Modello Operativo Pozzuoli: Monitoraggio Dinamico mediante accelerometri di fabbricati Campione a Pozzuoli (NA)
Il Comune di Pozzuoli[1] ha affidato al Laboratorio EDILTEST S.r.l.[2] l’attuazione di un “Modello Operativo Pozzuoli” di monitoraggio di Edifici Campione a supporto della gestione delle attività di controllo e monitoraggio del costruito nel Comune, area soggetta a lenta deformazione del suolo nota con il nome di bradisismo, con l’obiettivo di implementare una procedura di controllo e stima dell’evoluzione delle condizioni di danneggiamento del costruito ai fenomeni sismici associati al bradisismo. Lo sviluppo e l’implementazione del Modello Operativo, condotti con la consulenza scientifica del Prof. Luigi Petti[3], prevede un approccio multi scalare e multilivello che si basa sul Monitoraggio Dinamico di Edifici Campione descritti da Modelli Digitali in ambiente usBIM.geotwin. La fase iniziale prevede il monitoraggio dei primi tre edifici con reti accelerometriche basate su tecnologia Dewesoft[4]. Il monitoraggio, a richiesta ovvero attivabile su trigger (ovvero in condizioni sismiche), consentirà di controllare l’evoluzione dei parametri principali del comportamento dinamico, tra cui frequenze principali di vibrazione e forme modali, oltre che supportare e tarare la costruzione di Modelli Digitali per lo sviluppo di Digital Twin.
L’acquisizione di dati sul comportamento delle costruzioni esistenti in esercizio e sotto azioni sollecitanti – con particolare attenzione agli eventi sismici – rappresenta un’opportunità sempre più attuale e strategica. La conoscenza approfondita della risposta strutturale di queste costruzioni può essere efficacemente perseguita attraverso sistemi di monitoraggio strutturale (SHM – Structural Health Monitoring), che si basano sull’integrazione di reti di sensori distribuiti, sistemi di acquisizione e archiviazione dati, infrastrutture per la trasmissione delle informazioni – anche verso piattaforme di elaborazione remote – e procedure software avanzate per l’analisi, la diagnosi e l’interpretazione delle misure [5,6,7].
L’evoluzione normativa, che ha introdotto concetti fondamentali quali la vita nominale, le classi d’uso e prescrizioni specifiche per determinate tipologie di opere, sottolinea l’importanza di una conoscenza continua e documentata della “vita” della costruzione. In quest’ottica, il monitoraggio rappresenta uno strumento essenziale per rilevare nel tempo le condizioni statiche, dinamiche e ambientali cui la struttura è soggetta. Ciò è tanto più importante in contesti complessi quali l’Area Flegrea, dove è in atto da tempo un fenomeno bradisismico che determina continui risentimenti sismici.
Come chiaramente evidenziato dalle norme e dalle linee guida di settore, gli obiettivi principali del monitoraggio del costruito possono consentire:
1. Miglioramento della conoscenza del comportamento strutturale: attraverso la correlazione diretta tra azioni agenti, stati deformativi e modelli di calcolo impiegati nella progettazione, è possibile affinare le previsioni tecniche e aumentare l’affidabilità delle analisi strutturali;
2. Rilevamento tempestivo di anomalie: il monitoraggio continuo permette di individuare segnali precoci di degrado strutturale, sia per effetto di fenomeni ciclici (es. fatica dei materiali), sia a seguito di eventi eccezionali come terremoti, impatti ambientali o sollecitazioni antropiche;
3. Supporto alla gestione e manutenzione delle opere: i dati ottenuti offrono una base solida per prendere decisioni informate nella gestione delle costruzioni, programmando interventi di manutenzione predittiva o straordinaria in modo più efficiente.
L’obiettivo del Modello Operativo Pozzuoli è consentire una stima speditiva dell’evoluzione del danneggiamento in conseguenza dei numerosi fenomeni sismici connessi al bradisismo in atto, analizzando l’evoluzione dei principali parametri che descrivono la risposta dinamica degli edifici e confrontando la domanda sismica in termini di accelerazione alla base con la resistenza degli stessi in accordo alle NTC2018.
