SISTEMA IN FIBRA OT DI MONITORAGGIO TTICA SU VIADOTTO

Commenti

Transcript

SISTEMA IN FIBRA OT DI MONITORAGGIO TTICA SU VIADOTTO
SISTEMA DI MONITORAGGIO
IN FIBRA OTTTICA SU VIADOTTO
ACCIAIO O C.A.P.
SISTEMA DI MONITORAGGIO IN FIBRA OTTTICA SU VIADOTTO (ACCIAIO O C.A.P.)
Negli ultimi anni lo sviluppo di sensori in fibra otticca ha visto accrescere enormemente la possibilità di
monitorare in continuo, in svariati campi applicativi, le deformazioni
d
delle strutture. Nel campo dei ponti e dei
viadotti l’utilizzo di un sistema di monitoraggio in fibra ottica consente di verificare il comportamento teorico
dell’opera in fase di esercizio, o laddove il sistema vengaa montato su trave a terra, di seguire l’evoluzione dello
stato deformativo nel corso del varo della strutturaa, segnalare la presenza di eventuali difformità dal
comportamento atteso e, dunque, individuare la zona o le zone di intervento.
Il Sistema
Il sistema prevede ll’utilizzo
utilizzo di una fibra ottica singolo
modo con rivestimento in PVC di tipo “tight” di 900
micron per la misura di deformazione, eventualmente
accoppiata ad una fibra ottica singolo modo di tipo
“loose tube” per la misura di temperatura (opzionale),
da disporre mediante opportuno ancoraggio lungo
l’intera lunghezza della trave.
Per una migliore valutazione dello stato di
deformazione del viadotto è opportuno, dove
possibile, porre in opera almeno due fibre parallele a
diverse quote; in mancanza delle misure parallele la
determinazione della inflessione della travata va fatta
attraverso il modello di Bernoulli che potrebbe essere
inficiato da comportamenti anomali della soletta e del
collegamento travata soletta.
La rispondenza dell’opera realizzata ai modelli di
calcolo e l’efficacia dei connettori trave‐soletta sono
monitorati se si dispone di due sensori di
deformazione paralleli.
Anche in presenza di una sola fibra resta inteso che
questa va disposta lungo la generatrice più eccentrica
possibile rispetto alla linea dei baricentri della sezione
reagente
(teorica),
quindi
all’intradosso
e
all’estradosso della sezione stessa.
La fibra ottica è in grado di leggere sia sforzi di
trazione
i
che
h di compressione,
i
quindi
i di può
ò essere
installata lungo un piano qualsiasi della trave soggetto
a deformazione.
Perché utilizzare un sistema di monitoraggio in fibrra ottica
Rispetto alle tecniche di misura tradizionali che, per quanto complesse, riescono a fornire solamente misure
puntuali
t li di una grandezza
d
(
(usualmente
l
t spostamento)
t
t ) lungo lo
l sviluppo
il
d ll’
dell’opera,
l’ tili
l’utilizzo
di un sistema
it
i
in
fibra ottica presenta il vantaggio di:
9
9
9
9
effettuare una misura continua dello stato deform
mativo della trave o dell’intero viadotto;
avere costi di realizzazione contenuti;
poter effettuare misure in intervalli di tempo moltto ridotti;
avere tempi di restituzione della misura rapidi (con
ntrollo in real‐time della struttura).
2
SISTEMA DI MONITORAGGIO IN FIBRA OTTTICA SU VIADOTTO (ACCIAIO O C.A.P.)
