In mantenimento in esercizio di strutture e infrastrutture civili, quali viadotti, ponti, aeroporti, dighe richiede un’attenta strategia che permetta di mantenere efficiente la struttura e con un alto livello di sicurezza ma, al tempo stesso, limitandone i costi di manutenzione. Il problema diventa ancor più rilevante quando sia necessaria la valutazione del livello prestazionale di strutture potenzialmente danneggiate da eventi traumatici, quali gli eventi sismici. Allo stesso tempo, le moderne tecnologie di protezione delle strutture, quali sistemi di protezione attiva nei confronti di azioni eccezionali (sisma), richiedono un sistema di controllo in grado di monitorare l’intero comportamento della struttura anche in condizioni operative, durante l’intera vita della stessa. Infine, la salvaguardia dell’immenso patrimonio architettonico-culturale, rappresentato dai centri storici di moltissime città italiane, richiede un’attenta sorveglianza del suo stato di salute strutturale e degli effetti dell’attuale crescente livello di traffico veicolare.

Le nuove metodologie di monitoraggio strutturale sfruttano lo sviluppo di nuove tecniche numeriche di identificazione strutturale e l’adozione di sensori sempre più sofisticati ed intelligenti capaci, non solo di eseguire l’acquisizione dei dati, ma anche di elaborare direttamente i dati mediante tecniche di filtraggio, eseguire localmente identificazioni di modelli e fornire, direttamente all’utente informazioni sullo stato della struttura. Tra gli elementi più significativi prodotti negli ultimi anni, si sottolinea l’utilizzo di algoritmi di identificazione “automatica” di frequenze e modi propri, e, per quanto riguarda l’evoluzione della strumentazione, all’utilizzo di tecnologie con sensori MEMS.

In questa memoria, si descrivono le caratteristiche e le potenzialità di un sistema di monitoraggio dinamico basato su tecnologia MEMS per l’installazione su sistemi strutturali, sviluppata in collaborazione tra l’Università di Bologna, l’Università di Modena e Reggio Emilia e la TELECO spa. Ogni sistema è composto da una unità centrale e da unità periferiche sulle quali sono presenti un accelerometro biassiale e un sensore di temperatura oltre ad un microchip programmabile in grado di elaborare il segnale acquisito, di risolvere algoritmi di identificazione e di comunicare all’unità centrale i risultati. L’unità periferica non risulta essere quindi solo uno strumento di misura ma un sistema “intelligente” in grado di fornire alcuni dati preliminari utili per la valutazione dello stato di degrado della struttura.

Per poter validare le prestazioni del sistema di monitoraggio, sono stati installati due sistemi di monitoraggio, uno tradizionale ed uno innovativo, sulla torre della Facoltà di Ingegneria dell’Università di Bologna. La torre, caratterizzata da 14 piani fuori terra, è una struttura in calcestruzzo realizzata negli anni ’30 del secolo scorso di evidente rilevanza architettonico-monumentale ed è oggi sede dell’archivio della Biblioteca centrale della Facoltà.

Nella memoria, dopo aver descritto il sistema di acquisizione (capitolo 2), viene brevemente illustrata la risoluzione del problema di identificazione mediante modelli Autoregressivi. Infine, vengono descritti i risultati ottenuti sia grazie all’eccitazione del vento, sia dei risultati ottenuti a seguito di registrazione durante un modesto sisma avvenuto all’inizio di dicembre con epicentro posto nei pressi di Bologna.