ITPR20130074A1 - Procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico e sistema di monitoraggio sismico cosi' ottenuto - Google Patents

Procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico e sistema di monitoraggio sismico cosi' ottenuto

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ITPR20130074A1
ITPR20130074A1 IT000074A ITPR20130074A ITPR20130074A1 IT PR20130074 A1 ITPR20130074 A1 IT PR20130074A1 IT 000074 A IT000074 A IT 000074A IT PR20130074 A ITPR20130074 A IT PR20130074A IT PR20130074 A1 ITPR20130074 A1 IT PR20130074A1
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IT
Italy
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monitoring system
seismic
seismic monitoring
central unit
designer
Prior art date
Application number
IT000074A
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English (en)
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Emanuel Manfredini
Original Assignee
Area Prefabbricati S P A
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0066—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by exciting or detecting vibration or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

DESCRIZIONE
“PROCEDIMENTO PER LA REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI MONITORAGGIO SISMICO E SISTEMA DI MONITORAGGIO SISMICO COSI’ OTTENUTO”
Nella tecnica sono noti sistemi di monitoraggio atti a misurare spostamenti e rotazioni di elementi strutturali facenti parte di una struttura. Tra tali sistemi di monitoraggio sono noti i sistemi di monitoraggio sismico atti ad individuare il comportamento di una struttura quando essa è sottoposta ad azioni sismiche. In particolare sono noti sistemi di monitoraggio sismico atti a fornire informazioni per la valutazione dell’entità del danno che una struttura ha subito a seguito di un evento sismico.
Questi ultimi sistemi di monitoraggio sismico comprendono, di regola, sensori posizionati in punti significativi della struttura, una unità di raccolta dati, collegata ai sensori ed una unità di trasmissione dati “all’esterno” della struttura stessa. Tali sensori rilevano spostamenti (è questo il caso dei sensori basati sul GPS) o accelerazioni (è questo il caso degli accelerometri).
Di regola tali dati, per poterne trarre una qualche informazione, devono essere elaborati, almeno in parte, all’esterno del sistema di monitoraggio sismico, eseguendo calcoli e/o analisi strutturali.
Tali sistemi di monitoraggio sismico spesso forniscono messaggi anche nella forma sintetica di segnali costituiti da luce gialla, da luce rossa e da luce verde che assumono, a seconda dei vari sistemi di monitoraggio sismico impiegati, significati più o meno esattamente legati ai concetti di “nessun danno”, “danno lieve”, “danno forte”.
Tali sistemi di monitoraggio sismico per la evidenziazione dei danni strutturali dopo un evento sismico sono stati installati in una molteplicità di costruzioni, solitamente di notevole importanza, quali edifici alti, ponti, ecc..
Tali sistemi di monitoraggio sismico hanno permesso e permettono di conoscere dati importanti riguardanti i danni subiti dagli edifici monitorati; tuttavia essi possono presentare i seguenti inconvenienti.
Talvolta risulta assai complesso, mediante elaborazioni successive all’evento sismico, riuscire a identificare il danno strutturale, danno che comunque viene identificato e segnalato qualche tempo dopo l’evento sismico stesso. I calcoli di verifica della struttura, in questo caso, sono effettuati “a posteriori”. In sostanza le azioni dovute all’evento sismico, vengono applicate ad un modello di calcolo della struttura e, dalle analisi numeriche, si ottengono gli effetti dell’azione sismica sulla struttura, potendo, poi, effettuare una valutazione dei danni subiti.
Tali procedure di analisi sono spesso assai costose e possono essere soggette a critiche in quanto, se è vero che i dati di input delle analisi numeriche derivano da misure e risultano, dunque, “reali”, è anche vero che i risultati finali vengono ottenuti mediante analisi numeriche, eseguite a posteriori utilizzando specifici modelli matematici che “interpretano” la realtà.
Inoltre, in molti casi, nella emergenza post-sisma, la individuazione delle varie situazioni (associate, ad esempio, ai suddetti segnali costituiti da luce verde, gialla, rossa) dal punto di vista della inagibilità della struttura, è strettamente correlata al danno subito dalla struttura monitorata.
Inoltre i sistemi di monitoraggio sismico secondo la tecnica nota, all’atto della installazione su una struttura, richiedono che un ingegnere fornisca al sistema di monitoraggio sismico stesso unicamente alcuni (fondamentali) dati della struttura da monitore; tali dati, di solito, non permettono al suddetto ingegnere di decidere la gestione completa delle risposte e delle indicazioni che il sistema di monitoraggio sismico deve fornire in caso di sisma. Inoltre, di regola, il suddetto ingegnere non coincide con il progettista della struttura.
Spesso, nella tecnica nota, il sistema di monitoraggio sismico viene installato in corrispondenza di una struttura esistente che ovviamente viene esaminata e studiata prima della installazione del sistema di monitoraggio sismico stesso.
Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un sistema di monitoraggio sismico per la individuazione dei danni post-sismici delle strutture che permetta di avere in quasi “real time” un quadro della situazione riguardante il danno strutturale potendo ricavare, nel contempo, dati che costituiscono un importante aiuto decisionale anche per quanto riguarda i temi connessi alla inagibilità dell’edificio. Ulteriore scopo del presente trovato è quello di far sì che il progettista della struttura, che conosce assai bene la struttura, indichi, in sede di progettazione della struttura stessa, quali sono i punti significativi della struttura (nel seguito indicati come punti di analisi) e ne individui le deformazioni possibili in corrispondenza di prefissati livelli di prestazione della struttura stessa.
Ulteriore scopo del presente trovato è quello di far sì che si individui, prima dell’evento sismico quanto segue: i meccanismi di rottura possibili della struttura ricordando che tali meccanismi devono essere di tipo duttile; i punti significativi della struttura da tenere sotto controllo al fine della stima dei danni (tali punti significativi sono indicati con l’espressione “punti di analisi”); i valori massimi “accettabili” di spostamenti relativi di tali punti di analisi. In tal modo, dopo l’evento sismico, è possibile effettuare immediate valutazioni dei possibili danni strutturali.
Questo ed altri scopi vengono raggiunti dal procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico, oggetto del presente trovato, e dal sistema di monitoraggio sismico così ottenuto, anche esso oggetto del presente trovato.
Le caratteristiche ed i vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente evidenziati dalla descrizione seguente di due forme di realizzazione illustrate a puro titolo esemplificativo e non limitativo nelle unite tavole di disegno in cui:
- la figura 1 illustra, secondo una vista in pianta, il piano terra di un edificio industriale prefabbricato, sulla cui struttura è stato installato un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato, secondo una prima forma di realizzazione;
- la figura 2 illustra, secondo una vista in pianta, nella stessa scala di figura 1, l’orizzontamento del piano copertura dell’edificio industriale prefabbricato di figura 1;
- la figura 3 illustra, nella stessa scala di figura 1, un prospetto longitudinale dell’edificio industriale prefabbricato di figura 1;
- la figura 4 illustra, nella stessa scala di figura 1, la sezione secondo la retta A-A di figura 1;
- la figura 5 illustra, in una scala maggiore di quella di figura 1, parte secondo una vista dall’alto e parte in spaccato, l’orizzontamento del piano copertura dell’edificio industriale prefabbricato di figura 1; nella figura 5 è indicato uno schema circuitale del sistema di monitoraggio sismico installato in corrispondenza della struttura dell’edificio industriale prefabbricato di figura 1;
- la figura 6 illustra, nella stessa scala di figura 5, il piano terra dell’edificio industriale prefabbricato di figura 1;
- la figura 7 illustra, in una scala maggiore di quella di figura 6, parte della sezione secondo la retta B-B di figura 6;
- la figura 8 illustra, in una scala maggiore di quella di figura 7, un particolare della figura 7;
- la figura 9 illustra, in una scala maggiore di quella di figura 8, un particolare della figura 8 con un dettaglio in spaccato;
- la figura 10 illustra, nella stessa scala di figura 9, un altro particolare della figura 8 con un dettaglio in spaccato;
- la figura 11 illustra, nella stessa scala di figura 9, un altro particolare della figura 8 con un dettaglio in spaccato;
- la figura 12 illustra, nella stessa scala di figura 8, un altro particolare della figura 7; - la figura 13 illustra, in una scala maggiore di quella di figura 12, la sezione secondo la retta C-C di figura 6 ed uno schema delle apparecchiature del sistema di monitoraggio sismico installato in corrispondenza della struttura dell’edificio industriale prefabbricato di figura 1;
- la figura 14 illustra, secondo una vista in pianta, il piano terra di un edificio industriale prefabbricato, sulla cui struttura è stato installato un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato, secondo una ulteriore forma di realizzazione;
- la figura 15 illustra, nella stessa scala di figura 14, un prospetto longitudinale dell’edificio industriale prefabbricato di figura 14;
- la figura 16 illustra, secondo una vista in pianta, nella stessa scala di figura 14, l’orizzontamento del piano copertura dell’edificio industriale prefabbricato di figura 14;
- la figura 17 illustra, secondo una vista in pianta, nella stessa scala di figura 14, l’orizzontamento intermedio della parte anteriore dell’edificio industriale prefabbricato di figura 14;
- la figura 18 illustra, nella stessa scala di figura 16, la sezione secondo la retta D-D di figura 16;
- la figura 19 illustra, in una scala maggiore di quella di figura 14, parte secondo una vista dall’alto e parte in spaccato, l’orizzontamento del piano di copertura dell’edificio industriale prefabbricato di figura 14; nella figura 19 è indicato uno schema circuitale del sistema di monitoraggio sismico installato in corrispondenza della struttura dell’edificio industriale prefabbricato di figura 14;
- la figura 20 illustra, nella stessa scala di figura 19, parte dell’orizzontamento intermedio della parte anteriore dell’edificio industriale prefabbricato di figura 14; - la figura 21 illustra, nella stessa scala di figura 19, l’orizzontamento intermedio della parte anteriore dell’edificio industriale prefabbricato di figura 14 ed il piano terra della parte posteriore del suddetto edificio prefabbricato industriale;
- la figura 22 illustra, nella stessa scala di figura 19, il piano terra dell’edificio industriale prefabbricato di figura 14;
- la figura 23 illustra, in una scala maggiore di quella di figura 22, la sezione secondo la retta E-E di figura 22;
- la figura 24 illustra, in una scala maggiore di quella di figura 23, un particolare della figura 23 con un dettaglio in spaccato;
- la figura 25 illustra, nella stessa scala di figura 24, un altro particolare della figura 23 con un dettaglio in spaccato;
- la figura 26 illustra, nella stessa scala di figura 24, un altro particolare della figura 23 con un dettaglio in spaccato;
- la figura 27 illustra, nella stessa scala di figura 24, un ulteriore particolare della figura 23 con un dettaglio in spaccato;
- la figura 28 illustra, parte secondo una vista in pianta e parte in spaccato, il terzo orizzontamento di un edificio residenziale sulla cui struttura è stato installato un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato, secondo una terza forma di realizzazione;
- la figura 29 illustra, parte secondo una vista in pianta e parte in spaccato, nella stessa scala di figura 28, il secondo orizzontamento dell’edificio residenziale di figura 28;
- la figura 30 illustra, parte secondo una vista in pianta e parte in spaccato, nella stessa scala di figura 28, il primo orizzontamento dell’edificio residenziale di figura 28;
- la figura 31 illustra, secondo una vista in pianta, nella stessa scala di figura 28, il piano terra dell’edificio residenziale di figura 28;
- la figura 32 illustra, nella stessa scala di figura 28, la sezione secondo la retta F-F di figura 28;
- la figura 33 illustra, in una scala maggiore di quella di figura 28, la sezione secondo la retta G-G di figura 28;
- la figura 34 illustra, in una scala maggiore di quella di figura 33, un particolare della figura 33 con un dettaglio in spaccato;
- la figura 35 illustra, nella stessa scala di figura 34, un altro particolare della figura 33 con un dettaglio in spaccato;
- la figura 36 illustra, nella stessa scala di figura 34, un altro particolare della figura 33 con un dettaglio in spaccato;
- la figura 37 illustra, nella stessa scala di figura 34, un altro particolare della figura 33 con un dettaglio in spaccato;
- la figura 38 illustra, nella stessa scala di figura 34, un ulteriore particolare della figura 33 con un dettaglio in spaccato.
Nella presente descrizione e nelle sotto riportate rivendicazioni con il termine “progettista della struttura”, si intende l’ingegnere che ha progettato e calcolato la struttura, se essa è una nuova struttura o, se tale struttura è una struttura esistente, si intende l’ingegnere che ha progettato e calcolato gli interventi sulla struttura per l’adeguamento sismico, o per il miglioramento sismico o comunque per la ristrutturazione della struttura stessa. Si sottolinea che, nel caso di struttura esistente, l’ingegnere che ha progettato e calcolato la ristrutturazione della struttura ha (in relazione a quanto è descritto nel presente trovato) un ruolo analogo a quello che ha l’ingegnere progettista, nel caso di struttura di nuova costruzione.
Al fine di illustrare il procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico 1, ottenuto secondo il presente trovato, secondo una prima forma di realizzazione, innanzi tutto, facendo riferimento alle figure 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, si descrive il sistema di monitoraggio sismico 1, ottenuto secondo il presente trovato, che è installato in corrispondenza di una struttura 11 di un edificio 10 industriale, di nuova costruzione; la struttura 11 è tale per cui in essa sono impediti meccanismi di rottura fragili e sono possibili unicamente meccanismi di rottura duttili. La struttura 11 comprende diciotto pilastri 20a, 20b 20c prefabbricati in calcestruzzo armato, travi 21 prefabbricate in calcestruzzo armato precompresso, tegoli 22 prefabbricati in calcestruzzo armato precompresso e fondazioni 23 gettate in opera realizzate in calcestruzzo armato. I pilastri che portano la copertura e che costituiscono gli elementi strutturali demandati a resistere alle azioni sismiche sono i quattordici pilastri 20a, 20b; per tale motivo nel seguito si fa riferimento unicamente ai pilastri 20a, 20b. L’edificio 10 è posto in una zona sismica. I tegoli 22, che sono del tipo a TT, sono collegati tra loro e sono collegati con le travi 21 che li sorreggono in modo tale da formare un impalcato che può considerarsi sostanzialmente rigido nel suo piano. Le fondazioni 23 comprendono plinti “a bicchiere” e travi di collegamento che sostanzialmente impediscono gli spostamenti relativi tra i suddetti plinti. E’ inoltre presente una soletta di calcestruzzo armato che costituisce la pavimentazione industriale dell’edificio 10. Si fa presente che i suddetti elementi strutturali sono tra loro collegati secondo i criteri della gerarchia delle resistenze; i suddetti elementi strutturali e le unioni tra gli elementi strutturali medesimi sono realizzati con criteri e con dettagli costruttivi tali per cui sono evitate rotture fragili, restando dunque unicamente possibili meccanismi di rottura di tipo duttile.
Il tamponamento, sulle quattro facciate dell’edificio 10, è costituito da pannelli orizzontali 24 di calcestruzzo armato, i quali costituiscono una prima fascia del tamponamento e da pannelli sandwich 25, composti da due lamiere metalliche e strato isolante interno posti al di sopra di tale prima fascia; i pannelli sandwich 25 sono dotati di opportune strutture di baraccatura, non indicate, per semplicità, nelle figure.
Il sistema di monitoraggio sismico 1 comprende:
- otto accelerometri 2a, 2b posizionati in punti di misura appartenenti alla struttura 11; di tali otto accelerometri 2a, 2b i quattro accelerometri 2a sono posizionati in corrispondenza della sommità dei due pilastri 20a, ed i quattro accelerometri 2b sono posizionati in corrispondenza della base dei due pilastri 20a stessi, in prossimità delle fondazioni;
- una unità centrale 3, collegata ai suddetti accelerometri 2a, 2b; l’unità centrale 3 continuamente (si intende: ininterrottamente) riceve ed elabora i dati provenienti dagli accelerometri 2a, 2b;
il sistema di monitoraggio sismico 1, una volta attivato, funziona ininterrottamente, a meno delle pause dovute a manutenzione o a sostituzione di componenti, per tutta la vita utile della struttura 11.