La conoscenza approfondita del comportamento strutturale rappresenta purtuttavia anche un aspetto cruciale per una valutazione affidabile della sicurezza delle costruzioni esistenti. In particolare, l’acquisizione di dati reali mediante il monitoraggio può consentire di:
– Ridurre le incertezze legate ai modelli strutturali, spesso basati su ipotesi semplificate o su informazioni incomplete relative ai materiali, ai dettagli costruttivi e alle condizioni al contorno;
– Correlare direttamente le azioni agenti (carichi statici, dinamici, ambientali) con la risposta reale della struttura (deformazioni, spostamenti, accelerazioni), verificando l’adeguatezza delle assunzioni progettuali e dei modelli analitici utilizzati;
– Ricalibrare i parametri meccanici attraverso l’uso di modelli aggiornati, supportati da dati misurati in situ, permettendo analisi più coerenti con il comportamento effettivo dell’opera;
– Valutare la capacità resistente residua sulla base della risposta osservata nel tempo, considerando anche eventuali modifiche, degradi o interventi che abbiano alterato le caratteristiche strutturali originarie.
In definitiva, un approccio siffatto consente di superare la logica puramente teorica e normativa, avvicinandosi a una verifica prestazionale basata sull’evidenza, che integra modellazione numerica e misure sperimentali. In un’area dove le costruzioni sono soggette a ripetute sollecitazioni cicliche dovute al bradisismo, la capacità di intercettare variazioni anche minime nella risposta strutturale è essenziale per valutare l’impatto degli eventi in atto sulla sicurezza delle costruzioni.
Nel caso del di Pozzuoli, i dati raccolti e le informazioni elaborate sono rese disponibili quasi in real time al Comune grazie all’implantazione di una piattaforma usBIM.geotwin. In questo modo l’incremento di conoscenza, oltre a rappresentare un supporto per il Comune di Pozzuoli nelle fasi di gestione dei fenomeni in atto, costituisce una base informativa continua che può essere integrata nei sistemi di asset management per:
– Pianificare interventi di manutenzione predittiva, riducendo costi e rischi rispetto a una gestione reattiva;
– Prioritizzare le risorse in funzione del reale stato di sollecitazione e degrado delle costruzioni;
– Documentare l’evoluzione del comportamento strutturale nel tempo, anche in relazione a eventi ambientali estremi;
– Supportare le decisioni strategiche degli enti locali in merito a evacuazioni, chiusure, messe in sicurezza o consolidamenti, basandosi su evidenze tecniche oggettive.
Le reti di monitoraggio implementate sugli Edifici Campione sono state sviluppate adottando la piattaforma Dewesoft, soluzione integrata per l’acquisizione, l’analisi e la gestione dei dati strutturali e ambientali in tempo reale. In particolare, sono state scelte tecnologie robuste, che prevedono l’impiego di sensori calibrati a bassissimo rumore, di norma utilizzati in ambienti industriali complessi, con capacità di espansione e riconfigurazione immediata, in caso di evoluzioni delle condizioni di fatto.
La catena di acquisizione Dewesoft garantisce la sincronizzazione dei dati al microsecondo, assicurando un’elevata accuratezza dei segnali generati da tutti i canali. Ogni unità è, inoltre, certificata per operare in ambienti con elevato disturbo elettromagnetico e in contesti in cui è richiesta una elevata robustezza ed affidabilità, rendendola ideale per applicazioni critiche come i settori ferroviario, industriale ed aerospaziale, dove l’affidabilità del segnale è fondamentale.
La piattaforma usBIM.geotwin è stata configurata per offrire un ambiente di Condivisione Dati (ACDat) per la gestione digitale dei dati e delle informazioni elaborate, che consente di pubblicare e condividere dati e documenti in conformità con le norme di settore. In tal modo, è possibile la gestione dei Digital Twin, grazie ad una tecnologia che si basa su un’integrazione dinamica e bidirezionale tra il sistema openBIM® e quello GIS. In particolare, la piattaforma integra dinamicamente modelli e processi openBIM® con mappe, scene e funzioni GIS (ArcGIS® di Esri) per costruire e gestire Digital Twin Geospaziali senza limiti dimensionali. Inoltre, il sistema offre un ambiente unificato in cui vedere i singoli oggetti di analisi in un contesto geospaziale dettagliato, integrando la piattaforma di gestione openBIM in modo trasparente al GIS, senza importazione di dati. È possibile gestisci modelli IFC/openBIM®, BIM/3D, nuvole di punti, mesh texturizzate, etc. geolocalizzati e integrati con il GIS.