Restituzione dei dati
Mediante l’installazione di una singola fibra ottica di tipo
t
“tight” è possibile ottenere, nell’ipotesi in cui sia
trascurabile ll’effetto
effetto della temperatura (nota: una variaziione di 1
1°C
C dà luogo ad una lettura spuria di strain pari a
20 µε) :
9
profilo di deformazione lungo l’intera fibra
a con risoluzione spaziale minima pari a 20 cm,
range di misura massimo pari a 5 km e sen
nsibilità pari a ±20 µε (± 20 µm/m) *;
9
in un sistema a sensori paralleli di defo
ormazione si ottiene una stima della posizione
dell’asse neutro delle sezioni rette dalla quale
q
è immediato determinare la qualità della
connessione della soletta e della travata
a nei viadotti misti acciaio‐calcestruzzo ovvero
soletta in calcestruzzo ordinario travata in calcestruzzo precompresso;
9
evoluzione della deformazione nel tempo su
s una singola sezione oppure l’intera lunghezza
della fibra, con frequenza di acquisizione deell’ordine di un profilo al minuto *;
9
detezione non q
quantitativa di eventi di def
eformazione
f
veloci con ffrequenza
q
di acquisizione
q
dell’ordine del decimo di secondo e localizzzazione dell’evento lungo la fibra *;
9
individuazione di localizzazioni della defo
ormazione indice di danno localizzato entro la
risoluzione spaziale della misura.
Nella versione che prevede l’utilizzo di due fibre ottiche,, una di tipo “tight” e l’atra di tipo “loose”, il sistema è in
grado di fornire:
9
profilo di deformazione lungo l’intera fibra con risoluzione spaziale minima pari a 20 cm,
range di misura massimo pari a 5 km e sen
nsibilità pari a ±20 µε (± 20 µm/m) *;
9
in un sistema a sensori paralleli di defo
ormazione si ottiene una stima della posizione
dell’asse neutro delle sezioni rette dalla quale
q
è immediato determinare la qualità della
connessione della soletta e della travata
a nei viadotti misti acciaio‐calcestruzzo ovvero
soletta in calcestruzzo ordinario travata in calcestruzzo precompresso;
9
a con risoluzione spaziale minima pari a 20 cm,
profilo di temperatura lungo l’intera fibra
range di misura massimo pari a 5 km e sen
nsibilità pari a ±1 °C *;
9
evoluzione della deformazione e tempera
atura nel tempo su una singola sezione oppure
l’intera lunghezza della fibra, con frequeenza di acquisizione dell’ordine di un profilo al
minuto *;
9
detezione non quantitativa di eventi di deeformazione o temperatura veloci con frequenza
di acquisizione dell’ordine del decimo dii secondo e localizzazione dell’evento lungo la
fibra *;
9
individuazione di localizzazioni della defo
ormazione indice di danno localizzato entro la
risoluzione spaziale della misura.
* durata di acquisizione, risoluzione spaziale e range di misura sonoo quantità correlate: per specifiche esigenze contattare DIMMS.
3
SISTEMA DI MONITORAGGIO IN FIBRA OTTTICA SU VIADOTTO (ACCIAIO O C.A.P.)
Esempio di misura distribuita di deformazione ottenuta mediante fibra ottica incollata lungo la faccia
superiore della trave a sbalzo
300
Compressed fiber
200
[μ ε]
0
S t ra in
100
-100
Load= 50kg
Load= 75kg
Load= 100k g
Load= 125k g
Load= 150k g
L d 175k g
Load=
Load= 200k g
-200
-300
-400
0
0.5
1
1.5
2
2.5
P os ition [m ]
3
3.5
Tensed fiber
4
Esempio di misure distribuite di deformazione ottenutee mediante fibra ottica incollata lungo due generatrici
parallele della trave appoggiata, una a quota inferiore del
d piano neutro per misure di sforzi di trazione, e una a
quota superiore del piano neutro per misure di sforzi di co
ompressione, al variare del carico applicato.
Asse neutro teorico εs
Indice dello scorrimento
Asse neutro ricavato dalla misura
Deformazione misurata
h
εi
Momento dalla misura
M=EI(εi‐εs)/h
Mi
Misura della posizione dell’asse neutro delle sezioni rette d ll
ii
d ll’
t d ll
i i tt mediante sistema a sensori paralleli di deformazione
di t i t
i
ll li di d f
i
4
SISTEMA DI MONITORAGGIO IN FIBRA OTTTICA SU VIADOTTO (ACCIAIO O C.A.P.)