Il sistema di monitoraggio sismico 1 comprende un insieme di apparecchiature e di software che, per funzionare, necessita di dati e di specifiche istruzioni introdotti dal progettista della struttura 11 durante l’installazione del sistema di monitoraggio sismico 1 stesso; i suddetti dati e le suddette istruzioni rendono il sistema di monitoraggio sismico 1 appropriato per la struttura 11 considerata; il sistema di monitoraggio sismico 1 è atto ad essere utilizzato per valutare le condizioni di inagibilità della struttura 11 ed il danno strutturale conseguenti ad azioni sismiche che si verifichino dopo l’installazione del sistema di monitoraggio sismico 1 stesso; il sistema di monitoraggio sismico 1, una volta installato ed una volta che il progettista della struttura 11 ha introdotto i dati e le specifiche istruzioni necessarie per il funzionamento del sistema di monitoraggio sismico 1 stesso, funziona ininterrottamente ed in automatico; i suddetti punti di misura sono compresi fra i punti di analisi (si intende i suddetti punti di misura sono compresi tra i punti della struttura 11 oggetto delle analisi, e cioè dei punti della struttura 11 di cui si vuole conoscere gli spostamenti) appartenenti alla struttura 11 individuati dal progettista della struttura 11, all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 1, come punti della struttura 11 di cui occorre conoscere, durante l’azione sismica, gli spostamenti assoluti per poter calcolare spostamenti relativi significativi tra coppie dei suddetti punti di analisi; la conoscenza dei suddetti spostamenti relativi significativi, individuati dal progettista della struttura 11, risulta necessaria per la valutazione delle condizioni di inagibilità della struttura 11 e del danno della struttura 11 stessa derivanti da azioni sismiche; l’unità centrale 3, per il suo funzionamento, utilizza i dati e le istruzioni introdotti nell’unità centrale 3 dal progettista della struttura 11 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 1; i suddetti dati ed istruzioni comprendono:
- alcuni dati relativi alla struttura 11, compresi alcuni dati tipici del comportamento dinamico della struttura 11 stessa;
- sei valori di soglia per ciascuno dei suddetti spostamenti relativi significativi; - messaggi che il sistema di monitoraggio sismico 1 deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo un evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante il suddetto evento sismico ed i valori di soglia dei suddetti spostamenti relativi significativi; tali messaggi sono in numero di otto;
- parametri atti ad individuare una scala di valutazione del danno;
la unità centrale 3, che funziona continuamente, mediante algoritmi implementati nel software inserito nella unità centrale 3, verifica se i segnali provenienti dagli accelerometri 2a, 2b derivano da un’azione sismica o da altre cause da non prendere in conto; tali algoritmi tendono ad evitare falsi negativi o falsi positivi e cioè casi nei quali si verifica un evento sismico ed il sistema di monitoraggio sismico 1 non lo riconosce come tale, e casi in cui il sistema di monitoraggio sismico 1 riconosce come evento sismico una azione che non è di tipo sismico; per il riconoscimento dell’azione sismica la unità centrale 3 si avvale anche di filtri inseriti nella unità centrale 3 stessa che tengono conto delle attività che si possono svolgere nell’edificio 10 e della situazione effettivamente presente che può essere caratterizzata, ad esempio, dalla presenza di una linea metropolitana che passa in prossimità dell’edificio o anche dalla presenza di una strada sulla quale viaggia un traffico pesante o anche dalla presenza di un aeroporto; i dati necessari per il funzionamento dei filtri suddetti sono stati inseriti nella unità centrale 3 dal progettista della struttura 11 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 1; l’unità centrale 3, in caso di sisma, una volta riconosciuto che i segnali ricevuti dagli accelerometri 2a, 2b sono quelli di un evento sismico, segnala detto evento sismico e calcola i valori degli spostamenti dei punti di misura, effettuando una doppia integrazione (nel dominio del tempo) dei valori di accelerazione misurati dagli accelerometri 2a, 2b nei punti di misura; l’unità centrale 3, inoltre, calcola i valori degli spostamenti dei punti di calcolo; l’unità centrale 3, utilizzando sia i valori degli spostamenti dei punti di misura che quelli dei punti di calcolo, calcola poi gli spostamenti relativi significativi (tra i suddetti punti di analisi), indicati dal progettista della struttura 11; l’unità centrale 3 confronta, poi, tali valori degli spostamenti relativi significativi con i corrispondenti valori di soglia dei suddetti spostamenti relativi significativi, introdotti nella unità centrale 3 dal progettista della struttura 11 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 1; l’unità centrale 3 comunica, poi, all’esterno dell’edificio 10 i risultati del suddetto confronto e trasmette i corrispondenti messaggi introdotti nella unità centrale 3 dal progettista della struttura 11 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 1.
I dati trasmessi all’esterno dell’edificio 10 comprendono essenzialmente dati riguardanti la valutazione di inagibilità della struttura 11, e quindi dell’edificio 10 stesso, e dati riguardanti la valutazione del danno (eventualmente) subito dall’edificio 10.
Si evidenzia che, nella presente descrizione e nelle sotto riportate rivendicazioni, con l’espressione “punto di misura” si intende un punto, appartenente alla struttura in esame, del quale, mediante uno strumento posizionato in corrispondenza del punto di misura stesso, si determinano gli spostamenti dovuti ad un’azione sismica; nei punti di misura sono posizionati gli accelerometri.
Inoltre si evidenzia che, nella presente descrizione e nelle sotto riportate rivendicazioni, con l’espressione “punto di calcolo” si intende un punto, appartenente alla struttura in esame (nel punto di calcolo non è posizionato alcuno strumento di misura) del quale, mediante calcoli (che utilizzano i valori degli spostamenti dei punti di misura), si determinano gli spostamenti dovuti ad un’azione sismica.
I punti di analisi, che sono i punti della struttura di cui si vogliono conoscere gli spostamenti, comprendono i punti di misura ed i punti di calcolo
Gli accelerometri 2a, 2b sono di tipo capacitivo. Ciascun accelerometro 2a, 2b è di tipo uni-assiale; ciascun accelerometro 2a, 2b, cioè, misura l’accelerazione in una unica direzione. E’ evidente che ciascun accelerometro 2a, 2b deve essere installato con riferimento alla suddetta direzione, in funzione di quanto è previsto in progetto. Considerata la struttura 11 in esame si misurano unicamente le accelerazioni sul piano orizzontale, dato che il progettista della struttura 11 non ha ritenuto necessario misurare l’accelerazione anche in direzione verticale.
Ciascun accelerometro 2a, 2b è collegato all’unità centrale 3 e ad un alimentatore 4 mediante un proprio cavo 5. I cavi 5 sono inseriti all’interno di canaline 14 portacavi; le canaline 14 sono tra loro unite per mezzo di scatole di raccordo e di altri elementi di raccordo.
L’unità centrale 3 comprende una unità master 7 ed un computer 8 tra loro interagenti; l’unità master 7 comprende un modulo convertitore che converte i dati da analogici a digitali, un modulo di comunicazione dei dati, ed un modulo di elaborazione dati, comprendente una CPU; il modulo di elaborazione dati elabora alcuni dati, dialoga con il computer 8 e provvede anche alla comunicazione dei dati e dei messaggi all’esterno dell’edificio 10 e, cioè, al di fuori del sistema di monitoraggio sismico 1.
Il computer 8 aumenta la capacità di calcolo e la rapidità di esecuzione dei calcoli del modulo di elaborazione dati dell’unità master 7. Si fa notare che si potrebbero utilizzare anche unità master, tecnicamente equivalenti all’unità master 7, nelle quali la CPU, opportunamente potenziata e dotata di memoria adeguata, può svolgere al suo interno tutti i calcoli necessari al sistema di monitoraggio sismico 1, potendosi così fare a meno del computer 8.
Il sistema di monitoraggio sismico 1 comprende anche un gruppo di continuità 6, un quadro elettrico 13 ed un gruppo elettrogeno 12; l’alimentatore 4, che è posto in prossimità dell’unità centrale 3, provvede alla alimentazione sia degli accelerometri 2a, 2b che dell’unità centrale 3; si evidenzia che gli accelerometri 2a, 2b sono collegati, tramite una cassetta di derivazione 9, all’unità centrale 3 a cui forniscono i dati rilevati, ed all’alimentatore 4. L’alimentatore 4 è collegato al gruppo di continuità 6 che, a sua volta, è collegato al gruppo elettrogeno 12 il quale è collegato al quadro elettrico generale 17 dell’edificio 10.
In caso di mancata erogazione di corrente elettrica da parte della rete elettrica esterna, dapprima entra in funzione il gruppo di continuità 6; successivamente, trascorso un certo intervallo di tempo (ad esempio pari a dieci minuti) entra automaticamente in funzione il gruppo elettrogeno 12 che provvede alla erogazione della corrente elettrica necessaria al funzionamento del sistema di monitoraggio sismico 1.
Nella figure 5, che illustra lo schema circuitale del sistema di monitoraggio sismico 1, e nella figura 6 è indicata, per semplicità di rappresentazione, l’unità centrale 3, anche se l’unità centrale 3 è inserita all’interno di un armadio 29. Nella figura 13 è schematicamente indicata gran parte delle attrezzature contenute all’interno dell’armadio 29, in particolare è indicata l’unità centrale 3.
Gli accelerometri 2a, 2b sono solidali ai pilastri 20a e sono posti all’interno di elementi di protezione 15 stagni fissati ai pilastri 20a stessi; dagli elementi di protezione 15 si dipartono le canaline 14, all’interno delle quali sono posizionati i cavi 5.
Si sottolinea che il sistema di monitoraggio sismico 1, una volta attivato, funziona ininterrottamente, a meno delle pause dovute a manutenzione o a sostituzione di componenti, per tutta la vita utile della struttura 11.
Si precisa che il sistema di monitoraggio sismico 1, per riconoscere l’evento sismico si basa (ad esempio) anche sulla durata del fenomeno dinamico registrato dagli accelerometri 2a, 2b, e sul fatto che l’intera struttura 11 sia interessata dal suddetto fenomeno dinamico, così che tutti gli accelerometri 2a, 2b rilevano segnali di tipo sismico.
In merito al funzionamento del sistema di monitoraggio sismico 1 si specifica quanto è di seguito indicato. Innanzi tutto si nota che l’edifico 10 è un edificio prefabbricato mono-piano così che è presente un unico orizzontamento che è quello della copertura.
Gli accelerometri 2a, 2b sono posti in numero ed in posizione tale da poter caratterizzare il comportamento dell’edificio 10 o, meglio, della struttura 11.
Si evidenzia che gli accelerometri 2a, 2b sono di tipo mono-assiale; ciò indica che essi misurano l’accelerazione unicamente in una prefissata direzione, che è quella di misura. Si fa notare che, in generale, si possono utilizzare anche accelerometri di tipo tri-assiale che, acquisiscono le accelerazioni rilevandone le tre componenti secondo tre assi cartesiani ortogonali (una delle tre componenti è verticale).
Nella struttura 11 (da monitorare) sono presenti punti di misura, in corrispondenza dei quali sono posizionati gli accelerometri 2a, 2b e punti di calcolo che sono posti in corrispondenza della sommità e della base di tutti gli altri pilastri 20b. Nel caso della struttura 11, nella quale sono presenti diciotto pilastri 20a, 20b, i punti di analisi sono ventotto (pari a due volte quattordici) in quanto interessa conoscere gli spostamenti della base e della sommità di ciascun pilastro 20a, 20b; i punti di misura sono otto ed i punti di calcolo sono venti (pari a due volte quattordici meno otto). Ciascuno degli spostamenti relativi significativi, fissato un pilastro 20a, 20b e fissata una direzione nel piano orizzontale, è pari alla differenza tra lo spostamento della sommità del pilastro 20a, 20b e lo spostamento della base del pilastro 20a, 20b stesso.
Nell’unità centrale 3, all’atto della realizzazione del sistema di monitoraggio sismico 1, il progettista della struttura 11 ha inserito per ciascun pilastro 20a, 20b valori di soglia degli spostamenti relativi significativi; si precisa che per ciascuno pilastro 20a, 20b sono stati inseriti, per ognuna delle due direzioni ortogonali (longitudinale e trasversale) secondo cui si ipotizza che l’azione sismica si verifichi, sei valori di soglia degli spostamenti relativi significativi (tali valori di soglia sono stati indicati dal progettista della struttura 11) corrispondenti, per il pilastro 20a, 20b stesso, ai sei eventi sotto indicati. Si suppone, per semplicità di esposizione, che i sei valori di soglia relativi alla direzione longitudinale siano uguali ai sei valori di soglia relativi alla direzione trasversale, così che, nel seguito, si fa riferimento semplicemente ai sei valori di soglia di ciascun pilastro 20a, 20b; di tali valori di soglia i primi tre riguardano la inagibilità dell’edificio 10, gli altri tre riguardano (più specificamente) lo “stato di danno dell’edificio”.
Si ricorda che la struttura 11 è stata progettata e realizzata in modo tale da evitare, in ogni caso, il verificarsi di meccanismi di rottura fragili, potendo verificarsi unicamente meccanismi di rottura duttili.
Il primo valore di soglia per ciascun pilastro 20a, 20b è il massimo valore dello spostamento relativo significativo (e, cioè, dello spostamento della sommità del pilastro 20a, 20b rispetto alla base del pilastro 20a, 20b stesso) in presenza del quale il pilastro 20a, 20b stesso è ancora in stato non fessurato.
Il secondo valore di soglia per ciascun pilastro 20a, 20b è il massimo valore dello spostamento relativo significativo (e, cioè, dello spostamento della sommità del pilastro 20a, 20b rispetto alla base del pilastro 20a, 20b stesso ) in presenza del quale il pilastro 20a, 20b stesso è ancora “in fase elastica” pur presentando fenomeni fessurativi.
Il terzo valore di soglia per ciascun pilastro 20a, 20b è il valore dello spostamento relativo significativo (e, cioè, dello spostamento della sommità del pilastro 20a, 20b rispetto alla base del pilastro 20a, 20b stesso) in presenza del quale nel pilastro 20a, 20b stesso le armature (utilizzando un opportuno coefficiente di sicurezza) sono da ritenersi non snervate.
Il quarto valore di soglia è il massimo valore dello spostamento relativo significativo in corrispondenza del quale le deformazioni del pilastro 20a, 20b sono all’interno dei valori previsti per un danno sostanzialmente nullo. Si fa presente che in presenza del quarto valore di soglia, di solito, il comportamento del pilastro 20a, 20b è ancora in fase elastica o ha appena oltrepassato la soglia del comportamento elastico.
Il quinto valore di soglia è il massimo valore dello spostamento relativo significativo in corrispondenza del quale le deformazioni del pilastro 20a, 20b sono all’interno dei valori previsti per un danno di lieve entità. Si fa presente che in presenza del quinto valore di soglia il comportamento del pilastro 20a, 20b è di tipo non lineare. Il sesto valore di soglia è il massimo valore dello spostamento relativo significativo in corrispondenza del quale le deformazioni del pilastro 20a, 20b sono all’interno dei valori previsti per un danno di media entità; il sesto valore di soglia resta comunque ampiamente inferiore al valore dello spostamento relativo corrispondente allo stato limite di collasso della struttura 11. Si fa presente che in presenza del sesto valore di soglia il comportamento del pilastro 20a, 20b è di tipo decisamente non lineare. Si fa presente, inoltre, che al di sopra del sesto valore di soglia sono da prevedersi gravi danni strutturali,
Si fa presente che i valori di soglia degli spostamenti relativi significativi, decisi ed introdotti nell’unità centrale 3 dal progettista della struttura 11, tengono conto anche del danneggiamento di opere edilizie complementari (quali tramezzature, controsoffitti, vetrate, ecc.) e/o di impianti collegati alla struttura 11 stessa.
Il terzo valore di soglia è maggiore del secondo valore di soglia che è maggiore del primo valore di soglia.
Il sesto valore di soglia è maggiore del quinto valore di soglia il quale è maggiore del quarto valore di soglia.
Una volta che il sistema di monitoraggio sismico 1 è stato attivato, gli accelerometri 2a, 2b rilevano e trasmettono all’unità centrale 3 i valori dell’accelerazione dei punti di misura appartenenti ai pilastri 20a; tali valori vengono rilevati in continuo con frequenze di campionamento dell’ordine del KHz.
L’unità centrale 3 dopo aver trasformato nel modulo convertitore i dati provenienti dagli accelerometri 2a, 2b da analogici a digitali, li suddivide in pacchetti di dati e li analizza.
