Il monitoraggio dinamico delle infrastrutture con INTERFEROMETRIA RADAR TERRESTRE

In Italia dai 10.000 ai 12.000 ponti devono essere controllati e eventualmente revisionati per evitare situazioni di allarme, dissesti e crolli con conseguenti gravi diseconomie. La gestione delle infrastrutture ha assunto da anni un’importanza sempre maggiore nel settore dell’ingegneria civile e l’impegno di risorse ad essa destinato riveste un’incidenza considerevole nei bilanci di chi gestisce tale patrimonio. Solo le opere costruite negli ultimi anni sono dotate di un piano di manutenzione che consente una programmazione dei controlli e degli interventi, con l’obiettivo di minimizzare le spese ed allocarle nel tempo di vita nominale del manufatto. Per le opere infrastrutturali, invece, che non hanno un piano di manutenzione, e che sono la quasi totalità di quelle esistenti nel nostro paese, è compito del gestore controllare che lo stato di conservazione sia sempre tale da garantire la sicurezza e la fruizione completa del bene.  In generale non è possibile parlare di un rischio zero nell’utilizzo delle infrastrutture e di tale limite scientifico e tecnologico è bene che tutti, cittadini inclusi, ne siano coscienti. Perciò è necessario fare il massimo sforzo per ridurli al minimo, garantendo innanzitutto la salvaguardia delle persone. A tale obiettivo possono e devono contribuire non solo la ricerca sui materiali e le tecniche per le costruzioni, ma anche nuove strategie di manutenzione che fanno uso di strumenti e sistemi ICT (Information &Communication Technolgy).

Nell’ultimo decennio sono state sviluppate soluzioni tecniche innovative di metodi osservazionali per la caratterizzazione esaustiva e speditiva delle proprietà dinamiche di strutture ed infrastrutture e per il monitoraggio periodico dello stato di conservazione delle stesse.

In questo quadro vanno considerati i moderni sistemi di SHM (Structural Heath Monitoring) che hanno lo scopo di monitorare in modo continuo lo stato di salute della struttura, consentendo una migliore ed efficiente manutenzione e, soprattutto, segnalando in tempo utile le condizioni che possono portare ad un crollo. In senso ampio tali sistemi rientrano sia tra quelli per l’Homeland Security e sia tra quelli per le Smart City.

Tra le tecnologie emergenti in tale ambito i sistemi di telerilevamento, come l’Interferometria Radar Terrestre, hanno avuto un ruolo predominante. Grazie agli evidenti vantaggi offerti dalla Interferometria Radar Terrestre (come la rapidità di installazione della strumentazione e di acquisizione dei dati, l’elevata risoluzione spaziale e temporale di campionamento), viene sempre più frequentemente impiegata soprattutto per la valutazione speditiva di alcune caratteristiche strutturali necessarie per tarare il modello F.E.M. e le relative relazioni di corrispondenza (come le frequenze proprie di vibrazione, le forme modali e le ampiezze di oscillazione, i fattori di smorzamento) di ponti, viadotti, edifici ed altre tipologie di strutture civili ed industriali, fornendo risultati del tutto paragonabili a quelli ottenuti attraverso altre tecniche convenzionali di monitoraggio “da contatto” come, ad esempio, reti di sensori velocimetrici e/o accelerometrici installati sulle strutture. Tali caratteristiche rendono la tecnica idonea per rapide ricognizioni dei principali parametri strutturali, anche in condizioni di emergenza, abbattendo i costi legati alle onerose fasi progettuali e di installazione tipiche di altre tecniche convenzionali a contatto.

L’Interferometria Radar Terrestre (TInRAR) è una tecnica di telerilevamento attraverso la quale è possibile misurare simultaneamente gli spostamenti di numerosi punti di edifici, strutture o altri elementi antropici e naturali, con elevate frequenze di campionamento del dato, consentendo di eseguire contestualmente sia analisi statiche che dinamiche. Tale misura viene eseguita completamente in remoto, ovvero senza l’installazione di altri sensori o riflettori a contatto con la struttura, sfruttando pertanto la naturale riflettività alle microonde degli elementi presenti nello scenario irradiato. In particolare, il sensore TInRAR è costituito da un radar interferometrico ad apertura reale “coerente” (in grado quindi di emettere impulsi radar a lunghezza d’onda nota), dotato di una o più antenne emittenti e riceventi. La tecnica interferometrica consente il calcolo degli spostamenti lungo la linea di vista strumento-scenario (LOS), attraverso il confronto delle informazioni di fase dell’onda elettromagnetica emessa e riflessa a differenti intervalli temporali. Per ogni cella di risoluzione è possibile ricavare i parametri fondamentali Ampiezza e Fase.

In quest’ottica il Consorzio Stabile Medil, nell’ambito delle proprie attività di sviluppo delle offerte economicamente più vantaggiose e dell’esecuzione dei lavori, ha implementato tra l’altro soluzioni innovative come l’Interferometria Radar Terrestre anchein collaborazionesocietà di riferimento internazionale come NHAZCA (Natural HAZards Control and Assessment), Spin-off della Università di Roma “La Sapienza” e leader a livello internazionale nell’analisi e monitoraggio dei rischi naturali e a supporto delle grandi opere e infrastrutture.

Concludo ricordando con piacere le parole dell’illustre Prof. Ing. C. Viggiani “Le applicazioni al mondo reale dipendono da relazioni di corrispondenza fra gli enti astratti e gli oggetti reali. Le relazioni di corrispondenza hanno validità limitata e devono essere verificate sperimentalmente”

A cura di Ing. Giuseppe Rapuano – Medil News