Attività 4.2 Monitoraggio tramite sistemi embedded innovativi

Questa attività è finalizzata allo studio di tecniche avanzate di monitoraggio strutturale con sensori
in fibra ottica, mediante lo sviluppo di soluzioni concrete alle tipiche problematiche applicative
degli stessi.
Considerando la compatibilità morfologica tra fibre ottiche e fibre di rinforzo dei materiali
compositi (FRP, Fiber Reinforced Polymers), oltre che la completa compatibilità chimica con le
matrici polimeriche degli FRP stessi, si intendono studiare e sviluppare soluzioni tecnologiche
basate sull’inglobamento di differenti tipologie di sensori in fibra ottica (sensore di tipo puntuale,
come l’FBG, Fiber Bragg Grating, e un sensore di tipo distribuito, come il Brillouin) all’interno di
strutture in FRP, che fungano da supporto e protezione al sensore stesso. In questo modo, il sensore
così ottenuto è differente da quello di partenza, ma senz’altro più facile da maneggiare e applicare.
Inoltre, questi dispositivi intelligenti, oltre a permettere un monitoraggio dello stato deformativo
della struttura su cui sono applicati, potrebbero, se opportunamente progettati, fungere anche da
rinforzo stesso.
Nel corso degli ultimi anni, CETMA ha applicato questi concetti al monitoraggio di strutture e
infrastrutture in calcestruzzo armato. Nel presente progetto si affronteranno tutte le problematiche
relative alla messa a punto di tali sistemi per applicazione su un substrato differente e non
omogeneo come la muratura.
In particolare, saranno sviluppate due tipologie di dispositivo per applicazione su supporto murario:
placchette in FRP (smart patches) con sensore in fibra ottica inglobato (per applicazione esterna
all’elemento da monitorare/rinforzare) e barre in FRP (smart rebar) con sensore in fibra ottica
inglobato (per applicazione sia interna che esterna all’elemento da monitorare/rinforzare). A tal
proposito, si partirà da quanto già acquisito da CETMA per applicazioni sul calcestruzzo, cercando
di risolvere alcune problematiche realizzative ancora aperte (prevalentemente legate
all’industrializzazione del processo e alla necessità di disaccoppiare le informazioni relative allo
strain e alla temperatura) e, soprattutto, puntando l’attenzione sull’applicabilità di tali sistemi a
elementi murari, valutando, tramite prove di adesione, i materiali e le tecnologie applicative più
idonee.
Si passerà, poi, a realizzare test di invecchiamento accelerato (cicli termici o di umidità) dei
dispositivi smart sviluppati anche accoppiati a substrati murari, per valutare l’eventuale degrado
delle proprietà di adesione FRP – muratura e FRP – fibra ottica a lungo termine, così come pure un
eventuale degrado delle proprietà metrologiche di smart patch e rebar.
Altra tematica che sarà approfondita sarà quella legata alla scelta delle dimensioni ottimali per i
dispositivi sviluppati, che dovranno essere definite in funzione delle discontinuità del substrato ma
anche tenendo conto di problematiche legate alla cantierabilità e alla facilità di installazione (per
esempio, la patch non potrà essere più piccola della larghezza del concio murario, ma occorrerà
definire anche un valore massimo di larghezza, tenendo conto di aspetti legati sia alla significatività
della misura ottenibile ma anche alla necessità di permettere un’agevole installazione in situ).
Infine, si redigerà un manuale di istruzioni operative in cui si evidenzieranno le possibili
problematiche operative e i relativi accorgimenti per una corretta installazione in situ.
Il Consorzio CETMA, nell’ambito del Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e delle Strutture, ha
maturato alcune esperienze nel campo dello sviluppo e della caratterizzazione meccanica e
metrologica di dispositivi smart per impieghi civili, per applicazione su strutture in calcestruzzo e
calcestruzzo armato. In particolare, all’interno di alcuni progetti di ricerca, sono state studiate
soluzioni preliminari sia di smart patches sia di smart rebar per applicazioni su calcestruzzo, sulle
quali sono tuttora in corso test di calibrazione e caratterizzazione meccanica.

Tipologia attività: Ricerca e Innovazione

Partner responsabile: CETMA

Risultati: report/moduli

Sede: Brindisi