Ciascun pacchetto di dati viene sottoposto, all’interno dell’unità centrale 3, ad una prima procedura di riconoscimento la quale permette di distinguere i segnali non sismici da quelli che possono essere sismici.
Al termine di tale procedura l’unità centrale 3, se il pacchetto di dati non contiene dati derivanti da azioni sismiche riconosciuti come tali, scarta il pacchetto stesso e, successivamente, lo cancella; se il pacchetto di dati considerato contiene dati derivanti dall’azione sismica tale pacchetto viene identificato come derivante da una possibile azione sismica. Immediatamente la unità centrale 3 invia un segnale di allarme a indirizzi prefissati ed attiva adeguati segnalatori posizionati nell’edificio 10 che indicano che si sta verificando un possibile evento sismico. Tale messaggio permette agli occupanti dell’edificio 10 di operare così come previsto nelle prefissate procedure di comportamento in presenza di azioni sismiche. L’unità centrale 3 applica una seconda procedura di riconoscimento ai dati registrati; in caso di riconoscimento della azione sismica l’unità centrale 3 registra consecutivamente altri pacchetti di dati; ciò si protrae per tutta la durata della scossa sismica ed anche un po’ oltre. Si fa notare che, con la procedura di calcolo implementata nell’unità centrale 3, restano sempre disponibili alcuni pacchetti “che non rilevano effetti di azioni sismiche” relativi a dati rilevati prima dell’inizio della scossa sismica e dopo il termine della scossa sismica stessa.
Secondo una possibile variante di funzionamento il segnale di allarme sopra menzionato può essere lanciato dall’unità centrale 3 una volta che il sisma è stato riconosciuto dalla seconda procedura di riconoscimento sopra indicata.
L’unità centrale 3, una volta terminata la azione sismica, calcola dapprima gli spostamenti (assoluti) di tutti i punti di misura che sono i punti in cui sono posizionati gli accelerometri 2a, 2b; il calcolo degli spostamenti dei punti di misura è effettuato mediante doppia integrazione nel dominio del tempo dei valori di accelerazione misurati dagli accelerometri 2a, 2b.
Si fa notare che tutto ciò che è sopra descritto viene calcolato in quasi “real time”, all’interno dell’unità centrale 3 (e quindi all’interno dell’unità master 7 e del computer 8), così che i dati da elaborare non “escono” dal sistema di monitoraggio sismico 1. Si fa notare che tale caratteristica del sistema di monitoraggio sismico 1 costituisce un indubbio vantaggio anche nei confronti di altri sistemi di monitoraggio sismico già realizzati nella tecnica nota. L’unità centrale 3 calcola poi gli spostamenti dei punti di calcolo che, si ricorda, sono i punti in cui interessa conoscere gli spostamenti ma che non sono direttamente strumentati per mezzo degli accelerometri 2a, 2b. Gli spostamenti dei punti di calcolo sono calcolati dall’unità centrale 3, mediante algoritmi implementati nel software inserito nell’unità centrale 3 stessa, sulla base dei valori degli spostamenti dei punti di misura e sulla base dei dati e delle istruzioni forniti dal progettista della struttura 11 ed inseriti, dallo stesso progettista, nella unità centrale 3.
L’unità centrale 3 calcola, poi, i valori massimi degli spostamenti relativi significativi (che sono i valori massimi degli spostamenti relativi tra la base e la sommità di ciascuno dei pilastri 20a, 20b); in tale calcolo vengono utilizzati sia i punti di misura che i punti di calcolo. Nella forma di realizzazione qui descritta l’unità centrale 3 calcola gli spostamenti relativi tra la base e la sommità di ciascuno dei pilastri 20a, 20b appartenenti alla struttura 11.
Si fa notare che spesso in letteratura si fa riferimento al “drift” che , fissato, ad esempio, un pilastro, è pari alla differenza tra il valore dello spostamento (assoluto) della sommità del pilastro ed il valore dello spostamento (assoluto) della base, divisa per la distanza in verticale tra la base e la sommità (altezza) del pilastro stesso. L’unità centrale 3, relativamente a ciascun pilastro 20a, 20b, confronta il valore degli spostamenti relativi significativi come sopra calcolati con i valori di soglia degli spostamenti relativi significativi stessi.
Nel caso del sistema di monitoraggio sismico 1 sono possibili gli otto casi seguenti; i primi quattro casi (contraddistinti dalla lettera “i”) riguardano il tema “inagibilità dell’edificio 10”; gli altri quattro casi (contraddistinti dalla lettera “d”) riguardano il tema “valutazione dei danni subiti dall’edificio 10”. Le valutazioni di danno sotto riportate (nei casi contraddistinti dalla lettera “d”) derivano dai parametri atti ad individuare una scala di valutazione del danno forniti dal progettista della struttura 11 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 1; tali parametri sono stati introdotti nell’unità centrale 3 dal suddetto progettista della struttura 11 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 1;
Si evidenzia che il progettista della struttura 11 ha, inoltre, individuato i messaggi che il sistema di monitoraggio 1 deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo un evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante il suddetto evento sismico ed i valori di soglia di detti spostamenti relativi significativi.
Caso 1i: al termine del confronto, sopra descritto, riguardante il valore degli spostamenti relativi, si ha che in tutti i pilastri 20a, 20b il valore degli spostamenti relativi significativi non supera il primo valore di soglia; ciò significa che tutti i pilastri 20a, 20b sono rimasti in fase non fessurata. In tale caso il sistema di monitoraggio sismico 1 indica che non sono stati rilevati danni strutturali e, considerato il fatto che si è supposto (tenendo conto di come è stata progettata e costruita la struttura 11) che non possano essersi verificati meccanismi di rottura fragili, si ritiene che sia consentita la permanenza delle persone all’interno della struttura 11.
Caso 2i: al termine del confronto, sopra descritto, riguardante il valore degli spostamenti relativi, si ha che anche in uno solo dei pilastri 20a, 20b il valore degli spostamenti relativi significativi supera il primo valore di soglia ma è inferiore al secondo valore di soglia; si evidenzia che in ciascun pilastro 20a, 20b il valore degli spostamenti relativi significativi è inferiore al secondo valore di soglia. Ciò significa che tutti i pilastri 20a, 20b sono rimasti in fase elastica anche se sono possibili stati fessurativi nei pilastri 20a, 20b stessi. In tale caso il sistema di monitoraggio sismico 1 indica che non sono previsti danni strutturali e, considerato il fatto che si è supposto (tenendo conto di come è stata progettata e costruita la struttura 11) che non possano verificarsi meccanismi di rottura fragili, si ritiene che sia ancora possibile la permanenza delle persone all’interno della struttura 11 pur essendo opportuno effettuare almeno una visita tecnica con una certa sollecitudine.
Caso 3i: al termine del confronto, sopra descritto, riguardante il valore degli spostamenti relativi, anche in uno solo dei pilastri 20a, 20b il valore degli spostamenti relativi significativi supera il secondo valore di soglia ma è inferiore al terzo valore di soglia; si evidenzia che in ciascun pilastro 20a, 20b il valore degli spostamenti relativi significativi è inferiore al terzo valore di soglia. In tale caso il sistema di monitoraggio sismico 1 indica che, prima di poter far rientrare le persone all’interno dell’edificio 10, è necessario che un ingegnere effettui una visita tecnica di ispezione per verificare se la struttura 11 stessa è agibile o non agibile.
Caso 4i: al termine del confronto, sopra descritto, riguardante il valore degli spostamenti relativi, anche in uno solo dei pilastri 20a, 20b il valore degli spostamenti relativi significativi supera il terzo valore di soglia: l’edificio 10 risulta essere (almeno temporaneamente) inagibile. Il sistema di monitoraggio sismico 1 indica che è necessario effettuare visite tecniche accurate per la verifica delle condizioni della struttura 11. E’ prevedibile che occorra intraprendere azioni per migliorare la situazione della struttura 11 e per renderla di nuovo idonea allo svolgimento al suo interno delle attività previste.
Caso 1d: al termine del confronto, sopra descritto, riguardante il valore degli spostamenti relativi, in ciascun pilastro 20a, 20b il valore dello spostamento relativo significativo non supera il quarto valore di soglia; ciò significa che tutti i pilastri 20a, 20b sono sostanzialmente rimasti in campo elastica. In tale caso il sistema di monitoraggio sismico 1 (considerato il fatto che si è supposto (tenendo conto di come è stato progettata e costruita la struttura 11) che non possano verificarsi meccanismi di rottura fragili, 11) indica che non sono prevedibili veri e propri danni strutturali; il messaggio fornito dal sistema di monitoraggio sismico 1 è allora il seguente: “è presumibile che non vi siano danni rilevanti.
Caso 2d: al termine del confronto, sopra descritto, riguardante il valore degli spostamenti relativi, anche in uno solo dei pilastri 20a, 20b, il valore degli spostamenti relativi significativi supera il quarto valore di soglia ma è inferiore al quinto valore di soglia; si evidenzia che in ciascun pilastro 20a, 20b il valore degli spostamenti relativi significativi è inferiore al quinto valore di soglia. In tale caso il sistema di monitoraggio sismico 1 (considerato il fatto che si è supposto (tenendo conto di come è stata progettata e costruita la struttura 11) che non possano verificarsi meccanismi di rottura fragili) indica che si è raggiunto un primo livello di danno (danno lieve); il messaggio fornito dal sistema di monitoraggio sismico 1 è allora il seguente: “è presumibile un danno lieve”.
Caso 3d: al termine del confronto, sopra descritto, riguardante il valore degli spostamenti relativi, anche in uno solo dei pilastri 20a, 20b, il valore degli spostamenti relativi significativi supera il quinto valore di soglia ma è inferiore al sesto valore di soglia; si evidenzia che in ciascun pilastro 20a, 20b il valore degli spostamenti relativi significativi è inferiore al sesto valore di soglia. In tale caso il sistema di monitoraggio sismico 1 indica che si è raggiunto un secondo livello di danno (danno medio); il messaggio fornito dal sistema di monitoraggio sismico 1 è allora il seguente: “è presumibile un danno medio.
Caso 4d: al termine del confronto, sopra descritto, riguardante valore degli spostamenti relativi, anche in uno solo dei pilastri 20a, 20b il valore degli spostamenti relativi significativi supera il sesto valore di soglia. Il sistema di monitoraggio sismico 1 indica che si è raggiunto il terzo livello di danno (danno grave); il messaggio fornito dal sistema di monitoraggio sismico 1 è allora il seguente: “è presumibile un danno grave”.
Nell’esempio considerato il quarto valore di soglia è maggiore del terzo valore di soglia; si ha dunque che il sistema di monitoraggio sismico 1, secondo quanto è stato stabilito dal progettista della struttura 11, indica che la struttura 11 stessa (e quindi l’edificio 10) è considerata (almeno temporaneamente) inagibile (casi 3i e 4i) quando non sono ancora prevedibili veri e propri danni strutturali (come previsto al caso 1d); secondo quanto è indicato dal sistema di monitoraggio sismico 1, infatti, la permanenza delle persone nell’edificio 10 può essere accettata solo dopo che un ingegnere che effettua una visita tecnica accurata (così come è richiesto dal caso 4i sopra illustrato) autorizzi, la permanenza delle persone all’interno dell’edificio 10, eventualmente dopo che sono stati effettuati alcuni lavori di ripristino ordinati dal suddetto ingegnere.
Si fa notare che anche nei casi 1i e 2i, il messaggio “di rassicurazione” del sistema di monitoraggio sismico 1 è relativo unicamente all’evento sismico “trascorso”; si evidenzia che la effettiva decisione di restare o meno all’interno dell’edificio 10 deve essere assunta tenendo presente anche la possibilità che possano verificarsi altri eventi sismici ravvicinati che seguono il primo evento sismico. Si sottolinea l’importanza di considerare il sistema di monitoraggio sismico 1 come ausilio oggettivo alla decisione ma non come decisore finale, in quanto la decisione finale, considerata la totale imprevedibilità dei fenomeni sismici (si fa riferimento al problema di scosse importanti ravvicinate) spetta sempre all’uomo. Il sistema di monitoraggio sismico 1 permette indubbiamente di valutare, oggettivamente, tramite misure, ciò che è successo; la decisione di permettere la permanenza delle persone all’interno di un edificio deve sempre fare riferimento anche a ciò che si prevede possa accadere tenendo conto anche dell’eventuale danno subito dalla struttura; e questa decisione spetta all’uomo ed, in particolare, agli esperti.
Si fa notare che le indicazioni del sistema di monitoraggio sismico 1 in relazione allo stato di danno non si riferiscono alle visite tecniche da effettuare per la valutazione del danno stesso; la necessità delle visite tecniche, secondo il sistema di monitoraggio sismico 1, è correlata al tema “inagibilità” della struttura. Resta il fatto che visite tecniche devono comunque essere effettuate, anche in relazione agli stati di danno come sopra individuati, al fine di valutare lo stato della struttura 11; tali visite tecniche sono effettuate quando all’interno della struttura 11 (e quindi dell’edificio 10), che è già stata dichiarata inagibile (in quanto il secondo valore di soglia è ovviamente inferiore al terzo valore di soglia ed il terzo valore di soglia è inferiore al quarto valore di soglia), non sono presenti persone. La valutazione del danno (effettuata per mezzo dei messaggi seguenti:“nessun danno rilevante” (caso 1d), “danno lieve” (caso 2d), “danno medio” (caso 3d), “danno grave” (caso 4d)) è utile anche per valutare la pericolosità di effettuare la visita tecnica.
Nel caso in cui il sistema di monitoraggio sismico 1 segnali danni (quali, ad esempio, danni medi o gravi) è necessario effettuare visite tecniche approfondite per poi intraprendere azioni atte a migliorare la capacità portante della struttura 11 ora danneggiata e per renderla di nuovo idonea allo svolgimento al suo interno delle attività previste. E’ evidente che, nel caso di danno grave può essere conveniente dal punto di vista economico anche abbattere la struttura 11 o effettuare interventi di “sostituzione strutturale”.
Si evidenzia che il sistema di monitoraggio sismico 1 non è in grado di segnalare meccanismi di rottura di tipo fragile. Si evidenzia, inoltre, che i possibili danni, ed i conseguenti rischi per le persone che occupano l’edificio 10, derivanti da rotture o collassi o deformazioni eccessive di elementi di finitura (quali, ad esempio, controsoffittature, o scaffalature o altri tipi di elementi costruttivi) o di arredi o di impianti o di macchinari sono tenuti in conto “indirettamente” dal progettista della struttura 11 limitando opportunamente i valori di soglia degli spostamenti relativi significativi che sono stati forniti dal progettista stesso per ciascuno dei pilastri 20a, 20b e che sono stati introdotti dal progettista medesimo nell’unità centrale 3 durante l’installazione del sistema di monitoraggio sismico 1.
Il sistema di monitoraggio sismico 1, immediatamente dopo l’evento sismico, in tempo reale, attiva il sistema di comunicazione con l’esterno previsto in progetto. In relazione alla “inagibilità” dell’edificio 10 il sistema di monitoraggio sismico 1 comunica al suo esterno ed all’esterno dell’edificio 10 quale tra i casi 1i, 2i, 3i 4i si è verificato. La “comunicazione” del sistema di monitoraggio sismico 1 all’esterno dell’edificio 10 viene effettuata dalla unità centrale 3 che invia messaggi via Internet o invia SMS a prefissati indirizzi (quali quello del proprietario dell’edificio 10 e del responsabile delle attività industriali che si svolgono all’interno dell’edificio 10); la unità centrale 3 contemporaneamente attiva appositi segnalatori visibili all’esterno dell’edificio che possono comprendere lampade di diverso colore (quale verde, giallo rosso) e/o altri sistemi di segnalazione. Nel sistema di monitoraggio sismico 1 le lampade assumono il colore azzurro se si verifica il caso 1i, il colore verde se si verifica il caso 2i, il colore giallo se si verifica il caso 3i, ed il colore rosso se si verifica il caso 4i.
In relazione alla “previsione del danno” dell’edificio 10 il sistema di monitoraggio sismico 1 comunica al suo esterno ed all’esterno dell’edificio 10 quale tra i casi 1d, 2d, 3d, 4d si è verificato. Si precisa che la “comunicazione” del sistema di monitoraggio sismico 1 all’esterno dell’edificio 10 viene effettuata dalla unità centrale 3 che invia messaggi via Internet o invia SMS a prefissati indirizzi (quali quello del proprietario dell’edificio 10 e del responsabile delle attività industriali che si svolgono all’interno dell’edificio 10 stesso); la unità centrale 3 contemporaneamente attiva appositi segnalatori locali.
