La terra trema e gli edifici cadono. Subito dopo mezzogiorno, ora locale, del 29 dicembre 2020, un terremoto di magnitudo 6,2 Mw ha colpito la Croazia centrale. Ancora una volta, un tragico evento ha sottolineato la necessità di costruire strutture antisismiche e di proteggere gli edifici del patrimonio culturale.

ESSEBI e Dewesoft forniscono soluzioni per il monitoraggio sismico basate su un dispositivo di acquisizione dati di vibrazione.

Earthquake structure destruction in Croatia

L'epicentro di questo terremoto è stato quasi 50 chilometri a sud-est della capitale croata, Zagabria, vicino alle città di Petrinja e Sisak. È stato il più forte terremoto registrato nell'area in 140 anni. Ha ucciso almeno sette persone e ha lasciato altre decine di feriti. Migliaia di persone sono state sfollate mentre circa metà degli edifici nelle città sono stati distrutti.

Croatia earthquake map distance from Italy

Monitoraggio degli Edifici Storici

ESSEBI S.r.l., partner Dewesoft ha installato sistemi di monitoraggio dinamico in edifici dislocati in varie regioni d'Italia. Questi sono stati innescati dal conseguente terremoto vicino a Zagabria in Croazia. Tutti gli accelerometri sparsi in numerose installazioni in tutta Italia hanno registrato questo evento sismico con un livello di definizione estremo. Senza eccezioni, anche un impianto installato nell'edificio di Via delle Medaglie d'Oro a Roma, a quasi 500 chilometri di distanza.

Con l'introduzione di un chip accelerometro di tipo MEMS ad alte prestazioni, l'acquisitore dati a canale singolo Dewesoft IOLITEd ha sviluppato un dispositivo DAQ IOLITEd-3xMEMS-ACC. È un condizionatore di segnale integrato con un accelerometro MEMS incorporato.

ESSEBI ora utilizza ampiamente questo strumento in varie applicazioni nei settori dell'ingegneria civile e dell'architettura. I primi risultati hanno dimostrato che è la soluzione ottimale tra tutte al momento sul mercato.

Per paesi come l'Italia, ricchi di monumenti antichi, la valutazione sanitaria degli edifici storici mediante sistemi di monitoraggio in tempo reale è un passaggio fondamentale per preservare il patrimonio architettonico. Eventi come terremoti o fenomeni meteorologici gravi costituiscono un grave rischio per questi edifici a causa della loro età e della relativa incapacità di sostenere eccitazioni eccezionali.

La disponibilità di un sistema di monitoraggio dello stato di salute strutturale continuo (a lungo termine), in tempo reale e automatico è considerato uno strumento utile per la diagnosi precoce di una situazione potenzialmente pericolosa per la struttura e per i suoi occupanti.

Il trigger a Roma era impostato per controllare la velocità, ottenuta come integrazione singola dall'accelerazione. Ciò deriva dalla necessità di effettuare il controllo secondo la norma tedesca, DIN 415O che richiede specificatamente l'esame delle velocità di vibrazione. Il valore di soglia, che in questo caso ha attivato la memorizzazione dei dati acquisiti, è stato fissato a 2,5 mm/s.

È stata inoltre attivata la memorizzazione dei dati presso i sistemi di monitoraggio presenti nel padiglione numero 13 e nel Centro Servizi della Fiera di Milano a Rho. Si trova a circa 560 chilometri dall'epicentro. Sono stati anche innescati quando si sono verificati due terremoti di assestamento meno gravi di magnitudo inferiore, sempre con l'epicentro a Petrinja.

I sistemi di monitoraggio installati alla Fiera di Milano hanno lo scopo di avviare registrazioni su trigger quando si verificano eventi atmosferici gravi, come nevicate o vento. La soglia di accensione è sempre calibrata in base al rumore di fondo ambientale. In questo caso i trasduttori hanno l'ulteriore scopo di effettuare registrazioni rotazionali statiche con precisioni dell'ordine del centesimo di grado, fungendo a tutti gli effetti da servoinclinometri.

Considerando che Milano si trova all'incirca alla stessa distanza dall'epicentro croato di Roma, la maggiore sensibilità è sicuramente dovuta ad un particolare algoritmo adattativo, su cui si basa il meccanismo di attivazione di questo sistema.

Conoscenze utili

Le registrazioni ora disponibili ci consentono di avere informazioni utili sul comportamento dei manufatti posti sotto osservazione. Molte considerazioni possono essere fatte sui valori massimi delle grandezze cinematiche misurate (accelerazione) e calcolate per integrazione numerica (velocità e spostamento).

Inoltre, l'analisi in frequenza delle cronologie registrate consentirà di valutare se l'azione sismica è allineata o meno alle frequenze naturali. Questo può essere determinato prima di un evento reale attraverso l'analisi modale, solitamente analisi modale operativa (OMA), ovvero basata solo sull'output.

Alcuni fornitori sul mercato offrono una rete capillare di sismografi e geofoni. Ma questa soluzione non riguarda l'edificio in sé, ma solo il terreno. E poi i dati strumentali vanno estrapolati con strumenti teorici.

ESSEBI è forse l'unica azienda in Italia che attualmente può trarre una tale ricchezza di informazioni dai propri siti strumentati. Informazioni molto utili per valutare, in verità, il comportamento degli edifici e delle strutture interessati, quando sottoposti a scosse più o meno forti.

Va detto che la Protezione Civile italiana ha sotto controllo diversi edifici di un certo valore. Il problema è che usano strumentazione di fascia alta, adatta per l'analisi operativa modale. Ciò non giustifica il suo utilizzo per indagini sismiche a lungo termine o continue.

Typical scheme of dynamic monitoring of a building with an IOLITEd arraySchema tipico di monitoraggio dinamico di un edificio con array IOLITEd.

ESSEBI e la Soluzione di Monitoraggio Dewesoft

In tutti i siti dove è stato installato un impianto di monitoraggio sismico in continuo, ESSEBI ha invece implementato il dispositivo MEMS IOLITEd di Dewesoft. IOLITEdi 3xMEMS è un dispositivo di acquisizione dati industriale autonomo e distribuibile con un trasduttore MEMS triassiale ad alte prestazioni integrato (accelerometro MEMS).

IOLITEdi-3xMEMS 3-axis accelerometer for structural health monitoringModulo DAQ di condizionamento del segnale IOLITEd-3xMEMS con accelerometro MEMS a 3 assi integrato

Con condizionamento del segnale di fascia alta, è appositamente progettato per il monitoraggio e le applicazioni industriali.

Le elevate prestazioni consistono principalmente in un ottimo rapporto segnale-rumore, che infatti permette un'elevata dinamica fino a 90 dB. È facile da usare, gestibile grazie all'eccellente piattaforma software DewesoftX.

Soprattutto il buon rapporto prestazioni-prezzo consente installazioni con un numero adeguato di punti di misura compatibile con il budget più spesso contenuto.

Il numero di manufatti strumentati deve crescere drasticamente al fine di generare una documentazione più utile e probatoria per una corretta progettazione antisismica dei nuovi edifici. E anche per arrivare a un metodo efficace di intervento conservativo sui vecchi aventi valore culturale.