Torre campanaria della cattedrale di Santa Maria Assunta a Rieti: monitoraggio strutturale mediante sensori in fibra ottica


Torre campanaria della Cattedrale di Santa Maria Assunta (Rieti)

Architettonico

Installazione e tenuta in esercizio di un sistema di sensori in fibra ottica per il monitoraggio continuo strutturale in regime  statico e dinamico.

La torre campanaria, di origini duecentesche ed oggetto di diversi interventi di recupero, è un pregevole esempio di architettura romanica con doppio ordine di bifore su ogni lato. Quali elementi di rinforzo strutturale, sono presenti catene metalliche a diverse quote e su tutti i lati; tutte le catene sono a vista nel vano della torre ed addossate alle mura. In quanto elementi strutturali significativi, le catene sono oggetto di consolidate tecniche di Structural Health Monitoring per la verifica del buono stato della statica della struttura e per cogliere tempestivamente l'insorgere di danni strutturali (Damage Early Warning), tipicamente a seguito di eventi tellurici.

Il sistema di monitoraggio installato nell'ambito delle attività del Progetto COBRA è realizzato con  sensori in fibra ottica di tipo FBG (Fiber Bragg Grating) applicati sulle catene metalliche che rinforzano le pareti della torre. Il sistema di acquisizione dati è controllato da remoto mediante collegamento su rete di telefonia cellulare; i dati acquisiti sono archiviati temporaneamente su memoria di massa del sistema di acquisizione e trasferiti con calendario programmato su sistema di archiviazione centralizzato remoto. Il sistema di acquisizione dati consente analisi on-line dei dati ed invio di segnali di allarme. I dati archiviati su sistema centralizzato remoto sono analizzati off-line e resi disponibili all'utente finale.



Campanile, lato nord (Archivio fotografico del Museo diocesano)

I sistemi di sensori strutturali basati su tecnologia in fibra ottica costituiscono uno strumento innovativo ma di grande affidabilità per il monitoraggio delle opere di ingegneria civile. Nel caso di Beni Culturali, tale tecnologia offre l'ulteriore vantaggio che il cablaggio dei sensori risulta estremamente versatile e di bassa invasività. Per la torre campanaria  della cattedrale di Santa Maria Assunta è stato sviluppato un sistema di sensori termici e strutturali cablati in serie su un unico sottile cavo che si dispiega su tutte le catene.

Il sistema permette di misurare la deformazione delle catene, sia in regime statico che dinamico, con possibilità di discriminare fra le deformazioni dovute alla temperatura e le deformazioni dovute alle forze esercitate dalle pareti. Il monitoraggio in regime statico è svolto in continuo, con sistema di acquisizione dati operante ad 1Hz ed operato in remoto con teletrasmissione dei dati. Il monitoraggio in regime dinamico è svolto con interventi di operatori in campo a calendario programmato, con sistema di acquisizione dati operante a 500Hz operato in locale. La sollecitazione delle catene è effettuata dagli operatori, con sollecitazione impulsiva mediante colpo di martello e con sollecitazione da rilascio istantaneo di grave.

 Laboratorio di Monitoraggio dinamico e strutturale mediante sensori in fibra ottica

Dimostratore per il monitoraggio dinamico e strutturale mediante sensori in fibra ottica

 Video Tutorial del Dimostratore installato sulla torre campanaria.



La figura mostra, nell'immagine a sinistra, una vista dell'interno della torre con evidenza di una delle catene; nell'immagine a destra uno dei sensori installato, coperto dal guscio guscio protettivo in materiale plastico.

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Michele Arturo Caponero

Cattedrale di Santa Maria Assunta (Rieti)

1252

Museo Diocesano di Rieti

Anonimo

Varie

Pietra

Progetto COBRA

Giugno 2016

Museo Diocesano di Rieti

Prof.ssa Ileana Tozzi (museodiocesanorieti@libero.it)

 

 


I grafici mostrano il risultato del monitoraggio in regime statico (1 misura/minuto) della deformazione delle catene disposte su due differenti livelli, dal 10 al 30 giugno 2017 (con breve interruzione fra il 18 ed il 19 per attività di manutenzione del sistema di acquisizione); le catene sono denominate usando i punti cardinali dell'affaccio delle pareti lungo le quali corrono parallele.

I grafici evidenziano il differente comportamento delle catene e la comune correlazione con la ciclica variazione di  temperatura giorno/notte.


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