Si fa presente che l’unità centrale 3, una volta terminato l’evento sismico, comunica via Internet ad almeno uno dei suddetti prefissati indirizzi anche la time history delle accelerazioni registrate, la time history degli spostamenti dei punti di misura e dei punti di calcolo. L’unità centrale 3 memorizza nella memoria del computer 8 tutti i dati ed i messaggi che l’unità centrale 3 stessa trasmette all’esterno dell’edificio 10. In riferimento alle caratteristiche del sistema di monitoraggio sismico 1 si evidenzia quanto segue.
Nella unità centrale 3 è inserito un software che, in presenza di un evento sismico, aggiorna (diminuendoli) i valori di soglia degli spostamenti relativi significativi per tenere conto delle variazioni delle caratteristiche e delle prestazioni della struttura 11 causate dal danneggiamento strutturale dovuto ad eventuali eventi sismici già subiti dalla struttura 11 e registrati dal sistema di monitoraggio sismico 1.
I parametri che permettono di aggiornare detti valori di soglia degli spostamenti relativi significativi sono stati introdotti nell’unità centrale 3 dal progettista della struttura 11, all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 1.
Nell’unità centrale 3 è inserito un software che permette di evidenziare in tempo reale il mal funzionamento di un accelerometro 2a, 2b o la mancata alimentazione dello stesso; ciò contribuisce a mantenere sempre in perfetta efficienza il sistema di monitoraggio sismico 1.
Nell’unità centrale 3 è inserito anche un software che permette, a comando o a intervalli di tempo prefissati, di introdurre dati di sismi virtuali, atti a verificare lo stato di funzionamento del sistema di monitoraggio sismico 1. La introduzione di sismi virtuali viene attuata immettendo “artificialmente” segnali fittizi nell’unità centrale 3, verificando poi la risposta del sistema di monitoraggio sismico 1.
Il procedimento per la realizzazione del sistema di monitoraggio sismico 1 da installare in corrispondenza della struttura 11, facente parte dell’edificio 10, comprende le operazioni di seguito descritte:
- il progettista della struttura 11, durante le fasi di progettazione della struttura 11 stessa, individua tutti i possibili meccanismi di rottura duttili della struttura 11 (si ricorda che la struttura 11 è tale per cui in essa sono impediti meccanismi di rottura fragili e sono possibili unicamente meccanismi di rottura duttili) ed individua punti di analisi, appartenenti alla struttura 11, tali per cui la conoscenza di spostamenti relativi significativi, individuati dal progettista della struttura 11, tra coppie dei suddetti punti di analisi risulta necessaria per la valutazione delle condizioni di inagibilità della struttura 11 e per la valutazione del danno della struttura 11 stessa derivanti da azioni sismiche; i suddetti punti di analisi comprendono punti di misura, nei quali sono posizionati gli accelerometri 2a, 2b, e punti di calcolo i cui spostamenti sono calcolati sulla base degli spostamenti dei punti di misura; il progettista della struttura 11, poi, ricava, per ciascuno dei suddetti spostamenti relativi significativi, i valori di soglia, che individuano situazioni di inagibilità e di danno della struttura; il progettista della struttura 11 stabilisce, poi, i messaggi che il sistema di monitoraggio sismico 1 deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo un evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante il suddetto evento sismico ed i valori di soglia (dei suddetti spostamenti relativi significativi); il numero e la disposizione degli accelerometri 2a, 2b sono stati stabiliti in funzione delle caratteristiche della struttura 11, di dati forniti dal progettista della struttura 11 e dal numero e dalla disposizione dei punti di analisi della struttura 11;
- vengono installati gli accelerometri 2a, 2b in corrispondenza di punti di misura appartenenti alla struttura 11;
- si installa l’unità centrale 3 che viene collegata agli accelerometri 2a, 2b;
- il progettista della struttura 11 introduce nella unità centrale 3 i seguenti dati e le seguenti istruzioni:
• alcuni dati relativi alla struttura 11, compresi alcuni dati tipici del comportamento dinamico della struttura 11;
• i valori di soglia per ciascuno dei suddetti spostamenti relativi significativi;
• i messaggi che il sistema di monitoraggio sismico 1 deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo un evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante il suddetto evento sismico ed i valori di soglia dei suddetti spostamenti relativi significativi;
• i parametri atti a individuare una scala di valutazione del danno;
il sistema di monitoraggio sismico 1 comprende un insieme di apparecchiature e di software che, per funzionare, necessita di dati e di specifiche istruzioni, introdotte nella unità centrale 3 dal progettista della struttura 11 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 1, i quali rendono il sistema di monitoraggio sismico 1 appropriato per la struttura 11 considerata; il sistema di monitoraggio sismico 1 è atto ad essere utilizzato per valutare le condizioni di inagibilità della struttura 11 ed il danno strutturale conseguenti ad azioni sismiche che si verifichino dopo l’installazione del sistema di monitoraggio sismico 1; l’unità centrale 3 è atta a ricevere e ad elaborare i dati provenienti dagli accelerometri 2a, 2b; la unità centrale 3, mediante algoritmi implementati nel software inserito nella unità centrale 3 stessa, è atta a verificare se i segnali provenienti dagli accelerometri 2a, 2b derivano da un’azione sismica o da altre cause da non prendere in conto; l’unità centrale 3, una volta riconosciuto che i segnali ricevuti dagli accelerometri 2a, 2b sono quelli di un evento sismico, è atta a calcolare, effettuando una doppia integrazione nel tempo dei valori di accelerazione misurati dagli accelerometri 2a, 2b, i valori degli spostamenti dei punti di misura (dove sono posizionati gli accelerometri 2a, 2b); l’unità centrale 3, poi è atta a calcolare il valore degli spostamenti dei punti di calcolo, così da poter poi calcolare gli spostamenti relativi significativi, individuati dal progettista della struttura 11, al fine di valutare lo stato di inagibilità e di danno della struttura 11 stessa; l’unità centrale 3 è atta ad eseguire tali calcoli in quasi “real time”; l’unità centrale 3, inoltre è atta a confrontare i valori degli spostamenti relativi significativi con i corrispondenti valori di soglia introdotti nella unità centrale 3 dal progettista della struttura 11 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 1; l’unità centrale 3 è inoltre atta a comunicare all’esterno dell’edificio 10 i risultati del suddetto confronto ed a inviare i messaggi, stabiliti dal progettista della struttura 11 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 1;
- si attiva, poi, il sistema di monitoraggio sismico 1;
il sistema di monitoraggio sismico 1, una volta installato ed una volta che il progettista della struttura 11 ha introdotto i dati e le specifiche istruzioni necessarie per il funzionamento del sistema di monitoraggio sismico 1 stesso, funziona ininterrottamente ed in automatico.
Con riferimento al suddetto procedimento si fa presente quanto segue.
Il progettista della struttura 11 individua i meccanismi di rottura (che sono meccanismi di rottura duttili) (si ricorda che la struttura 11 è tale per cui in essa sono impediti meccanismi di rottura fragili e sono possibili unicamente meccanismi di rottura duttili) della struttura 11 stessa; tali meccanismi di rottura sono legati alla precedente formazione di cerniere plastiche in corrispondenza della base dei pilastri 20a, 20b ed agli spostamenti relativi tra la sommità dei pilastri 20a, 20b e le relative basi; tutti i pilastri 20a, 20b possono essere considerati incastrati alla base ed incernierati in sommità (si fa notare che la posizione della cerniera di sommità assume due valori: uno relativo allo schema statico di telaio longitudinale e l’altro relativo allo schema statico di telaio trasversale.
Il progettista della struttura 11, inoltre individua come punti di analisi la sommità e la base di tutti i pilastri 20a, 20b.
Ciò che interessa è il valore degli spostamenti relativi tra la sommità e la base di ciascuno dei pilastri 20a, 20b. Il progettista della struttura 11 deve individuare, poi, con riferimento allo spostamento relativo di ciascun pilastro 20a, 20b, i sei valori di soglia dello spostamento relativo stesso. Il progettista della struttura 11 individua tali valori di soglia sulla base di calcoli e di considerazioni che traggono origine dal calcolo, per ciascun pilastro 20a, 20b, in ciascuna delle due direzioni (longitudinale e trasversale):
- dello spostamento relativo massimo (tra sommità e base del pilastro 20a, 20b considerato) in corrispondenza del quale il pilastro 20a, 20b considerato resta in fase non fessurata,
- dello spostamento relativo che provoca nella sezione di base del pilastro 20a, 20b considerato il momento di fessurazione,
- dello spostamento relativo che provoca nella sezione di base del pilastro 20a, 20b considerato lo snervamento delle armature longitudinali,
- dello spostamento relativo in corrispondenza del collasso del pilastro 20a, 20b considerato.
Il progettista della struttura 11 introduce anche alcuni dati generali della struttura 11 stessa, quali l’altezza dei pilastri 20a, 20b, ed i dati che definiscono le forme modali del comportamento dinamico della struttura 11 relativi ai modi significativi di vibrare della struttura 11 stessa.
Il progettista della struttura 11 introduce nella unità centrale 3 anche i parametri che permettono di aggiornare i valori di soglia degli spostamenti relativi significativi per tenere conto delle variazioni delle caratteristiche e delle prestazioni della struttura 11 causate dal danneggiamento strutturale dovuto ad eventuali eventi sismici già subiti dalla struttura 11 e registrati dal sistema di monitoraggio sismico 1.
Quanto è sopra scritto si applica al caso in cui si verifichino più scosse sismiche in successione tutte facenti parte di un unico sisma, o al caso in cui si verifichino eventi sismici separati e tra loro distanti nel tempo.
Gli accelerometri 2a, 2b vengono resi solidali ai pilastri 20a e vengono protetti all’interno degli elementi di protezione 15 stagni che vengono fissati ai pilastri 20a stessi. E’ evidente che gli accelerometri 2a, 2b vengono fissati tenendo conto della direzione e del verso del loro asse di misura.
Nel caso della struttura 11 è lecito considerare rigido sia il comportamento della fondazione 23 nel suo piano, sia il comportamento dell’impalcato della copertura, dove i tegoli 22 sono tra loro connessi in corrispondenza delle loro ali.
Si ricorda che i punti di misura sono otto, e che i punti di calcolo sono venti.
L’unità centrale 3 viene posizionata in un punto facilmente accessibile, e, per quanto possibile baricentrico rispetto alla posizione degli accelerometri 2a, 2b, al fine di rendere minima la lunghezza dei cavi 5 che collegano gli accelerometri 2a, 2b stessi all’unità centrale 3.
In prossimità dell’unità centrale 3 vengono anche installati l’alimentatore 4 ed il gruppo di continuità 6 con il relativo quadro elettrico 13. Viene inoltre installato il gruppo elettrogeno 12 che viene collegato al quadro elettrico 13 ed al quadro elettrico generale 17 dell’edificio 10.
Si evidenzia che assai importante, per il corretto funzionamento del sistema di monitoraggio sismico 1 è la messa a punto dei filtri dell’unità centrale 3 relativi al riconoscimento dell’azione sismica da parte del sistema di monitoraggio sismico 1, tenendo conto delle attività che si possono svolgere nell'edificio 10.
Si ribadisce che i messaggi che il sistema di monitoraggio sismico 1 deve fornire all’esterno sono stabiliti dal progettista della struttura 11.
Con riferimento alle figure 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, si descrive il sistema di monitoraggio sismico 30, ottenuto secondo il presente trovato secondo un’altra forma di realizzazione. Il sistema di monitoraggio sismico 30 è installato in corrispondenza di una struttura 41 di un edificio 40 commerciale esistente; la struttura 41 è (attualmente) tale per cui in essa sono impediti meccanismi di rottura fragili e sono possibili unicamente meccanismi di rottura duttili.
La struttura 41 comprende una parte posteriore 41a ed una parte anteriore 41b. La parte posteriore 41a comprende fondazioni 53a (di calcestruzzo armato gettato in opera), i pilastri 50a, 50b 50e (prefabbricati di calcestruzzo armato), travi 51a, 51b (prefabbricate di calcestruzzo armato precompresso), tegoli 52a (prefabbricati di calcestruzzo armato precompresso) e lastre 52b (prefabbricate di calcestruzzo armato).
La parte anteriore 41b comprende le fondazioni 53b (di calcestruzzo armato gettato in opera), i pilastri 50c, 50d (prefabbricati di calcestruzzo armato), un orizzontamento 56 di copertura (comprendente travi e tegoli TT prefabbricati di calcestruzzo armato precompresso) ed un orizzontamento intermedio 57 (comprendente travi e tegoli TT prefabbricati di calcestruzzo armato precompresso ed una soletta di calcestruzzo collaborante gettata in opera).
Si fa notare che nella individuazione degli elementi strutturali sismo-resistenti i pilastri 50e possono essere trascurati; per tale motivo, nel seguito, si fa riferimento unicamente ai pilastri 50a, 50b, 50c, 50d.
Il tamponamento, dell’edificio 40, è costituito da pannelli orizzontali 54 di calcestruzzo armato e da pannelli sandwich 55.
Lo schema statico dei pilastri 50a, 50b, 50c, 50d è quello di aste incastrate alla base ed incernierate in corrispondenza degli orizzontamenti. L’edificio 40 è stato progettato e costruito in una zona originariamente classificata come non sismica.
Successivamente tale zona è stata classificata come sismica e tale edificio 40 è stato oggetto di un adeguamento sismico effettuato mediante lavori di ristrutturazione finalizzati a conferire alla struttura 41 le necessarie caratteristiche (rigidezza, resistenza, duttilità) e necessarie, quindi anche ad evitare la formazione di meccanismi di rottura fragili e a rendere possibili unicamente meccanismi di rottura duttili. Tali interventi sono stati finalizzati, tra l’altro:
- a connettere tra loro tutti gli elementi strutturali in maniera efficace e tale da rispettare il criterio della gerarchia delle resistenze;
- a rendere i pilastri 50a, 50b, 50c, 50d tali da essere dotati della duttilità necessaria; gli interventi sui pilastri è stata tale da mantenere perfettamente verificato il criterio della gerarchia delle resistenze.
Tra la parte posteriore 41a e la parte anteriore 41b è presente un giunto 58 di dilatazione ad andamento trasversale che divide la struttura 41. In corrispondenza di tale giunto 58 le tre travi 51a appartenenti alla parte posteriore 41a si appoggiano su altrettante mensole 46 che sono solidali a tre dei quattro pilastri 50c.
Tale giunto 58 che è stato originariamente realizzato con le caratteristiche e le dimensioni di un giunto di dilatazione, è stato successivamente “ristrutturato” realizzando, mediante le tre mensole 46, un piano di appoggio per le tre travi 51a di adeguata lunghezza. Si fa notare che, dopo l’adeguamento sismico, le travi 51a sono dotate di apparecchi di appoggio unidirezionali che possono scorrere unicamente nella direzione dell’asse delle travi 51a stesse. La lunghezza del piano di appoggio di ciascuna delle tre mensole 46 è tale per cui, anche in corrispondenza del giunto 58, non sono possibili meccanismi di rottura fragili.
Il sistema di monitoraggio sismico 30 comprende:
- ventiquattro accelerometri 32a, 32b, 32c, 32d, 32e (sei accelerometri 32a; sei accelerometri 32b; quattro accelerometri 32c; quattro accelerometri 32d; quattro accelerometri 32e) posizionati in punti di misura della struttura 41;
- una unità centrale 33;
- una unità locale 37 collegata agli accelerometri 32a, 32b;
- tre distanziometri 38, ciascuno dei quali misura spostamenti relativi significativi tra i due punti appartenenti ad una coppia di punti di analisi posti uno davanti all’altro; i tre distanziometri 38 sono distanziometri laser, posti in corrispondenza del giunto 58, in prossimità delle tre mensole 46; ciascuno dei tre distanziometri 38 misura gli spostamenti relativi tra il punto in cui è posizionato il distanziometri 38 considerato ed il punto in cui il raggio laser viene riflesso; tale punto appartiene ad un angolare 59 solidale alla relativa trave 51a.
