Come vengono utilizzati i sensori a fibra ottica nella ricostruzione di una chiesa distrutta in un terremoto

L'Aquila è un’antica città dell’Italia centrale con una ricchissima eredità culturale. Le strade del centro storico pullulano di chiese ed edifici barocchi e rinascimentali. Nonostante abbia una popolazione di circa 70.000 abitanti, non è diventata famosa a livello internazionale per la sua architettura o per i paesaggi degli Appennini che la circondano, ma per una tragedia.

Nel 2009, l’intera regione è stata colpita da un terremoto e molti edifici, tra cui abitazioni e monumenti storici, sono andati distrutti. La chiesa di Santa Maria del Suffragio (XIX secolo) è diventata il simbolo del terremoto.

Church of Santa Maria del Suffragio 2010 by Ra Boe / Wikipedia

Ricostruzione e rinforzi

Sono passati sette anni da allora e la chiesa di Santa Maria del Suffragio è stato uno dei primi monumenti ad essere parzialmente restaurato. L’impiego di supporti provvisori ha permesso che venisse parzialmente aperta al pubblico già un anno dopo la tragedia. I lavori di ricostruzione veri e propri della chiesa sono iniziati nel 2013 e sono ancora in corso. Il terremoto non ha provocato solamente il crollo della cupola, ma anche delle carenze strutturali nel resto dell’edificio.

Attualmente, oltre alla ricostruzione della struttura, sono in corso anche interventi di rinforzo antisismico per garantire la stabilità e la sicurezza future di questo importante monumento storico. Per monitorare e controllare in maniera continua il comportamento della struttura, le opere di rinforzo sono sottoposte a verifiche da parte di I.A.T. Ingegneria A&T e Earth System, società che si occupano di misurazioni per il monitoraggio geotecnico, ambientale e strutturale. La tecnologia di misurazione di HBM FiberSensing supporta il monitoraggio di deformazioni e temperature nei tiranti pre-deformati utilizzati per i rinforzi (vedi figure 1 & 2 per il piano dell’installazione).

Misura contemporanea di deformazione e temperatura

I sensori a fibra ottica a reticolo di Bragg (FBG) sono stati incollati ai tiranti Dywidag 32WR (Figura 3) per misurare deformazione e temperatura contemporaneamente. Ogni connettore include una serie costituita da due FBG semplici, uno per le deformazioni e uno per la compensazione termica. Dopo essere stati opportunamente tarati, i sensori per la compensazione termica forniscono valori di temperatura assoluti. Per semplificare le operazioni in sito, i sensori sono stati progettati in modo da poter essere pre-installati presso le sedi di HBM FiberSensing e poi trasportati in sito.

L’uso di ripartitori ottici rende più semplice l’installazione del sistema e consente di ottimizzare la capacità dell’interrogatore. Poiché le serie di FBG descritte in precedenza sono terminali (ossia connesse da un solo lato), vengono utilizzati dei ripartitori ottici per combinare i segnali di più serie di FBG in un unico canale ottico. I ripartitori utilizzati in questo caso consentono un multiplexing 1x4 o 1x8 (v. esempio in Figura 4).

Accesso remoto ai dati

L’interrogatore BraggMETER acquisisce tutti i diversi canali ottici contemporaneamente alla velocità di un campione al secondo (S/s). L’unità a 19” montabile su rack utilizzata dispone di otto canali ottici. Il BraggMETER industriale FS22 può essere collegato a un computer standard tramite cavo Ethernet e controllato dal software BraggMONITOR di HBM FiberSensing (Figura 5), tramite comandi SCPI o via catman®.

Il fatto che l’interrogatore statico possa funzionare come dispositivo stand-alone e archiviare i dati internamente lo rende particolarmente adatto per questa applicazione. In questo caso l’interrogatore è stato collegato a un router 3G per cui non è stato necessario disporre di un computer in sito. L’accesso ai dati può avvenire in modalità remota anche dall’ufficio tramite il laptop del tecnico incaricato.