INgegnerizzazione di sensori in Fibra Ottica per il Monitoraggio dei rinforzi STrutturali su versAnti instabili

(INMOSTRA)

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Background

Il rischio idrogeologico è una delle principali fonti di perdite economiche per il nostro Paese e provoca ogni anno vittime e danni ingenti. Dal 1966 al 2015, frane e alluvioni hanno provocato la morte di 1948 persone, 3524 feriti e più di 412.000 sfollati. La montagna veneta è da sempre soggetta a grandi eventi franosi e, quasi ogni anno, nuove emergenze si verificano con l’intensificarsi delle piogge autunnali e primaverili, sempre più estreme a causa del cambiamento climatico. In questo contesto, il monitoraggio assume un ruolo primario per adempiere alle prescrizioni di norma e per garantire l’efficacia nel tempo delle opere di rinforzo, spesso realizzate in economia. La proposta progettuale qui presentata persegue l’obiettivo di sviluppare un sistema di monitoraggio innovativo su rinforzi da
applicare squisitamente come rimedio in zone di dissesto idrogeologico e contribuisce quindi anche al tema della lotta agli effetti del cambiamento climatico. In particolare, il progetto appartiene alla Programma Operativo Regionale – Fondo Europeo di Sviluppo Regionale (POR FESR 2014-2020) Regione Veneto, “Incremento dell’attività di innovazione delle imprese” AZIONE 1.1.4 “Sostegno alle attività collaborative di R&S per lo sviluppo di nuove tecnologie sostenibili, di nuovi prodotti e servizi”, ed è fortemente caratterizzato da attività di sviluppo e trasferimento tecnologico.

Scopo

Lo scopo del progetto è l’implementazione di un sistema di sensori in fibra ottica per il monitoraggio distribuito del comportamento meccanico delle opere di rinforzo usate in versanti naturali o scavi, al fine di aumentare la sicurezza delle costruzioni, degli abitati e delle infrastrutture rispetto i fenomeni di dissesti naturali o
indotti dall’azione antropica. Nello specifico, il progetto si pone come obiettivo l’ingegnerizzazione di un sistema di monitoraggio distribuito in fibra ottica di strutture di rinforzo di versanti o di scavi, capace di:
a) essere integrato nelle strutture di rinforzo durante la fase di installazione, così da permettere un collaudo preliminare delle stesse;
b) garantire un monitoraggio continuo nel tempo, anche da remoto, durante la vita dei rinforzi, fornendo informazioni sul reale stato di lavoro degli stessi e sull’efficacia nel mantenere le condizioni di stabilità del pendio al variare delle condizioni ambientali;
c) interfacciarsi e integrarsi ad altri sistemi di sicurezza e/o allertamento.

Metodi

La metodologia di progetto si esplica sulle seguenti attività:
– analisi critica dello stato dell’arte;
– riutilizzo di dati di rilievo pre-esistenti;
– sviluppo hardware, basato su sperimentazione in laboratorio;
– validazione dell’hardware sul campo;
– analisi quantitativa di dati di monitoraggio.
Parte di queste attività confluiscono nel cosiddetto Metodo Osservazionale”, secondo il quale, se la conoscenza del sito e delle condizioni ambientali non è esaustiva, si può
definire una soluzione progettuale compatibile con le conoscenze disponibili, poi aggiustata in fase di realizzazione, laddove i riscontri ambientali ne evidenzino la necessità.

Risultati

Obiettivo finale è quello di integrare i sensori in fibra ottica al sistema di rinforzo di modo che forniscano informazioni accurate sia sulle corrette modalità di installazione (anche ai fini di collaudo del sistema), sia sul loro funzionamento, permettendo di valutare il reale comportamento del sistema durante la realizzazione dello stesso ma anche successivamente e, nell’ottica del Metodo Osservazionale, di fornire informazioni utili a valutare la necessità o meno di ulteriori interventi.

Prodotti

Verranno prodotti diversi rapporti tecnici, relativi alla tecnologia di interrogazione individuata, alle caratteristiche del cavo da integrare nel rinforzo passivo, alla metodologia di integrazione e installazione, alla calibrazione in laboratorio, all’interpretazione dei dati di monitoraggio e al monitoraggio su lungo periodo.
Verranno inoltre presentati i risultati a congressi internazionali e prodotte pubblicazioni su riviste con revisione tra pari.

Conclusioni

I sensori in fibra ottica (FOS) di ultima generazione offrono molti vantaggi rispetto ai sensori tradizionalmente impiegati nel monitoraggio su pendio, quali: elevata risoluzione spaziale e precisione, grande distanza tra luogo di misura e unità di interrogazione, flessibilità di impiego, ingombri ridotti, durabilità, costo contenuto della fibra. Malgrado questo, l’utilizzo dei FOS nel monitoraggio dei pendii è ancora relegato principalmente al solo ambito di ricerca, mancando sensori ottimizzati e commercializzati per queste esigenze. Grazie all’abbinamento delle competenze dell’ingegnere ottico, esperto di FOS, dell’ingegnere geotecnico, esperto di opere di sistemazione e monitoraggio di frane, dei numerici e degli esperti di rilievi in sito, si potranno realizzare dei sistemi di monitoraggio delle opere di stabilizzazione di frane o di sostegno di scavi atti a fornire i dati necessari per studiare in dettaglio il funzionamento delle stesse nel tempo e in relazione alle condizioni meteoriche, valutare le azioni esercitate dagli interventi e verificarne la corrispondenza con i modelli di progetto.