L’unità centrale 33 è collegata all’unità locale 37, agli accelerometri 32c, 32d, 32e ed ai tre distanziometri 38; l’unità centrale 33 continuamente riceve ed elabora i dati provenienti dalla unità locale 37 (che trasmette i dati rilevati dagli accelerometri 32a, 32b), i dati provenienti dagli accelerometri 32c, 32d, 32e ed i dati provenienti dai tre distanziometri 38.
Il sistema di monitoraggio sismico 30, una volta attivato, funziona ininterrottamente, a meno delle pause dovute a manutenzione o a sostituzione di componenti, per tutta la vita utile della struttura 41.
Il sistema di monitoraggio sismico 30 comprende un insieme di apparecchiature e di software che, per funzionare, necessita di dati e di specifiche istruzioni introdotti dal progettista della struttura 41 durante l’installazione del sistema di monitoraggio sismico 30; i suddetti dati e le suddette istruzioni rendono il sistema di monitoraggio sismico 30 appropriato per la struttura 41 considerata; il sistema di monitoraggio sismico 30 è atto ad essere utilizzato per valutare le condizioni di inagibilità della struttura 41 ed il danno strutturale conseguenti ad azioni sismiche che si verifichino dopo l’installazione del sistema di monitoraggio sismico 30 stesso; il sistema di monitoraggio sismico 30, una volta installato ed una volta che il progettista della struttura 41 ha introdotto i dati e le specifiche istruzioni necessarie per il funzionamento del sistema di monitoraggio sismico 30 stesso, funziona ininterrottamente ed in automatico; i suddetti punti di misura sono compresi fra punti di analisi appartenenti alla struttura 41 individuati dal progettista della struttura 41, all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 30, come punti della struttura 41 di cui occorre conoscere, durante l’azione sismica, gli spostamenti assoluti per poter calcolare spostamenti relativi significativi tra coppie dei suddetti punti di analisi; la conoscenza dei suddetti spostamenti relativi significativi, individuati dal progettista della struttura 41, risulta necessaria per la valutazione delle condizioni di inagibilità della struttura 41 e del danno della struttura 41 stessa derivanti da azioni sismiche; l’unità centrale 33, per il suo funzionamento, utilizza i dati e le istruzioni introdotti nell’unità centrale 33 dal progettista della struttura 41 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 30; i suddetti dati ed istruzioni comprendono:
- alcuni dati relativi alla struttura 41, compresi alcuni dati tipici del comportamento dinamico della struttura 41 stessa;
- sei valori di soglia per ciascuno dei suddetti spostamenti relativi significativi; si fa presente che tra i suddetti spostamenti relativi significativi sono compresi anche i valori di soglia degli spostamenti relativi significativi misurati dai distanziometri 38;
- messaggi che il sistema di monitoraggio sismico 30 deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo un evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante il suddetto evento sismico ed i valori di soglia dei suddetti spostamenti relativi significativi; tali messaggi sono in numero di otto;
- parametri atti ad individuare una scala di valutazione del danno;
la unità centrale 33, che funziona continuamente, mediante algoritmi implementati nel software inserito nella unità centrale 33, verifica se i segnali provenienti dagli accelerometri 32a, 32b, 32c, 32d, 32e derivano da un’azione sismica o da altre cause da non prendere in conto; tali algoritmi tendono ad evitare falsi positivi o falsi negativi; per il riconoscimento dell’azione sismica la unità centrale 33 si avvale anche di filtri inseriti nella unità centrale 33 stessa che tengono conto delle attività che si possono svolgere nell’edificio 40 e della presenza di una strada trafficata, prossima all’edificio 40 sulla quale viaggia un traffico pesante; i dati necessari per il funzionamento dei filtri suddetti sono stati inseriti nella unità centrale 33 dal progettista della struttura 41 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 30; l’unità centrale 33, in caso di sisma, una volta riconosciuto che i segnali ricevuti dagli accelerometri 32a, 32b, 32c, 32d, 32e sono quelli di un evento sismico, segnala il suddetto evento sismico (in modo tecnicamente equivalente a quanto è stato descritto in relazione al sistema di monitoraggio sismico 1) e calcola i valori degli spostamenti dei punti di misura, effettuando una doppia integrazione (nel dominio del tempo) dei valori di accelerazione misurati dagli accelerometri 32a, 32b, 32c, 32d, 32e nei punti di misura; l’unità centrale 33, inoltre, calcola i valori degli spostamenti dei punti di calcolo; l’unità centrale 33, utilizzando sia i valori degli spostamenti dei punti di misura che quelli dei punti di calcolo, calcola, poi, gli spostamenti relativi significativi (tra i suddetti punti di analisi), indicati dal progettista della struttura 41; l’unità centrale 33 confronta, poi, tali valori degli spostamenti relativi significativi con i corrispondenti valori di soglia introdotti nella unità centrale 33 dal progettista della struttura 41 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 30; inoltre la unità centrale 33 riceve ed elabora i dati provenienti dai tre distanziometri 38; si fa notare che la unità centrale 33, nel caso di evento sismico, rileva, al termine del suddetto evento sismico, gli spostamenti relativi significativi (spostamenti relativi significativi residui) tra le tre coppie di punti di analisi monitorati dai tre distanziometri 38; l’unità centrale 33, inoltre, confronta i valori degli spostamenti relativi significativi misurati dai distanziometri 38 con i valori di soglia dei suddetti spostamenti relativi significativi; si ricorda che i suddetti valori di soglia sono stati introdotti nella unità centrale 33 dal progettista della struttura 41 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 30; l’unità centrale 33 comunica, poi, all’esterno dell’edificio 40 i risultati di tutti i confronti effettuati (sia quelli relativi ai valori di spostamento ricavati dalle misure effettuate dagli accelerometri 32a, 33b, 32c, 32d, 32e, sia quelli relativi ai valori di spostamento ricavate dai distanziometri 38) e trasmette i corrispondenti messaggi introdotti nella unità centrale 33 dal progettista della struttura 41 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 30.
I dati trasmessi all’esterno dell’edificio 40 comprendono essenzialmente dati riguardanti la (eventuale) inagibilità dell’edificio 40 stesso e dati riguardanti la valutazione del danno (eventualmente) subito dell’edificio 40 (della struttura 41). Ciascun accelerometro 32a, 32b, 32c, 32d, 32e è di tipo uniassiale ed è tecnicamente equivalente a ciascuno degli accelerometri 2a, 2b.
I sei accelerometri 32a, sono applicati in corrispondenza della sommità dei pilastri 50a. I quattro accelerometri 50b sono applicati in corrispondenza della base dei pilastri 50a. I cinque accelerometri 32c sono applicati in corrispondenza della estremità superiore di due pilastri 50c. I quattro accelerometri 32d sono applicati in corrispondenza di una zona mediana dei pilastri 50c. I quattro accelerometri 32e sono applicati in corrispondenza della zona di base dei pilastri 50c.
L’unità locale 37, che è collegata agli accelerometri 32a, 32b comprende un modulo convertitore che converte i dati da analogici a digitali ed un modulo di comunicazione dei dati; l’unità locale 37 è collegata all’unità centrale 33 mediante un cavo posto all’interno di un tubo di contenimento 36 interrato.
L’unità centrale 33 è tecnicamente equivalente alla unità centrale 3.
Nelle figure sono indicate, per semplicità di rappresentazione, l’unità locale 37 e l’unità centrale 33; risulta evidente che l’unità centrale 33 è inserita all’interno di un armadio tecnicamente equivalente all’armadio 29; è inoltre evidente che l’unità centrale 33 è collegata ad altre apparecchiature tecnicamente equivalenti a quelle già indicate all’interno dell’armadio 29 stesso. L’unità locale 37 è inserita all’interno di un armadio nel quale sono inserite anche le apparecchiature necessarie al funzionamento dell’unità locale 37 stessa.
Gli accelerometri 32a, 32b, sono collegati all’unità locale 37 mediante cavi 35; tali cavi 35 sono posizionati all’interno di canaline portacavi 44; gli accelerometri 32c, 32d, 32e sono collegati all’unità centrale 33 mediante cavi 35; i cavi 35 sono posizionati all’interno di canaline portacavi 44; i tre distanziometri 38 sono collegati all’unità centrale 33 mediante cavi 35 che sono inseriti in canaline portacavi 44. Gli accelerometri 32a, 32b, 32c, 32d, 32e sono solidali ai relativi pilastri 50a, 50c e sono posizionati all’interno di elementi di protezione 45 stagni che vengono fissati ai pilastri 50a, 50c stessi.
Nella parte anteriore 41b della struttura 41 l’andamento dei cavi 35 (e quindi l’andamento delle canaline portacavi 44 all’interno delle quali i cavi 35 sono posizionati) è per lo più verticale, lungo i relativi pilastri 50c; in prossimità della base di ciascuno dei due pilastri 50c, i cavi 35 (degli accelerometri 32c, 32d, 32e installati in corrispondenza del pilastro 50c stesso) passano poi all’interno di un pozzetto 39 nel quale si innesta un relativo tubo di contenimento 47 interrato all’interno del quale sono posizionati i cavi 35 stessi.
I tre distanziometri 38 sono posizionati in corrispondenza delle tre mensole 46 appartenenti ai relativi pilastri 50c. Ciascuno dei tre distanziometri 38 è solidale al relativo pilastro 50c e misura la distanza relativa tra il distanziometro 38 stesso e la faccia esterna dell’angolare 59 solidale alla relativa trave 51a; tale distanza relativa permette immediatamente di conoscere la distanza tra la testata di una delle tre travi 51a e la faccia del pilastro 50c il quale sostiene, mediante la relativa mensola 46, la suddetta trave 51a; in altri termini il distanziometri 38 considerato misura la distanza che individua quanto la trave 51a è appoggiata in corrispondenza della relativa mensola 46. Ciascuno dei tre distanziometri 38 è collegato all’unità centrale 33 mediante un cavo 35 che ha andamento e disposizione assai simili a quelli sopra descritti con riferimento ai cavi 35 degli accelerometri 32c, 32d, 32e.
Secondo una possibile variante di realizzazione ciascuno dei tre distanziometri può essere costituito da un trasduttore di spostamento ad esempio del tipo “a filo” che è collegato ad una delle tre travi 51a ed è esso stesso fissato al pilastro 50c che sostiene, mediante la relativa mensola 46, la suddetta trave 51a.
Secondo quanto è stato sopra scritto si ha che la lunghezza del piano di scorrimento è tale per cui non si possono verificare meccanismi di rottura fragili, tuttavia si evidenzia che in dipendenza del fatto che esiste il giunto 58, è necessario conoscere i valori degli spostamenti relativi tra la testata di ciascuna delle tre travi 51a ed il relativo pilastro 50c, una volta che la scossa sismica è terminata, per sapere con certezza se le travi 51a appoggiano ancora in maniera congrua sulle relative mensole 46; occorre sapere, cioè se tali travi 51a appoggiano sulle relative mensole 46 in modo tale da potere affrontare altre scosse sismiche senza provocare martellamenti tra le due parti della struttura 41 (e cioè tra la parte posteriore 41a e la parte anteriore 41b) e senza provocare la perdita di appoggio delle tre travi 51a.
Il funzionamento del sistema di monitoraggio sismico 30 è tecnicamente equivalente a quello del sistema di monitoraggio sismico 1. Si fa notare che tra gli strumenti facenti parti del sistema di monitoraggio sismico 30 sono compresi anche i tre distanziometri 38. Il progettista della struttura 41, all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 30, ha individuato ed ha introdotto nell’unità centrale 33 anche i valori di soglia della distanza tra l’estremità di ciascuna delle tre travi 51a e la faccia verticale del relativo pilastro 50c; si fa notare che tali valori di soglia riguardano sia un eccessivo avvicinamento della trave 51a e della relativa faccia del pilastro 50c, sia un eccessivo allontanamento della trave 51a e della relativa faccia del pilastro 50c. Si ha, infatti, che il suddetto eccessivo avvicinamento può causare fenomeni di martellamento tra la trave 51a ed il relativo pilastro 50c, mentre il suddetto eccessivo allontanamento può causare la perdita di appoggio della trave 51a.
Nel caso del sistema di monitoraggio sismico 30, così come nel caso del sistema di monitoraggio sismico 1 si possono verificare, durante il funzionamento del sistema di monitoraggio sismico 30 stesso gli otto casi (casi 1i, 2i, 3i, 4i, 1d, 2d, 3d, 4d) già descritti con riferimento al sistema di monitoraggio sismico 1. La differenza, nel caso del sistema di monitoraggio sismico 30 consiste nel fatto che ciascuno dei suddetti otto casi occorre considerare anche i valori degli spostamenti relativi tra le travi 51a ed i relativi pilastri 50c.
Il procedimento per la realizzazione del sistema di monitoraggio sismico 30 è tecnicamente equivalente al procedimento per la realizzazione del sistema di monitoraggio sismico 1.
In relazione al suddetto procedimento si forniscono alcune puntualizzazioni relative unicamente al fatto che il sistema di monitoraggio sismico 30 comprende anche i tre distanziometri 38.
Durante la verifica della struttura 41 il progettista della struttura 41 individua anche tre coppie di punti di analisi della struttura 41, per ciascuna delle quali, in caso di evento sismico, occorre conoscere spostamenti relativi significativi misurati direttamente da un distanziometro 38 ed, in particolare, occorre conoscere gli spostamenti relativi residui, una volta terminato l’evento sismico; il progettista della struttura 41, poi, ricava, per ciascuno di detti spostamenti relativi significativi, valori di soglia corrispondenti rispettivamente a situazioni di inagibilità e di danno della struttura 41; il progettista della struttura 41 stabilisce, poi, i messaggi che il sistema di monitoraggio sismico 30 deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo un evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante il suddetto evento sismico ed i valori di soglia dei suddetti spostamenti relativi significativi, ed a seguito del confronto, una volta terminato l’evento sismico, tra i valori degli spostamenti relativi significativi residui ed i suddetti valori di soglia.
Si posizionano anche i tre distanziometri 38 che vengono collegati all’unità centrale 33; ciascuno dei tre distanziometri 38 misura gli spostamenti relativi significativi fra i punti di una delle suddette tre coppie di punti di analisi;
il progettista della struttura 41, introduce nella unità centrale 33 i suddetti valori di soglia degli spostamenti relativi significativi ed i suddetti messaggi che il sistema di monitoraggio sismico 30 deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo l’evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante il suddetto evento sismico ed i valori di soglia dei suddetti spostamenti relativi significativi, ed a seguito del confronto, una volta terminato l’evento sismico, tra i valori degli spostamenti relativi significativi residui ed i suddetti valori di soglia.
L’unità centrale 33 è ora atta a ricevere e ad elaborare anche i dati provenienti dai tre distanziometri 38; l’unità centrale 33, inoltre è atta a confrontare i valori degli spostamenti relativi significativi misurati dai tre distanziometri 38 con i corrispondenti valori di soglia introdotti nella unità centrale 33 dal progettista della struttura 41; l’unità centrale 33 è inoltre atta a comunicare all’esterno dell’edificio 40 i risultati del suddetto confronto ed a trasmettere i corrispondenti messaggi introdotti nella unità centrale 33 stessa dal progettista della struttura 41 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 30.
Si attivano, poi, i tre distanziometri 38.
Con riferimento alle figure 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, si descrive il sistema di monitoraggio sismico 60, ottenuto secondo il presente trovato secondo un’altra forma di realizzazione. Il sistema di monitoraggio sismico 60 è installato in corrispondenza di una struttura 71 di un edificio 70 residenziale, di nuova costruzione, realizzato in calcestruzzo armato gettato in opera; la struttura 71 dell’edificio 70 comprende tre orizzontamenti 84, 85, 86, pilastri 80a, 80b, setti 81a, 81b che formano il vano scala, e fondazioni 83.
L’edificio 70 è costruito in zona sismica, si ha dunque che esso è stato progettato e costruito seguendo i criteri propri delle strutture poste in zona sismica; in particolare in tale edificio 70 sono possibili unicamente meccanismi di rottura duttili (si ritengono dunque non possibili meccanismi di rottura fragili).
Nelle figure, per semplicità di rappresentazione, non sono stati rappresentati i tamponamenti esterne e le tramezze interne dell’edificio 70.