Il Modello Operativo Pozzuoli è stato pensato per arricchire il GIS di informazioni geometriche e dati (BIM, IoT, FM, etc.) di edifici e infrastrutture per una rappresentazione digitale completa dell’ambiente costruito.
Riferimenti
[1] Il Comune di Pozzuoli, sotto la guida del Sindaco, ing. Luigi Manzoni, ha formalmente avviato e promosso il “Modello Operativo Pozzuoli”. La responsabilità primaria per la gestione strategica e il coordinamento esecutivo di questa iniziativa civica è stata attribuita agli uffici diretti dal Dirigente arch. Agostino di Lorenzo, il quale si avvale del contributo professionale di un team interno qualificato, composto dalla dott.ssa Maria Cristina Gioia, dalla dott.ssa Vittoria Scotto Rosato e dall’arch. Nicola Manzo.
[2] Il Laboratorio EDIL-TEST S.r.l., www.ediltest.it è uno dei primi Laboratori Autorizzati dal Ministero dei Lavori Pubblici ai sensi dell’art. 20 della Legge 1086/71, si costituisce nel 1977 e attualmente dotato di concessione ministeriale secondo l’articolo 59 del DPR 380/2001 e autorizzazione secondo la Circolare 633/STC del 03/12/2019. Il Laboratorio negli anni ha già prestato i propri servizi per opere pubbliche di interesse nazionale, Colosseo, Certosa di Padula, Basilica di S. Francesco D’Assisi, Chiesa di S. Anna di Pietrelcina, Certosa di San Giacomo a Capri, Torri Morandi di Messina, Tribunale dell’Aquila, Viadotto Rio Faldo e Rio Gamberi (Autostrade per l’Italia).
[3] Il prof. Luigi Petti, docente presso l’Università degli Studi di Salerno https://docenti.unisa.it/004657/home, insegna, tra l’altro, MONITORAGGIO E ISPEZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI. È responsabile di numerose attività di ricerca e/o servizi per la sorveglianza, il monitoraggio, l’AUDIT e l’analisi di rischio di strutture e sistemi complessi, quali SS691, Raccordo Autostradale RA02, Autostrada A3, Tangenziale di Napoli, Parchi Archeologici di Paestum e Velia, Parco Archeologico di Pompei, Centro storico di Palermo, Area Porta Ovest Salerno, oltre che dell’analisi di strutture complesse quali, ad esempio, le componenti DIVERTORE del progetto DEMO (EUROFUSION). Partecipa ai lavori del gruppo di lavoro UNI/CT 021/GL08 “Monitoraggio delle strutture”. www.lacelab.net
[4] Dewesoft è una società che fornisce strumenti di misura e testing la cui sede madre si trova in Slovenia, https://dewesoft.com/it. Progettazione, realizzazione e testing vengono svolti direttamente in casa madre; la taratura dei sistemi viene svolta dai laboratori interni certificati secondo gli standard ISO 9001 e ISO 17025. I campi di applicazione principali sono l’industriale, l’automobilistico, l’aerospaziale, l’acustico, il civile e l’elettrico. La strumentazione plug and play offre la possibilità di creare sistemi di analisi complessi, ma allo stesso tempo facili da configurare, con un’elevata accuratezza e precisione ed il software di acquisizione può essere impiegato per l’analisi del dato in “tempo reale” o in post acquisizione.
[5] Petti, L.; Lupo, C.; De Gaetano, C.M. A “Methodological Framework for Bridge Surveillance”. Appl. Sci. 2023, 13, 4975. https://doi.org/10.3390/app13084975
[6] Zuchtriegel, G.; Petti, L.; Calvanese, V.; De Gaetano C.M.; Lupo, C.; Spinosa A.; Zambrano, A., “The Pompeii sustainable management model”, e-Journal Pompei, 2024, https://pompeiisites.org/wp-content/uploads/28_E-Journal-The-Pompeii-sustainable-management-model-2.pdf
[7] Petti, L.; Lupo, C.; D’Angelo, T.; Dallocchio, P.; Guizzetti, D., “An Innovative Monitoring Strategy of Ancient Temples made of An Innovative Monitoring Strategy of Ancient Temples made of Rigid-Block Structures”, Sciencedirect Procedia Structural Integrity 64 (2024) 637–644, 2452-3216 © 2024, ELSEVIER