risposta dinamica dell'opera.
VibrazioniAccelerazioniFrequenze proprieForme modali
Dal sensore al dato: come si costruisce un monitoraggio
Un sistema di monitoraggio efficace nasce dalla domanda, non dalla strumentazione disponibile.
01
Definizione dell'obiettivo
La domanda gestionale o diagnostica a cui il monitoraggio deve rispondere.
02
Scelta delle grandezze
Identificazione dei parametri realmente significativi per l'obiettivo.
03
Scelta dei sensori
Sensoristica coerente con le grandezze, la struttura e le condizioni operative.
04
Installazione
Posa in opera e configurazione del sistema di acquisizione.
05
Acquisizione e gestione dati
Raccolta e controllo delle misure nel tempo.
06
Elaborazione e interpretazione
Analisi delle serie temporali e lettura tecnica dei risultati.
07
Restituzione
Report, elaborati e soglie di attenzione definite con il cliente.
Identificazione dinamica
Analisi modale e identificazione dinamica
Ogni struttura vibra in modo caratteristico: le frequenze proprie e le forme modali descrivono il suo comportamento dinamico. L'analisi modale consente di identificarle a partire dalle vibrazioni misurate, anche in condizioni operative (OMA — Operational Modal Analysis, con tecniche come l'OMA-SSI).
I parametri identificati possono essere confrontati con un modello numerico (FEM) per calibrarlo, oppure seguiti nel tempo per osservare variazioni del comportamento dinamico.
- Frequenze proprie della struttura
- Forme modali e smorzamenti
- Identificazione dinamica in condizioni operative (OMA-SSI)
- Confronto e calibrazione con modelli numerici, quando pertinente
Casi e applicazioni
Esempi reali di domande diverse a cui il monitoraggio può rispondere, dalle esperienze documentate di Novatest Engineering.
Monitoraggio dalla fase costruttiva
Sensore integrato nell'armatura prima del getto: seguire lo stato tensionale dell'elemento fin dalla costruzione.
Controllo di rotazioni e spostamenti
Clinometro e centralina di acquisizione per seguire nel tempo rotazioni e spostamenti della struttura.
Evoluzione delle lesioni
Estensimetro/fessurimetro elettronico per verificare se una fessura è stabile o in evoluzione.
Risposta dinamica di un impalcato
Analisi modale operazionale (OMA-SSI) con Artemis: identificazione di frequenze e forme modali di un impalcato di ponte.
Calibrazione di un modello numerico
Analisi modale FEM con Midas su torre storica: confronto tra frequenze misurate e modello numerico.
Controlli non distruttivi
Conoscenza puntuale
Le indagini CND restituiscono informazioni su materiali, geometria interna e anomalie in un determinato momento: sono la fotografia dello stato dell'opera.
Monitoraggio strutturale · SHM
Evoluzione temporale
Il monitoraggio osserva il comportamento nel tempo: serie temporali di grandezze significative, per seguire evoluzione e risposta della struttura.
Diagnostica e monitoraggio non sono la stessa cosa, ma possono essere utilizzati insieme quando la domanda lo richiede.
Un'indagine diagnostica può motivare un monitoraggio; i dati del monitoraggio possono indirizzare nuove indagini puntuali.
Approfondimenti del cluster
Approfondimenti sul monitoraggio strutturale
Guide dedicate ai principali ambiti del monitoraggio strutturale.
Analisi modale e identificazione dinamica
Frequenze proprie, forme modali e risposta dinamica delle strutture.
Monitoraggio statico
Deformazioni, spostamenti, rotazioni ed evoluzione delle lesioni nel tempo.
Monitoraggio dinamico
Vibrazioni, accelerazioni e identificazione della risposta dinamica.
Reti di sensori e SHM
Progettazione del sistema di sensori, acquisizione e gestione del dato.
L'approccio Novatest Engineering
Novatest progetta e gestisce sistemi di monitoraggio strutturale end-to-end, dalla consulenza iniziale all'interpretazione del dato: ogni sistema nasce dalla domanda gestionale del cliente.
01
Domanda gestionale
Che cosa occorre sapere, e perché.
02
Definizione delle grandezze
I parametri significativi per rispondere alla domanda.
03
Progettazione del sistema
Sensori, acquisizione e configurazione coerenti con l'opera.
04
Installazione e acquisizione
Posa in campo e raccolta delle misure.
05
Elaborazione
Analisi delle serie temporali e dei parametri dinamici.
06
Interpretazione
Lettura tecnica dei risultati nel contesto dell'opera.
07
Supporto decisionale
Report, elaborati e affiancamento nelle scelte di gestione.
Domande frequenti
- Che differenza c'è tra monitoraggio strutturale e controlli non distruttivi?
- I controlli non distruttivi (CND) sono indagini puntuali che fotografano la condizione di un elemento in un determinato momento: geometria interna, materiali, anomalie. Il monitoraggio strutturale osserva invece l'evoluzione nel tempo di grandezze come deformazioni, spostamenti, fessure e vibrazioni, costruendo una serie temporale del comportamento della struttura.
- Che cosa significa SHM?
- SHM è l'acronimo di Structural Health Monitoring: un sistema organizzato di sensori, acquisizione dati, elaborazione e interpretazione che consente di seguire nel tempo lo stato e il comportamento di una struttura, supportando le decisioni gestionali e di manutenzione.
- Quali grandezze possono essere monitorate?
- A seconda della domanda diagnostica e gestionale: deformazioni e spostamenti, apertura ed evoluzione delle fessure, inclinazioni e rotazioni, vibrazioni e risposta dinamica, e quando pertinente parametri ambientali. La scelta delle grandezze è il primo passo della progettazione del sistema di monitoraggio.
- Qual è la differenza tra monitoraggio statico e dinamico?
- Il monitoraggio statico segue fenomeni lenti: deformazioni, spostamenti, rotazioni, evoluzione delle lesioni. Il monitoraggio dinamico osserva la risposta della struttura alle vibrazioni: accelerazioni, frequenze proprie e forme modali. La scelta dipende dalla domanda a cui il monitoraggio deve rispondere.
- A cosa serve l'analisi modale?
- L'analisi modale consente di identificare le frequenze proprie e le forme modali di una struttura, cioè il suo modo caratteristico di vibrare. È utilizzata per caratterizzare il comportamento dinamico, valutare variazioni nel tempo e calibrare modelli numerici di calcolo quando pertinente.
Devi monitorare nel tempo una struttura o un'infrastruttura?
La progettazione di un sistema di monitoraggio parte dalla domanda a cui deve rispondere. I tecnici Novatest possono supportarti nella definizione delle grandezze, dei sensori e della strategia di acquisizione più efficaci.