Il sistema di monitoraggio sismico 60 comprende:
- ventiquattro accelerometri 62a, 62b, 62c, 62d (sei accelerometri 62a; sei accelerometri 62b; sei accelerometri 62c; sei accelerometri 62d;) posizionati in punti di misura della struttura 71;
otto accelerometri 62a, 62b, 62c, 62d sono posizionati in corrispondenza di ciascuno dei due pilastri 80a; quattro accelerometri 62a, 62b, 62c, 62d sono posti in corrispondenza di ciascuno dei due setti 81a;
- una unità centrale 63.
L’unità centrale 63 è collegata agli accelerometri 62a, 62b, 62c 62d; l’unità centrale 63 continuamente riceve ed elabora i dati provenienti dagli accelerometri 62a, 62b, 62c, 62d.
Il sistema di monitoraggio sismico 60, una volta attivato, funziona ininterrottamente, a meno delle pause dovute a manutenzione o a sostituzione di componenti, per tutta la vita utile della struttura 71.
Il sistema di monitoraggio sismico 60 comprende un insieme di apparecchiature e di software che, per funzionare, necessita di dati e di specifiche istruzioni introdotti dal progettista della struttura 71 durante l’installazione del sistema di monitoraggio sismico 60; i suddetti dati e le suddette istruzioni rendono il sistema di monitoraggio sismico 60 appropriato per la struttura 71 considerata; il sistema di monitoraggio sismico 60 è atto ad essere utilizzato per valutare le condizioni di inagibilità della struttura 71 ed il danno strutturale conseguenti ad azioni sismiche che si verifichino dopo l’installazione del sistema di monitoraggio sismico 60 stesso; il sistema di monitoraggio sismico 60, una volta installato ed una volta che il progettista della struttura 71 ha introdotto i dati e le specifiche istruzioni necessarie per il funzionamento del sistema di monitoraggio sismico 60 stesso, funziona ininterrottamente ed in automatico; i suddetti punti di misura sono compresi fra punti di analisi appartenenti alla struttura 71 individuati dal progettista della struttura 71, all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 60, come punti della struttura 71 di cui occorre conoscere, durante l’azione sismica, gli spostamenti assoluti per poter calcolare spostamenti relativi significativi tra coppie dei suddetti punti di analisi; la conoscenza dei suddetti spostamenti relativi significativi, individuati dal progettista della struttura 71, risulta necessaria per la valutazione delle condizioni di inagibilità della struttura 71 e del danno della struttura 71 stessa derivanti da azioni sismiche; l’unità centrale 63, per il suo funzionamento, utilizza i dati e le istruzioni introdotti nell’unità centrale 63 dal progettista della struttura 71 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 60; i suddetti dati ed istruzioni comprendono:
- alcuni dati relativi alla struttura 71, compresi alcuni dati tipici del comportamento dinamico della struttura 71 stessa;
- valori di soglia per ciascuno dei suddetti spostamenti relativi significativi:
- messaggi che il sistema di monitoraggio sismico 60 deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo un evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante il suddetto evento sismico ed i valori di soglia dei suddetti spostamenti relativi significativi; tali messaggi sono in numero di otto;
- parametri atti ad individuare una scala di valutazione del danno;
la unità centrale 63, che funziona continuamente, mediante algoritmi implementati nel software inserito nella unità centrale 63, verifica se i segnali provenienti dagli accelerometri 62a, 62b, 62c, 62d derivano da un’azione sismica o da altre cause da non prendere in conto; l’unità centrale 63, in caso di sisma, una volta riconosciuto che i segnali ricevuti dagli accelerometri 62a, 62b, 62c, 62d sono quelli di un evento sismico, segnala il suddetto evento sismico (in modo tecnicamente equivalente a quanto è stato descritto in relazione al sistema di monitoraggio sismico 1) e calcola i valori degli spostamenti dei punti di misura, effettuando una doppia integrazione (nel dominio del tempo) dei valori di accelerazione misurati dagli accelerometri 62a, 62b, 62c, 62d nei punti di misura; l’unità centrale 63, inoltre, calcola i valori degli spostamenti dei punti di calcolo; l’unità centrale 63, utilizzando sia i valori degli spostamenti dei punti di misura che quelli dei punti di calcolo, calcola, poi, gli spostamenti relativi significativi (tra i suddetti punti di analisi), indicati dal progettista della struttura 71; l’unità centrale 63 confronta, poi, tali valori degli spostamenti relativi significativi con i corrispondenti valori di soglia introdotti nella unità centrale 63 dal progettista della struttura 71 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 60; l’unità centrale 63 comunica, poi, all’esterno dell’edificio 70 i risultati del suddetto confronto e trasmette i corrispondenti messaggi introdotti nella unità centrale 63 dal progettista della struttura 71 all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico 60.
I dati trasmessi all’esterno dell’edificio 70 comprendono essenzialmente dati riguardanti la (eventuale) inagibilità dell’edificio 70 stesso e dati riguardanti la valutazione del danno (eventualmente) subito dell’edificio 70.
Gli accelerometri 62a, 62b, 62c, 62d sono collegati all’unità centrale 63 mediante cavi 65; tali cavi 65 sono posizionati all’interno di canaline portacavi 74. Gli accelerometri 62a, 62b, 62c, 62d sono solidali ai relativi pilastri 80a ed ai setti 81a e sono posizionati all’interno degli elementi di protezione 75 che vengono fissati ai pilastri 80a ed ai setti 81a stessi.
L’andamento dei cavi 65 (e quindi l’andamento delle canaline portacavi 74 all’interno delle quali i cavi 65 sono posizionati), è per lo più verticale, lungo i relativi pilastri 80a; in prossimità della base di ciascuno dei due pilastri 80c i cavi 65 (degli accelerometri 62a, 62b, 62c, 62d installati in corrispondenza del pilastro 80a) passano poi all’interno di un pozzetto 69 nel quale si innesta il relativo tubo di contenimento 77 interrato all’interno del quale sono posizionati i cavi 65.
I cavi 65 degli accelerometri 62a, 62b, 62c, 62d installati in corrispondenza dei setti 81a hanno una disposizione tecnicamente equivalente a quella sopra descritta.
Il funzionamento del sistema di monitoraggio sismico 60 è tecnicamente equivalente a quello del sistema di monitoraggio sismico 1.
Il procedimento per la realizzazione del sistema di monitoraggio sismico 60 è tecnicamente equivalente al procedimento per la realizzazione del sistema di monitoraggio sismico 1.
Un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato (come i sistemi di monitoraggio sismico 1, 30, 60), una volta che il progettista della struttura, durante la fase di installazione del sistema di monitoraggio sismico stesso, ha introdotto nella unità centrale tutti i dati e le istruzioni necessarie al funzionamento del suddetto sistema di monitoraggio sismico, funziona completamente in automatico per tutto il tempo di vita utile della struttura. Il sistema di monitoraggio sismico viene temporaneamente disattivato unicamente per fare manutenzione e per sostituire apparecchiature che non funzionassero correttamente. E’ evidente che è opportuno effettuare, con cadenza prefissata i necessari controlli riguardanti il corretto funzionamento delle apparecchiature che fanno parte del suddetto sistema di monitoraggio sismico, attuando anche la procedura mediante la quale si introduco dati di sismi virtuali.
Un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato, può essere applicato ad una struttura di cui si conoscono a priori i possibili meccanismi di collasso che devono essere meccanismi di tipo duttile; a tal fine occorre che sia garantito il rispetto dei criteri propri della gerarchia delle resistenze e che siano correttamente progettati ed eseguiti (in accordo a quanto è previsto dalle regole della tecnica delle costruzioni che riguardano le strutture poste in zone sismiche) i dettagli costruttivi che assicurano il comportamento duttile degli elementi strutturali atti a resistere alle azioni sismiche.
Si fa notare che nel caso delle strutture 11 e 41, che sono realizzate con elementi sismo-resistenti prefabbricati aventi lo schema statico di aste incastrate alla base ed incernierate in sommità, i meccanismi di rottura duttili possibili prevedono la formazione di cerniere plastiche nelle zone delle aste (dei pilastri) prossime alle fondazioni; in corrispondenza del collasso si verificano, a causa di tali cerniere plastiche, notevoli spostamenti relativi tra la base e la sommità di tali aste (dei pilastri). La formazione di cerniere plastiche in corrispondenza delle estremità dei pilastri, è tipica delle strutture prefabbricate, come le strutture prefabbricate 11 e 41. Si fa presente che, nelle strutture illustrate nella presente descrizione, le strutture sismo-resistenti sono costituite da pilastri e da setti; tuttavia è ovviamente possibile installare un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato anche in corrispondenza di strutture che comprendono altre tipologie di elementi strutturali (in aggiunta o in sostituzione a pilastri ed a setti); anche in questi casi il progettista della struttura individua, con l’ausilio di appropriate analisi numeriche, i meccanismi di rottura delle strutture, neutralizza con opportuni criteri (gerarchia delle resistenze) e con opportuni dettagli costruttivi i meccanismi di rottura fragili, individua gli spostamenti relativi significativi della struttura che devono essere monitorati e, per ciascuno di tali spostamenti relativi significativi, con riferimento ad ognuna delle due direzioni ortogonali in corrispondenza delle quali si suppone che il sisma possa agire, individua una congruo numero di valori di soglia (il numero di tali valori di soglia nelle strutture 11 e 41 è pari a sei). Tali valori di soglia individuano dei campi (otto campi nel caso di sei valori di soglia delle strutture 11 e 41) in corrispondenza dei quali l’unità centrale fornisce messaggi. Inoltre il progettista della struttura introduce nella unità centrale gli altri dati necessari per il funzionamento del sistema di monitoraggio sismico stesso.
Al fine di assicurare il funzionamento continuo del sistema di monitoraggio sismico anche nel caso di interruzione della erogazione di corrente elettrica, è prevista l’adozione di un gruppo di continuità (come il gruppo di continuità 6); in aggiunta al gruppo di continuità si può utilizzare un gruppo elettrogeno, collegato al gruppo di continuità, che si attiva automaticamente quando la mancanza di erogazione di corrente elettrica da parte della rete esterna si protrae per un intervallo di tempo superiore ad un prefissato valore (ad esempio dieci minuti); il gruppo elettrogeno, dunque, permette al sistema di monitoraggio sismico di funzionare anche per un lungo periodo in assenza di erogazione di corrente elettrica da parte della rete esterna.
In un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato, di regola, sono inserite due tipologie di valori di soglia che si riferiscono a ciascuno degli spostamenti relativi significativi che il progettista della struttura ha individuato come essenziali per la descrizione della risposta sismica della struttura, e conseguentemente, due tipologie di messaggi che il sistema di monitoraggio sismico deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo un evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante il suddetto evento sismico ed i valori di soglia dei suddetti spostamenti relativi significativi.
Ciò costituisce un vantaggio del sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato rispetto ai sistemi di monitoraggio sismico secondo la tecnica nota che spesso associano in modo inscindibile l’argomento “inagibilità” e l’argomento “danno”.
Le due tipologie di valori di soglia degli spostamenti relativi significativi (sopra menzionate) sono indipendenti e si riferiscono una alla inagibilità della struttura ed una alla valutazione del danno; i dati e le istruzioni necessarie per la formazione delle suddette due tipologie di valori di soglia sono stati introdotti dal progettista della struttura all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico. Tali due tipologie di messaggi permettono una grande libertà del progettista della struttura nel prevedere la gestione sia della inagibilità della struttura sia della valutazione del danno della struttura stessa. Il progettista della struttura, infatti può calibrare i suddetti valori di soglia ed i conseguenti messaggi che l’unità centrale deve fornire in modo che, seguendo i messaggi del sistema di monitoraggio sismico, in caso di evento sismico, la inagibilità (almeno fino a che un tecnico non esegue un’ispezione della struttura e non la dichiara agibile) della struttura viene dichiarata ben prima che si verifichino danni di qualche entità della struttura. E’ questo il caso della struttura 41; si fa notare che anche il caso 3i (che prevede la inagibilità della struttura 41 stessa almeno fino a che, a seguito di una visita tecnica, non si riconosca che è possibile rientrare nell’edificio 40), non prevede che si sia evidenziato un “reale” stato di danno.
Un sistema di monitoraggio sismico secondo il presente trovato può essere installato in corrispondenza della struttura di un edificio di nuova costruzione; in tal caso il suddetto sistema di monitoraggio sismico è funzionante a partire dalla entrata in esercizio dell’edificio stesso.
Si può avere il caso (che è assai auspicabile) che il progettista della struttura, durante la progettazione della struttura stessa, abbia tenuto conto della futura installazione di un sistema di monitoraggio sismico (secondo il presente trovato) in corrispondenza della struttura; il tenere conto del fatto di dovere installare un sistema di monitoraggio sismico può costituire un incentivo per progettare, ad esempio, una struttura “regolare”, con impalcati dotati di rigidezza significativa nel proprio piano ed in generale per progettare strutture con comportamenti semplici e chiari, che, oltre ad essere, di regola, auspicabili in termini generali, permettono la ottimizzazione, sia dal punto di vista tecnico che dal punto di vista economico, del sistema di monitoraggio sismico adottato.
Si sottolinea che un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato può essere installato in corrispondenza della struttura di un edificio esistente. In particolare si sottolinea che un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato può essere installato in corrispondenza della struttura di un edificio la quale comprende elementi strutturali prefabbricati di calcestruzzo armato e/o di calcestruzzo armato precompresso.
Si evidenzia che un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato (così come i sistemi di monitoraggio sismico 1) può essere installato in corrispondenza della struttura di un edificio di nuova costruzione realizzata con elementi prefabbricati di calcestruzzo armato e/o di calcestruzzo armato precompresso, tale sistema di monitoraggio sismico è funzionante a partire dalla entrata in esercizio dell’edificio suddetto.
Nella unità centrale di ciascuno dei sistemi di monitoraggio sismico 1, 30, 60 (illustrati nella presente descrizione) è inserito un software che tiene conto del danneggiamento della struttura monitorata a seguito di una successione di scosse sismiche. Tale software, che durante la installazione del sistema di monitoraggio sismico deve ricevere dati ed istruzioni introdotte dal progettista della struttura, tiene conto del danneggiamento che la struttura subisce se risulta soggetta a più di una scossa sismica (di significativa intensità). Si specifica che, se la prima scossa sismica subita dalla struttura considerata non provoca la fessurazione delle strutture sismo-resistenti (e quindi, facendo riferimento alle strutture 11 e 41, non provoca la fessurazione dei pilastri), si ha che tali strutture sismo-resistenti sono rimaste in campo elastico (non fessurato); nel caso in cui a tale prima scossa ne seguano altre, tutte di minore intensità, si ha che, restando il sistema in fase elastica, non si verificano danni strutturali, né apprezzabili variazioni delle prestazioni delle strutture sismo-resistenti, così che l’effetto di danneggiamento progressivo, sostanzialmente non esiste. Se, invece, la prima scossa sismica provoca la fuoriuscita dal campo elastico del comportamento delle strutture sismo-resistenti, allora risulta necessario tenere conto, che scosse sismiche successive alla prima agiscono su una struttura che, in qualche sua parte, è già entrata in campo non lineare (campo plastico) dando origine, dunque, a deformazioni permanenti e ad uno stato di danneggiamento che deve essere preso in considerazione.
Si può dunque sinteticamente affermare che nell’unità centrale è inserito un software che, se si verificano più eventi sismici in successione, tiene conto della variazione delle prestazioni della struttura (in corrispondenza della quale il sistema di monitoraggio sismico considerato è installato) all’aumentare del danno strutturale che si verifica mano a mano che la suddetta struttura viene assoggettata alla suddetta successione di eventi sismici; la suddetta variazione delle caratteristiche della struttura è attuata dal software, in automatico, diminuendo per le scosse successive alla prima scossa, i valori di soglia degli spostamenti relativi introdotti in detta unità centrale all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico. L’aggiornamento dei suddetti valori di soglia avviene in conformità ai criteri scelti dal progettista della struttura.
