Il monitoraggio strutturale in fase di direzione lavori e di collaudo

All’aumentare della complessità della progettazione si incrementano normalmente anche le difficoltà operative riscontrate durante la costruzione. Al fine di ottimizzare le procedure di Direzione Lavori e di coordinarle con le operazioni di Collaudo, l’installazione di un corretto e completo sistema di monitoraggio strutturale permette di migliorare le condizioni di conoscenza della struttura realizzata e di inquadrarne correttamente il comportamento reale.

Nell'articolo due casi reali di monitoraggio strutturale applicato a condotte forzate, in fase di costruzione o di collaudo.

“… per gestire le proprie responsabilità occorre conoscere….”


Le fasi di una costruzione e il monitoraggio strutturale

Le attività professionali di progettazione, direzione lavori e collaudo delle strutture si concretizzano attraverso un complesso processo che prevede diverse fasi.

Nella fase di progettazione occorre preliminarmente e in termini generali rispettare i seguenti criteri:

  • Il progettista deve immaginare quale potrà essere il comportamento della struttura.
  • Esaminando i risultati del calcolo (FEM) il progettista è in grado di comprendere il comportamento della struttura.
  • Il comportamento fisico descritto dal calcolo è coerente con quello che ci si aspetta sia il reale comportamento della struttura.
  • Il comportamento determinato è buono e quindi pienamente accettabile o può essere migliorato modificando la struttura.

Nella fase di Direzione Lavori è fondamentale riuscire a seguire lo sviluppo delle strutture e comprendere l’evoluzione degli stati tensionali e deformativi.

Infine, durante le operazioni di collaudo, è indispensabile poter verificare i livelli di sollecitazione e di deformazione delle strutture per effettuare i controlli di accettabilità rispetto al prodotto e al progetto.

Il monitoraggio strutturale, pianificato già in fase di progetto, si dimostra fondamentale nelle diverse fasi, così come rappresentato nel seguente schema.

Il monitoraggio strutturale in fase di direzione lavori e di collaudo

Fig. 1 – Valenza monitoraggio

Nel paragrafo successivo saranno analizzati due casi reali di monitoraggio strutturale applicato a condotte forzate, in fase di costruzione o di collaudo.

Monitoraggio strutturale applicato a condotte forzate, in fase di costruzione o di collaudo

Monitoraggio strutturale durante la fase di Direzione Lavori

L’analisi riguarda un impianto idroelettrico, durante la sua fase di costruzione. Nella FFig. 2 sono rappresentati i dati principali del progetto (salto geodetico).

Sulla condotta di adduzione alla turbina Pelton sono stati installati sensori di temperatura e di deformazione (strain με) su fibra ottica FBG (Reticolo di Bragg). Questa tipologia di sensori può essere saldata direttamente sulla parte esterna delle condotte e grazie alla tipologia di sollecitazione assial-simmetrica, permette di seguire con precisione l’evoluzione dello stato tensionale e deformativo dell’elemento monitorato.  

Monitoraggio strutturale durante la fase di Direzione Lavori

Fig. 2 – Dati generali impianto

 

Monitoraggio strutturale durante la fase di Direzione Lavori

Fig. 3 – Localizzazione sensori

Nella seguente immagine (Fig. 4) è riportato il grafico che individua i valori di tensione circonferenziale misurata sulla condotta in cantiere rispetto a quelli teorici ipotizzati in fase di progetto.

Monitoraggio strutturale di una condotta forzata

Fig. 4 – Verifiche in corso d’opera


Nella seguente immagine è illustrato il dettaglio di funzionamento dell’ago doble (iniettore).

Monitoraggio strutturale di una condotta forzata

Fig. 5 – Dettaglio iniettore


Nell’immagine, la circonferenza rossa rappresenta una potenziale ostruzione del condotto di immissione. In tale evenienza, per fenomeni idrodinamici, si verifica il cosiddetto ”colpo d’ariete” che rappresenta una brusca trasformazione di energia cinetica in energia di pressione. In casi particolari si può raggiungere la situazione di collasso strutturale della condotta forzata per superamento del limite elastico di sollecitazione.

Il grafico seguente permette effettivamente di visualizzare il “colpo d’ariete” registrato durante le fasi di messa in servizio dell’impianto.

Colpo d’ariete

Fig. 6 – Colpo d’ariete

 

 [...] l'articolo continua con la fase del Collaudo.

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Il presente articolo fa parte degli ATTI DEL CONGRESSO NAZIONALE 2019 DELL’ASSOCIAZIONE MASTER