Metodologia
La procedura prevede l’impiego di fibra ottica con rivvestimento in PVC di tipo “tight” di 900 micron per il
monitoraggio
gg della misura di deformazione e di tipo
p “loo
ose tube” ((opzionale)
p
)p
per il monitoraggio
gg della misura di
temperatura. L’operazione consisterà inoltre nel conneettorizzare FC/APC i due spezzoni di fibre dopo averla
applicata ed incollata con adesivo epossidico bi‐com
mponente sull’elemento da monitorare. L’operazione
terminerà con la formazione di un pozzetto a protezio
one del tratto libero di fibra dal quale si otterranno le
informazioni di lettura.
Tempistica
Il tempo di installazione dipende fortemente dalla modalità
m
di installazione, che cambia a seconda della
posizione della trave: a terra o montata in opera. A tale tempo va sommato quello necessario alla saldatura dei
due capi della fibra incollata, dotati di connettori FC/APC
C e quello relativo al collegamento della fibra di sensing
alla centralina di lettura. Ultimate le suddette fasi, se il livello di attenuazione risulta accettabile si passa ad
acquisire la traccia di riferimento lungo ciascuna fibra installata;
i
tale operazione si rende necessarie al fine di
compensare
p
le successive letture di temperatura/defo
p
/ ormazioni dalle deformazioni dovute all’incollaggio.
gg Il
sistema sarà completato con il recapito e l’alloggio finalee dei cavi in un pozzetto di protezione ed ispezione
Oneri a carico del Committente
A carico del Committente sarà l’individuazione e la custodia
c
sul cantiere di un punto sicuro e facilmente
accessibile come luogo di ubicazione delle estremità dellla fibra.
Il Committente
C
i
provvederà
d à a fornire
f i il materiale
i l e la
l maanodopera
d
occorrente alla
ll formazione
f
i
di un pozzetto di
protezione dell’estremità della fibra.
Nel caso di montaggio della fibra in posizioni non acccessibili ordinariamente, il Committente provvederà a
rendere raggiungibili i punti di allocazione della fibra ancche mediante l’utilizzo dei propri mezzi d’opera utili allo
scopo.
In collaborazione con:
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione ‐ DII
Centro Interdipartimentale di Ricerca in Ingeg
gneria Ambientale ‐ CIRIAM
Seconda Università di Napoli ‐ SUN
Seconda Università di Napoli 5
MINISTERO DELLE INFRASTRUTTURE ITALIANO
a
L. 1086/71
Laboratorio calcestruzzo e acciaio - art. 59 D.P.R. 380/01,, art.20
Laboratorio terre e rocce - art.59 D.P.R. 380/01
1
Indagini geognostiche e prove in sito – art.59 D.P.R. 380/01
LABORATORI AUTORIZZATI DAL
MINISTERO DEI TRASPORTI - ROMANIA
AZIENDA CERTIFICATA E
E.N.I.
N I - SAIPEM
UNI EN ISO 9001:2008
UNI EN ISO 14001:2004
OHSAS 18001:2007
LABORATORIO ASSOCIATO A.L.G.I.
AZIENDA ASSOCIATA A CONFINDUSTRIA
SEDE LEGALE
C.da Archi, 14/G
83100 Avellino
It l
Italy
LABORATORI
Area A.S.I. Avellino
Via Campo di Fiume, 13
83030 M
Montefredane
t f d
(AV)
Italy
BRACH IN ITALIA
Via D. Bertolotti, 7
10121 Torino
It l
Italy
BRACH INTERNAZIONALI
Str. Ion Campineanu, 11
Sector 1 – 0010031
B
Bucuresti
ti
Romania
Tel: +39 0825 24353 | +39 0825 607141 | Fax: +39 08
825 248705 | www.dimms.it | [email protected]

Documenti analoghi