Nel caso in cui il sistema di monitoraggio sismico di cui al presente trovato venga applicato ad un edificio esistente (così come nel caso dell’edificio 40), prima dell’applicazione del sistema di monitoraggio sismico stesso, occorre individuare tutti i possibili meccanismi di rottura della struttura dell’edificio. È evidente che ciò implica, tra l’altro, la conoscenza accurata delle caratteristiche geometriche e meccaniche della struttura, nonché le caratteristiche del terreno su cui insiste l’edificio. Occorre poi eseguire opere di ristrutturazione tali da impedire il verificarsi di tutti i meccanismi fragili. Tali opere, facendo per semplicità di esposizione riferimento ad un edificio industriale appartenente alla stessa tipologia dell’edificio 10, possono (ad esempio) comprendere la realizzazione di collegamenti (unioni) efficaci tra gli elementi strutturali e la realizzazione di interventi che assicurino che gli elementi strutturali sismo-resistenti (quali i pilastri) siano dotati della necessaria duttilità prevista dai calcoli strutturali.
Una volta che l’edificio esistente è stato così ristrutturato ed una volta dunque eliminati i possibili meccanismi di rottura fragili, si può procedere allo studio ed alla installazione del sistema di monitoraggio sismico secondo il presente trovato che, una volta installato, tiene sotto controllo (in modo tecnicamente equivalente a quello adottato nel caso di edificio di “nuova costruzione” costruito con i criteri “antisismici”) tutti i possibili meccanismi duttili di rottura.
Nella presente descrizione si è fatto riferimento a sistemi di monitoraggio sismico ottenuti secondo il presente trovato che non comprendono accelerometri che misurano accelerazioni verticali (da cui si ricavano spostamenti verticali) dovuti all’azione sismica; tuttavia, quando è necessario, è (ovviamente) possibile che un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato comprenda anche accelerometri che misurano accelerazioni verticali (da cui si ricavano spostamenti verticali).
Il sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato si presenta come un utile strumento che fornisce conoscenze oggettive al proprietario dell’edificio, al responsabile delle attività che si svolgono nell’edificio (ciò, ovviamente se si tratta di un edificio ad uso produttivo, o di un edificio ad uso commerciale, ecc..), ed all’ingegnere che effettua una ispezione della situazione dell’edificio, una volta terminato l’evento sismico.
In particolare la misura degli spostamenti relativi significativi tra punti di analisi della struttura permette di conoscere i valori massimi di tali spostamenti relativi, valori massimi che, di regola, sono correlati al danno strutturale. Si fa notare che, in assenza del sistema di monitoraggio sismico strutturale, la valutazione di tali spostamenti relativi massimi è effettuata, in modo necessariamente molto approssimato, osservando “a posteriori” gli effetti causati da tali spostamenti relativi. Si sottolinea che l’unico modo per conoscere “esattamente” il valore di tali spostamenti relativi massimi è quello di misurarli intanto che essi avvengono, e, cioè durante l’evento sismico.
Si fa presente che il sistema di monitoraggio sismico permette di conoscere i valori di spostamenti di parti di strutture che rimangono nascoste da elementi costruttivi non strutturali quali elementi di finitura, controsoffitti ecc..
Si fa notare che ciascun sistema di monitoraggio sismico secondo il presente trovato dà informazioni che sono relative unicamente all’evento sismico “trascorso”, così che la effettiva decisione di restare o meno all’interno dell’edificio, anche se non sono segnalati pericoli o danni strutturali dal sistema di monitoraggio sismico suddetto, deve essere assunta tenendo presente anche la possibilità che possano verificarsi altri eventi sismici ravvicinati che seguono il primo evento sismico. Si sottolinea l’importanza di considerare il sistema di monitoraggio sismico come uno strumento che, fornendo dati obiettivi, costituisce un ausilio oggettivo alla decisione ma non come decisore finale, in quanto la decisione finale, considerata la totale imprevedibilità dei fenomeni sismici (si fa riferimento, ad esempio, al problema di scosse importanti ravvicinate) spetta sempre all’uomo. Il sistema di monitoraggio sismico permette indubbiamente di valutare, oggettivamente, tramite misure, ciò che è successo; la decisione di permettere la permanenza delle persone all’interno di un edificio deve sempre fare riferimento anche a ciò che si prevede possa accadere, tenendo conto anche all’eventuale danno subito dalla struttura; e questa decisione spetta all’uomo e, più precisamente, agli esperti.
Si evidenzia che un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato (come, ad esempio, i sistemi di monitoraggio sismico 1, 30, 60) fornisce anche un dato specifico allorquando l’unità centrale del sistema di monitoraggio sismico stesso avverte che si è in presenza di un sisma. Tale messaggio attiva immediatamente segnalatori che avvertono la presenza di un evento sismico che interessa l’edificio.
Nei casi in cui lo si ritenga necessario, al fine di permettere ad un ingegnere che effettua la verifica della struttura utilizzando un modello matematico della struttura stessa, di disporre, come input, della time history della accelerazione alla base effettivamente subita dall’edificio, l’unità centrale del sistema di monitoraggio sismico (come, ad esempio, le unità centrali 3, 33, 63) rende immediatamente disponibili, trasmettendoli via Internet, i valori delle accelerazioni al suolo effettivamente registrati dagli accelerometri posti in prossimità delle fondazioni dell’edificio. Tali dati permettono al suddetto ingegnere di ricostruire una time history della vicenda sismica nelle due direzioni orizzontali (ed eventualmente nella direzione verticale) misurate.
Si fa presente che un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato fornisce dati all’esterno dell’edificio in quasi “real time”, una volta che l’evento sismico è terminato.
La unità centrale compresa in un sistema di monitoraggio sismico secondo il presente trovato può comprendere unicamente una unità master, senza che sia presente un computer collegato all’unità master stessa; ciò accade in quei casi in cui la CPU, che è sempre presente nell’unità centrale, sia dotata di una capacità di calcolo tale da potere fare a mento del computer esterno.
Un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato può comprendere, in aggiunta agli accelerometri anche strumentazioni diverse quali distanziometri laser (così come nel caso dei distanziometri 38), trasduttori di spostamento, clinometri o altre strumentazioni, al fine di calcolare spostamenti e/o rotazioni di parti della struttura.
Nella unità centrale di un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato, all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico stesso, il progettista della struttura può introdurre, con riferimento a ciascuna delle direzioni in cui si suppone agente il sisma, non sei valori di soglia, ad esempio per ciascuno dei pilastri o dei setti individuati dal progettista stesso, bensì un numero superiore o inferiore di valori di soglia (quali ad esempio cinque); in tali casi (in funzione delle scelte del progettista della struttura) cambia conseguentemente il numero ed anche il significato dei messaggi che l’unità centrale può trasmettere all’esterno dell’edificio.
Si evidenzia che il progettista della struttura tiene conto dei possibili stati di danno riferiti ad elementi costruttivi o a elementi di finitura non facenti parte della struttura sismo-resistente correlandoli ad un opportuno valore massimo accettabile degli spostamenti relativi degli elementi strutturali che interessano tali elementi costruttivi o di finitura.
Nella unità centrale di un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato (come, ad esempio, nella unità centrale dei sistemi di monitoraggio sismico 1, 30, 60) può essere inserito un software che permette, a comando, di calcolare, sulla base delle misure effettuate dagli accelerometri per effetto delle azioni ambientali, caratteristiche dinamiche della struttura, (quali i periodi di vibrazione fondamentali della struttura stessa); si ha dunque che il sistema di monitoraggio sismico può essere utilizzato anche con lo scopo di fornire informazioni per il monitoraggio strutturale in generale, anche al di fuori del monitoraggio sismico propriamente detto. Si precisa che le azioni ambientali possono essere, ad esempio, quelle dovute al transito di mezzi pesanti che inducono vibrazioni (anche se assai ridotte) nella struttura, ecc..
I messaggi che il sistema di monitoraggio sismico fornisce possono avere varie forme e contenuti e sono anche essi stabiliti dal progettista. I messaggi di danno comprendono anche comunicazioni via Internet che il sistema di monitoraggio sismico spedisce a prefissati indirizzi quali, ad esempio, il proprietario dell’edificio, il direttore o comunque il responsabile delle attività che si svolgono nell’edificio. I messaggi possono essere spediti in alternativa, o in aggiunta, anche via SMS.
In una struttura tipologicamente simile alla struttura 11 (struttura mono-piano), i punti di analisi sono posizionati in sommità ai pilastri ed in prossimità della base dei pilastri; ciò che interessa (fissata l’altezza e le caratteristiche geometriche e meccaniche del pilastro) è il valore degli spostamenti orizzontali relativi massimi tra la sommità e la base del pilastro considerato, o anche il massimo valore del “drift”. In strutture di questo tipo, il drift è legato al danno strutturale che la struttura subisce a causa degli eventi sismici; tale correlazione tra drift e danno è ampiamente trattata in letteratura. Si ha dunque che, conoscendo il valore degli spostamenti relativi tra base e sommità dei pilastri, nota la loro altezza, si ricava una attendibile valutazione del danno subito dalla struttura. Un altro criterio, indicato nella letteratura tecnica, per la valutazione del danno strutturale di un pilastro è quello di considerare il rapporto tra il valore dello spostamento relativo massimo tra la sommità e la base del pilastro durante l’evento sismico ed il valore dello spostamento corrispondente allo snervamento delle armature della sezione di base del pilastro stesso.
Il progettista della struttura, all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico introduce nell’unità centrale anche i parametri che permettono di tenere conto del danneggiamento della struttura sottoposta ad azioni ripetute. Tali parametri, introdotti dal progettista della struttura hanno l’effetto di variare i valori di soglia degli spostamenti relativi significativi originariamente introdotti dal progettista, validi nel caso di struttura che non ha subito alcun danneggiamento. E’ evidente che il progettista, nell’individuare i valori di soglia degli spostamenti relativi significativi tra i punti che egli stesso ritiene essere significativi per la individuazione del danno della struttura (punti di analisi), deve tenere conto, con ampio margine di sicurezza, di tutte le incertezze insite nella determinazione del danno post-sismico di un edificio (ed in particolare di una struttura) e deve tenere conto anche dei danni che possono derivare dal danneggiamento di impianti, di scaffalature, di macchinari presenti all’interno dell’edificio o anche dei danni derivanti dal danneggiamento di elementi costruttivi quali tramezzature, controsoffitti ecc..
Il progettista della struttura, durante la progettazione o la verifica della struttura tiene conto dei possibili stati di danno riferiti ad elementi costruttivi o a elementi di finitura non facenti parte della struttura sismo-resistente correlandoli ad un opportuno valore massimo accettabile degli spostamenti relativi degli elementi strutturali che interessano tali elementi costruttivi o di finitura.
Si evidenzia che un sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato può essere considerato valido ed oggettivo strumento da tenere in conto nella valutazione dei danni post-sismici di un edificio.
Tale sistema di monitoraggio sismico, infatti, lancia un segnale di allarme non appena riconosce che si sta verificando un evento sismico, rendendo gli occupanti dell’edificio consapevoli che si sta verificando un sisma. A seguito di tale allarme gli occupanti dell’edificio attuano quelle regole di comportamento che sono state precedentemente previste in caso di evento sismico.
Tale sistema di monitoraggio sismico, una volta terminato l’evento sismico dà indicazioni riguardanti la inagibilità dell’edificio ed il danno subito dall’edificio stesso. Se, ad esempio, il sisma è stato di lieve intensità e tale da non provocare fenomeni fessurativi nelle strutture sismo-resistenti dell’edificio (i pilastri), il responsabile delle attività che si svolgono all’interno dell’edificio trae dalle misure effettuate dal sistema di monitoraggio sismico, che assicurano la permanenza in campo non fessurato delle strutture stesse durante l’evento sismico, un importante ausilio per la sua decisione di far restare o di far rientrare gli occupanti all’interno dell’edificio stesso. Se poi, secondo un altro esempio, il sisma è stato di media intensità, il responsabile delle attività, dopo che l’edificio è stato prontamente evacuato, ordina di non rientrare nell’edificio stesso, fino a che non sia stata effettuata una accurata visita tecnica da parte di un ingegnere che possa giudicare della possibilità o meno di riprendere le attività all’interno dell’edificio stesso.
Si fa notare che i dati forniti dal sistema di monitoraggio sismico una volta che l’evento sismico è terminato, supponendo che le persone che occupavano l’edificio siano fuggite all’esterno dell’edificio stesso, forniscono un utile ausilio decisionale per capire se è possibile o no rientrare nell’edificio ed in particolare se è necessaria una visita tecnica di ispezione prima di rientrare nell’edificio.
I dati forniti dal sistema di monitoraggio sismico, in questo caso, sono dati che risultano assai utili affinché l’ingegnere che esegue l’ispezione possa valutare correttamente il danno subito dall’edificio. Si evidenzia che esaminando i dati forniti dal sistema di monitoraggio sismico l’ingegnere che effettua l’ispezione può conoscere sia gli spostamenti dei punti significativi della struttura, sia le sollecitazioni degli elementi significativi della struttura che possono essere da essi ricavate. Inoltre il tecnico che effettua l’ispezione sa anche quali sono i valori che il progettista della struttura ha ritenuto “critici” (considerandoli valori di soglia) per la struttura stessa (il significato di “criticità” varia a seconda della entità di tali spostamenti relativi). L’ingegnere che effettua l’ispezione ha dunque immediatamente disponibili una serie di dati “misurati” e quindi “obiettivi” che lo supportano significativamente nelle decisioni che egli stesso è chiamato a prendere.
Un vantaggio significativo del presente trovato consiste nel fatto che è il progettista della struttura che individua quali sono i punti di analisi della struttura e quindi i punti che devono quindi essere mantenuti sotto controllo; inoltre il progettista della struttura inserisce nell’unità centrale i valori di soglia degli spostamenti relativi significativi; si ricorda che nelle forme di realizzazione 1, 30, 60 il progettista della struttura, all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico, ha fornito sei valori di soglia (degli spostamenti relativi significativi) per ciascuna delle due direzioni (longitudinale e trasversale secondo le quali si suppone che il sisma possa agire) e per ciascun pilastro (o setto). In caso di evento sismico, quindi, il sistema di monitoraggio sismico tiene sotto controllo quegli elementi strutturali che il progettista della struttura ha riconosciuto come importanti per la risposta sismica della struttura e di tali elementi confronta, in termini di spostamenti relativi, gli spostamenti reali, ottenuti dalle accelerazioni misurate dagli accelerometri durante l’evento sismico, con i relativi spostamenti di soglia, anche essi indicati dal progettista.
Un altro vantaggio del presente trovato consiste nel fatto che il sistema di monitoraggio sismico ottenuto secondo il presente trovato fornisce misure “esatte” (nel senso di: “effettivamente misurate durante l’evento sismico”) degli spostamenti relativi tra punti significativi della struttura, indicati dal progettista della struttura. Tali misure costituiscono la base “oggettiva” e “certificabile” delle valutazioni di danno della struttura ed offrono uno strumento assai utile per coloro che devono prendere decisioni riguardanti la possibile permanenza nell’edificio di coloro che abitualmente lo occupano.
Un ulteriore vantaggio del presente trovato consiste nel fatto che non appena si è verificato un evento sismico si ha una immediata (sommaria) conoscenza del danno subito.
Un altro vantaggio del presente trovato consiste nel fatto che, di regola, gli accelerometri sono sufficientemente diffusi su tutto l’edificio così che può risultare non particolarmente complessa la localizzazione del danno.
Un ulteriore vantaggio del presento trovato consiste nel fatto che, dopo un evento sismico, il sistema di monitoraggio sismico fornisce dati che sono stati richiesti in modo mirato dal progettista della struttura che, in sede di progettazione o di verifica della struttura stessa, ha individuato i punti “critici” da mantenere sotto osservazione durante l’evento sismico e ne ha “calcolato“ gli effetti, prevedendo vari valori di soglia degli spostamenti relativi significativi e stabilendo i messaggi che il sistema di monitoraggio sismico deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo l’evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante il suddetto evento sismico ed i valori di soglia dei suddetti spostamenti relativi significativi; i dati forniti dal sistema di monitoraggio sismico sono quelli richiesti dal progettista della struttura, che è colui che conosce bene (o almeno meglio di qualunque altro) la struttura, si ha dunque che, se durante l’emergenza post-sisma il tecnico che effettua l’ispezione non è il progettista della struttura (evento per altro frequentissimo), tale tecnico che effettua l’ispezione, anche in assenza di altri dati, sa che il progettista della struttura avrebbe richiesto la conoscenza dei dati che il sistema di monitoraggio sismico gli sta fornendo che sono senz’altro da considerarsi, per quanto è sopra scritto, dati significativi per valutare la situazione di inagibilità e di danno della struttura.
