PON-INSIST
Programma Operativo Nazionale-Sistema di monitoraggio INtelligente per la SIcurezza delle infraSTrutture urbane. Periodo: 2019-2022
Responsabile: Prof. Lidia La Mendola
Obiettivi del progetto e descrizione delle attività
Il progetto PON-INSIST rientra nell’area di specializzazioneSmart, Secure and Inclusive Communities. Il progetto prevede un insieme di attività di ricerca che mira allo sviluppo di sistemi di monitoraggio innovativi per le strutture e le infrastrutture in ambito urbano, in linea con l’espansione delle “smart cities”. L’insieme di queste attività viene condotta attraverso una sinergica cooperazione del partenariato che appartiene a diversi settori scientifici e tecnologici. L’obiettivo è quello di creare le condizioni tecnologiche ideali per garantire, in futuro, la possibilità di valutare lo stato fatto di una struttura ed individuare eventuali cambiamenti nel comportamento strutturale, SHM (Structural Health Monitoring), nonché la possibilità di poter programmare in maniera ottimale gli interventi di manutenzione preventiva e straordinaria da eseguire per le strutture e le infrastrutture esistenti.
Nello specifico, l’unità di ricerca di Palermo si è occupata dello studio e della caratterizzazione di due prototipi di sensori a basso costo, rinominati come sensore ceramico e sensore capacitivo, da impiegare nel monitoraggio strutturale degli edifici in muratura. A tale scopo è stata avviata una campagna di prove sperimentali su elementi strutturali in scala, testati in compressione centrata, sui quali sono stati istallati i due tipi di sensori. I risultati hanno permesso di valutare l’efficacia dei due sistemi nel monitoraggio delle tensioni che si possono sviluppare nelle strutture in muratura di laterizi e calcarenite, sia di nuova costruzione che pre-esistenti.
Nell’ambito dello stesso progetto sono state anche condotte delle prove quasi-statiche su pareti monopiano forate, costituite da tre maschi murari in scala, per consentire la simulazione dei possibili scenari di danno che potrebbero verificarsi nel caso in cui un maschio murario subisse una riduzione della sua capacità portante. A supporto di queste prove sperimentali, sono stati creati dei modelli numerici, in grado di prevedere lo stato di deformazione e di tensione che si sviluppano sugli elementi strutturali. Infine, i dati registrati dai sensori sono stati sottoposti a una fase di post-processamento che ha permesso di confrontarli con i dati registrati dai sistemi di misura tradizionali (comparatori istallati sui campioni e cella di carico). I confronti hanno confermato l’efficacia dei sensori nel monitoraggio dell’andamento delle tensioni che possono svilupparsi in determinati punti della struttura. Infine è prevista un’attività dimostrativa su un caso reale, che prevede l’impiego dei sensori su alcune pareti al fine di verificarne l’efficacia. Per il caso studio verranno elaborati modelli strutturali predittivi delle performance in esercizio, che verranno aggiornati sulla base dei dati letti dai sensori.
Parole chiave
monitoraggio, SHM, muratura
National Operational Programme-Intelligent Monitoring System for Urban Infrastructure Security. Period: 2019-2022.
Coordinator of Research Unit: Prof. Lidia La Mendola
Objectives of the project and description of the activities
The PON-INSIST project includes research topics concerning the development of the Smart, Secure and Inclusive Communities. The project provides research activities aiming to develop innovative monitoring systems for urban structures and infrastructures, promoting the spread of the “Smart City” concept. These activities were carried out through a synergic partnership cooperation between different scientific and technological fields. The goal is to create the conditions to assess the safety conditions of existing buildings and the possibility to identify any changes in the structural behaviour, SHM (Structural Health Monitoring) as well as the possibility to create an optimum maintenance plan for existing structures and infrastructures.
In details, the activities carry out by the research unit of Palermo focus on the employment of two innovative monitoring systems for masonry buildings based on piezoresistive and capacitive, low-cost, stress sensors. An extensive experimental campaign was carried out on small scale masonry samples with stress sensors embedded in mortar joints. Results allow to evaluate the effectiveness of the two stress sensor types in recording pressure variations both in new and existing clay bricks and calcarenite masonry and therefore testing their potential use for SHM applications.
Quasi-static tests were also carried out on small scale walls made of three panels, in order to simulate the possible damage scenarios that could occur when a panel suffers a reduction in its load capacity. Moreover, numerical models were performed in order to simulate the state of deformation (displacements) and tension (stresses) that develop on the masonry elements. In conclusion, data results from capacitive and ceramic stress sensors are compared with data from traditional measurement systems. The comparison between the two measurement systems indicates similar data, with the same trend of the curve.
The project provides also a demonstration activity. The advanced monitoring systems, discussed above, will be applied to some pilot cases in order to validate their effectiveness. Moreover, predictive structural models will be developed in order to evaluate the performance in operation conditions, which will be updated with data recorded by the sensors.
Key words
monitoring, HSM, masonry