Como sensores de fibra ótica são usados na reconstrução de uma igreja destruída por um terremoto

L'Aquila é uma antiga cidade no centro da Itália com uma rica herança cultural: construções barrocas e renascentistas e igrejas enchem as ruas do centro histórico da cidade. Aproximadamente 70.000 pessoas vivem na cidade. E ainda assim a cidade não se tornou conhecida por sua arquitetura ou a paisagem das vizinhas Montanhas dos Apeninos, mas sim por uma catástrofe.

Em 2009, um terremoto atingiu a região e destruiu inúmeras construções, incluindo residências e marcos históricos. A igreja do seculo XVIII de Santa Maria del Suffragio se tornou o símbolo deste terremoto. A rachadura de sua cúpula foi divulgada pelos noticiários e ficou estampada na memória de muitas pessoas.

Church of Santa Maria del Suffragio 2010 by Ra Boe / Wikipedia
A Igreja de Santa Maria del Suffragio em 2010. Foto: Ra Boe / Wikipedia // Licença: CC by-sa 3.0*
 

Reconstrução e reforço

Fig. 1 - Esquema de Elevação da Instrumentação
Fig. 2 - Planta do esquema de instrumentação

Sete anos se passaram desde o ocorrido. A igreja de Santa Maria del Suffragio foi uma das primeiras construções históricas a ser parcialmente restaurada. O uso de suportes provisórios permitiram sua abertura parcial ao público um ano depois da tragédia. A reconstrução total da igreja iniciou-se em 2013 e ainda está sendo realizada. O terremoto não apenas causou a rachadura de sua cúpula, mas também resultou em deficiências estruturais por toda a construção.

A estrutura não está apenas sendo reconstruída, mas também está sendo sismicamente reforçada para garantir a estabilidade e segurança deste importante marco para as futuras gerações. A fim de monitorar de forma contínua e controlar o comportamento estrutural, os reforços estão sendo testados pela I.A.T. Ingegneria A&T e pela Earth System, empresas italianas especializadas em medições e monitoramentos geotécnico, ambiental e estrutural. A tecnologia de medição ótica da HBM FiberSensing realiza o monitoramento de deformações e de temperatura nos tirantes pré-tensionados usados para reforço (veja fig. 1 e 2 - esquema de instalação).

Medindo deformação e temperatura ao mesmo tempo

O sensores baseados na Rede de Bragg (FBG) foram colados nos tirantes Dywidag 32WR (fig. 3) para medir deformação e temperatura ao mesmo tempo. Cada haste do conector inclui uma matriz que consiste em dois senores FBGs próximos um do outro: um para deformação e outro para compensação térmica. Quando calibrados, os sensores de compensação térmica fornecem valores absolutos de temperatura. Para facilitar s instalação no local, os sensores foram projetados para serem pré-instalados nas instalações da HBM FiberSensing e então, transportados para o local.

O uso de separadores óticos pôde simplificar a instalação no local do sistema e otimizar a capacidade do interrogator. Uma vez que as matrizes FBGs mencionadas acima são terminais (significa que podem ser conectadas apenas de um lado), separadores óticos são usados para combinar os sinais provenientes de várias matrizes de sensores FBG em um canal ótico. Os separadores usados neste caso permitem multiplexagem de 1x4 ou 1x8 (veja o exemplo na fig. 4).

Fig. 3 - Esquema de Barras Instrumentadas (Posições ST)
Fig. 4 - Divisor Ótico 1x4
Acopladores para tirante Dywidag 32WR
Instalação dos sensores FBG
Sensores finalizados
Embalagem do sensor

Acesso remoto aos dados

Fig. 5 - Interface do software BraggMONITOR Industrial
BraggMETER SI Industrial (Padrão Rack 19")

O interrogator BraggMETER capta dados de todos os diferentes canais óticos simultaneamente a uma taxa de uma amostra por segundo (S/s). O interrogador em rack 19" usado possui oito canais óticos. Os BraggMETERs Industriais FS22 são conectados a um computador padrão por cabo Ethernet e controlado pelo software BraggMONITOR da HBM FiberSensing (fig. 5), bem como por comando SCPI ou via catman®.

O fato do interrogator estático poder operar como um equipamento autônomo (stand alone) e armazenar dados internamente veio de encontro com esta aplicação: O interrogator foi conectado a um roteador 3G e, portanto, nenhum computador foi necessário no local. Os dados puderam ser acessados remotamente no conforto do escritório através de um computador.


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*Foto: Ra Boe / Wikipedia // Licença: CC by-sa 3.0