Un ulteriore vantaggio del presente trovato consiste nel fatto che il sistema di monitoraggio sismico (è questo il caso, ad esempio, dei sistemi di monitoraggio sismico 1, 30, 60) può essere sottoposto a sorveglianza nel tempo per potersi assicurare del suo corretto funzionamento nel corso degli anni. Si ha infatti che nell’unità centrale è residente un software che permette, a comando o a intervalli di tempo prefissati, di introdurre dati di sismi virtuali, atti a verificare lo stato di funzionamento del sistema di monitoraggio sismico. Inoltre nell’unità centrale è inserito un software che permette di evidenziare in tempo reale il mal funzionamento di un accelerometro o la mancata alimentazione dello stesso.
Un ulteriore vantaggio del presente trovato consiste nel fatto che nella unità centrale del sistema di monitoraggio sismico è inserito un software che permette, a comando, di calcolare, sulla base delle misure effettuate dagli accelerometri per effetto delle azioni ambientali, caratteristiche dinamiche della struttura; si ha dunque che il sistema di monitoraggio sismico può essere utilizzato anche con lo scopo di fornire informazioni per il monitoraggio struttura in generale, anche al di fuori del monitoraggio sismico propriamente detto.
Un ulteriore vantaggio del presente trovato consiste nel fatto che i dati raccolti dal sistema di monitoraggio sismico possono essere utilizzati, se coordinati e studiati insieme a quelli di altri edifici “analogamente monitorati”, per accrescere le conoscenze sul comportamento delle strutture soggette ad azioni sismiche.

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1) - Procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico da installare in corrispondenza della struttura (11, 41, 71) di un edificio (10, 40, 70), detta struttura (11, 41, 71) essendo tale per cui in essa sono impediti meccanismi di rottura fragili e sono possibili unicamente meccanismi di rottura duttili, detto procedimento comprendendo le seguenti operazioni: - vengono installati accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d) in corrispondenza di punti di misura appartenenti alla struttura (11, 41, 71); - si installa una unità centrale (3, 33, 63) che viene collegata a detti accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d); - si attiva detto sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60), procedimento caratterizzato dal fatto che comprende anche le seguenti operazioni: - il progettista della struttura (11, 41, 71) durante le fasi di progettazione o di verifica di detta struttura (11, 41, 71), individua tutti i possibili meccanismi di rottura duttili di detta struttura ed individua punti di analisi, appartenenti a detta struttura, tali per cui la conoscenza di spostamenti relativi significativi, individuati dal progettista della struttura (11, 41, 71), tra coppie di detti punti di analisi risulta necessaria per la valutazione delle condizioni di inagibilità di detta struttura (11, 41, 71) e per la valutazione del danno di detta struttura (11, 41, 71) derivanti da azioni sismiche; detti punti di analisi comprendono punti di misura, nei quali sono posizionati gli accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d), e punti di calcolo i cui spostamenti sono calcolati sulla base degli spostamenti dei punti di misura; il progettista della struttura (11, 41, 71), poi, ricava, per ciascuno di detti spostamenti relativi significativi, valori di soglia, che individuano situazioni di inagibilità e di danno della struttura (11, 41, 71); il progettista della struttura (11, 41, 71) stabilisce, poi, messaggi che il sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60) deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo un evento sismico, a seguito del confronto tra i valori di detti spostamenti relativi significativi verificatisi durante detto evento sismico e detti valori di soglia (di detti spostamenti relativi significativi); il numero e la disposizione degli accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d) sono stati stabiliti in funzione delle caratteristiche della struttura (11, 41, 71), di dati forniti dal progettista della struttura (11, 41, 71) e dal numero e dalla disposizione dei punti di analisi della struttura (11, 41, 71); - il progettista della struttura (11, 41, 71) introduce nella unità centrale (3, 33, 63) i seguenti dati e le seguenti istruzioni: • alcuni dati relativi alla struttura (11, 41, 71), compresi alcuni dati tipici del comportamento dinamico di detta struttura; • i valori di soglia per ciascuno di detti spostamenti relativi significativi; • i messaggi che il sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60) deve comunicare al’esterno, immediatamente dopo un evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante detto evento sismico ed i valori di soglia di detti spostamenti relativi significativi; • parametri atti a individuare una scala di valutazione del danno; il sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60) comprende un insieme di apparecchiature e di software che, per funzionare, necessita di dati e di specifiche istruzioni, introdotte nella unità centrale (3, 33, 63) dal progettista della struttura (11, 41, 71) all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60), i quali rendono il sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60) appropriato per la struttura (11, 41, 71) considerata; detto sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60) è atto ad essere utilizzato per valutare le condizioni di inagibilità della struttura (11, 41, 71) ed il danno strutturale conseguenti ad azioni sismiche che si verifichino dopo l’installazione di detto sistema di monitoraggio sismico; l’unità centrale (3, 33, 63) è atta a ricevere e ad elaborare i dati provenienti dagli accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d); la unità centrale, (3, 33, 63), mediante algoritmi implementati nel software inserito in detta unità centrale, è atta a verificare se i segnali provenienti dagli accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d) derivano da un’azione sismica o da altre cause da non prendere in conto; l’unità centrale (3, 33, 63), una volta riconosciuto che i segnali ricevuti dagli accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d) sono quelli di un evento sismico, è atta a calcolare, effettuando una doppia integrazione nel tempo dei valori di accelerazione misurati dagli accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d), i valori degli spostamenti dei punti di misura (dove sono posizionati detti accelerometri); l’unità centrale (3, 33, 63), poi è atta a calcolare il valore degli spostamenti dei punti di calcolo, così da poter poi calcolare gli spostamenti relativi significativi, individuati dal progettista della struttura (11, 41, 71), al fine di valutare lo stato di inagibilità e di danno di detta struttura; l’unità centrale (3, 33, 63) è atta ad eseguire tali calcoli in quasi “real time”; l’unità centrale (3, 33, 63), inoltre è atta a confrontare i valori degli spostamenti relativi significativi con i corrispondenti valori di soglia introdotti in detta unità centrale (3, 33, 63) dal progettista della struttura (11, 41, 71) all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60); l’unità centrale (3, 33, 63) è inoltre atta a comunicare all’esterno dell’edificio (10, 40, 70) i risultati di detto confronto ed a inviare i messaggi, stabiliti dal progettista della struttura (11, 41, 71) all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60); detto sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60), una volta installato ed una volta che il progettista della struttura (11, 41, 71) ha introdotto i dati e le specifiche istruzioni necessarie per il funzionamento di detto sistema di monitoraggio sismico, funziona ininterrottamente ed in automatico. 2) - Procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che il progettista della struttura (11, 41, 71) introduce nella unità centrale (3, 33, 63) anche i parametri che permettono di aggiornare i valori di soglia degli spostamenti relativi significativi per tenere conto delle variazioni delle caratteristiche e delle prestazioni della struttura (11, 41, 71) causate dal danneggiamento strutturale dovuto ad eventi sismici già subiti dalla struttura (11, 41, 71) e registrati dal sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60). 3) - Procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che vengono installate all’interno dell’edificio (40) una o più unità locali, collegate a parte degli accelerometri (32a, 32b, 32c, 32d, 32e) installati; ciascuna di dette una o più unità locali (37) è collegata alla unità centrale (33) alla quale è atta a trasmettere i dati ricevuti dagli accelerometri (32a, 32b) collegati alla unità locale (37) considerata. 4) - Procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che, - durante la progettazione o la verifica della struttura (41) il progettista della struttura (41) individua anche una o più coppie di punti di analisi della struttura (41), per ciascuna delle quali, in caso di evento sismico, occorre conoscere spostamenti relativi significativi misurati direttamente da un distanziometro (38) ed, in particolare, occorre conoscere gli spostamenti relativi residui, una volta terminato l’evento sismico; il progettista della struttura (41), poi, ricava, per ciascuno di detti spostamenti relativi significativi, valori di soglia corrispondenti rispettivamente a situazioni di inagibilità e di danno della struttura (41); il progettista della struttura (41) stabilisce, poi, messaggi che il sistema di monitoraggio sismico (30) deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo un evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante detto evento sismico ed i valori di soglia di detti spostamenti relativi significativi, ed a seguito del confronto, una volta terminato l’evento sismico, tra i valori degli spostamenti relativi significativi residui e detti valori di soglia; - si posizionano anche gli uno o più distanziometri (38) che vengono collegati all’unità centrale (33) o ad una unità locale; ciascuno di detti distanziometri (38) misura gli spostamenti relativi significativi fra i punti di una di dette coppie di punti di analisi; - il progettista della struttura (41), introduce nella unità centrale (33) detti valori di soglia degli spostamenti relativi significativi e detti messaggi che il sistema di monitoraggio sismico (30) deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo l’evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante detto evento sismico ed i valori di soglia di detti spostamenti relativi significativi, ed a seguito del confronto, una volta terminato l’evento sismico, tra i valori degli spostamenti relativi significativi residui e detti valori di soglia; - l’unità centrale (33) è ora atta a ricevere e ad elaborare anche i dati provenienti dagli uno o più distanziometri (38); l’unità centrale (33), inoltre è atta a confrontare i valori degli spostamenti relativi significativi misurati dagli uno o più distanziometri (38) con i corrispondenti valori di soglia introdotti in detta unità centrale dal progettista della struttura (41); l’unità centrale (33) è inoltre atta a comunicare all’esterno dell’edificio (40) i risultati di detto confronto ed a trasmettere i corrispondenti messaggi introdotti in detta unità centrale (33) dal progettista della struttura (41) all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico (30); - si attivano gli uno o più distanziometri (38). 5) - Procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che il progettista della struttura (11, 41, 71) introduce dati ed istruzioni che permettono la formazione di due tipologie di valori di soglia che si riferiscono a ciascuno degli spostamenti relativi significativi, e conseguentemente di due tipologie di messaggi che il sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60) deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo un evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante detto evento sismico ed i valori di soglia di detti spostamenti relativi significativi; dette due tipologie di valori di soglia sono indipendenti e si riferiscono una alla inagibilità della struttura (11, 41, 71) ed una alla valutazione del danno. 6) - Procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che detto sistema di monitoraggio sismico (1, 60) viene installato in corrispondenza della struttura (11, 71) di un edificio (10, 70) di nuova costruzione; detto sistema di monitoraggio sismico (1, 60) viene attivato prima della entrata in esercizio di detto edificio (10, 70). 7) - Procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che detto sistema di monitoraggio sismico (30) viene installato in corrispondenza della struttura (41) di un edificio (40) esistente. 8) - Procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che detto sistema di monitoraggio sismico (1, 30) viene installato in corrispondenza della struttura (11, 41) di un edifico (10, 40) la quale comprende elementi prefabbricati di calcestruzzo armato e/o di calcestruzzo armato precompresso. 9) - Procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che il progettista della struttura (11, 41, 71) tiene conto dei possibili stati di danno riferiti ad elementi costruttivi o a elementi di finitura non facenti parte della struttura sismo-resistente correlandoli ad un opportuno valore massimo accettabile degli spostamenti relativi degli elementi strutturali che interessano tali elementi costruttivi o di finitura. 10) - Procedimento per la realizzazione di un sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che è tale per cui il progettista della struttura, durante la progettazione di detta struttura, tiene conto della futura installazione di detto sistema di monitoraggio sismico in corrispondenza di detta struttura. 11) - Sistema di monitoraggio sismico secondo il procedimento di cui alla rivendicazione 1) installato in corrispondenza della struttura (11, 41, 71) di un edificio (10, 40, 70), detta struttura (11, 41, 71) essendo tale per cui in essa sono impediti meccanismi di rottura fragili e sono possibili unicamente meccanismi di rottura duttili, detto sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60) comprende: - una pluralità di accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d) posizionati in punti di misura appartenenti alla struttura (11, 41, 71); - una unità centrale (3, 33, 63), collegata a detti accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d); detta unità centrale (3, 33, 63) continuamente riceve ed elabora i dati provenienti dagli accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d); il sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60), una volta attivato, funziona ininterrottamente, a meno delle pause dovute a manutenzione o a sostituzione di componenti, per tutta la vita utile della struttura (11, 41, 71), sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60) caratterizzato dal fatto che comprende un insieme di apparecchiature e di software che, per funzionare, necessita di dati e di specifiche istruzioni introdotti dal progettista della struttura (11, 41, 71) durante l’installazione di detto sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60); detti dati e dette specifiche istruzioni rendono il sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60) appropriato per la struttura (11, 41, 71) considerata; detto sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60) è atto ad essere utilizzato per valutare le condizioni di inagibilità della struttura (11, 41, 71) ed il danno strutturale conseguenti ad azioni sismiche che si verifichino dopo l’installazione di detto sistema di monitoraggio sismico; detto sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60), una volta installato ed una volta che il progettista della struttura (11, 41, 71) ha introdotto i dati e le specifiche istruzioni necessarie per il funzionamento di detto sistema di monitoraggio sismico, funziona ininterrottamente ed in automatico; detti punti di misura sono compresi fra punti di analisi appartenenti alla struttura (11, 41, 71) individuati dal progettista di detta struttura, all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60), come punti della struttura (11, 41, 71) di cui occorre conoscere, durante l’azione sismica, gli spostamenti assoluti per poter calcolare spostamenti relativi significativi tra coppie di detti punti di analisi; la conoscenza di detti spostamenti relativi significativi, individuati dal progettista della struttura (11, 41, 71), risulta necessaria per la valutazione delle condizioni di inagibilità della struttura (11, 41, 71) e del danno di detta struttura derivanti da azioni sismiche; l’unità centrale (3, 33, 63), per il suo funzionamento utilizza i dati e le istruzioni introdotti, in detta unità centrale, dal progettista della struttura (11, 41, 71) all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60); detti dati ed istruzioni comprendono: - alcuni dati relativi alla struttura (11, 41, 71), compresi alcuni dati tipici del comportamento dinamico di detta struttura; - valori di soglia per ciascuno di detti spostamenti relativi significativi; - messaggi che il sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60) deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo un evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante detto evento sismico ed i valori di soglia di detti spostamenti relativi significativi; - parametri atti ad individuare una scala di valutazione del danno; la unità centrale (3, 33, 63), che funziona continuamente, mediante algoritmi implementati nel software inserito in detta unità centrale, verifica se i segnali provenienti dagli accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d) derivano da un’azione sismica o da altre cause da non prendere in conto; l’unità centrale (3, 33, 63), una volta riconosciuto che i segnali ricevuti dagli accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d) sono quelli di un evento sismico, segnala detto evento sismico e calcola i valori degli spostamenti dei punti di misura, effettuando una doppia integrazione (nel dominio del tempo) dei valori di accelerazione misurati dagli accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d) nei punti di misura; l’unità centrale (3, 33, 63), inoltre, calcola i valori degli spostamenti dei punti di calcolo; l’unità centrale (3, 33, 63), utilizzando sia i valori degli spostamenti dei punti di misura che quelli dei punti di calcolo, calcola gli spostamenti relativi significativi, indicati dal progettista della struttura (11, 41, 71), tra detti punti di analisi; l’unità centrale (3, 33, 63) confronta, poi, tali valori degli spostamenti relativi significativi con i corrispondenti valori di soglia introdotti in detta unità centrale dal progettista della struttura (11, 41, 71) all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60); l’unità centrale (3, 33, 63) comunica, poi, all’esterno dell’edificio (10, 40, 70) i risultati di detto confronto e trasmette i corrispondenti messaggi introdotti in detta unità centrale dal progettista della struttura (11, 41, 71) all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60)). 12) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che per il riconoscimento dell’azione sismica la unità centrale (3, 33, 63) si avvale anche di filtri inseriti in detta unità centrale che tengono conto delle attività che si possono svolgere nell’edificio (10, 40, 70) e della situazione effettivamente presente; i dati necessari per il funzionamento di detti filtri sono stati inseriti nella unità centrale (3, 33, 63) dal progettista della struttura (11, 41, 71) all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60). 13) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che in presenza di un evento sismico, l’unità centrale (3, 33, 63) aggiorna i valori di soglia degli spostamenti relativi significativi per tenere conto delle variazioni delle caratteristiche e delle prestazioni della struttura (11, 41, 71) causate dal danneggiamento strutturale dovuto ad eventi sismici già subiti dalla struttura (11, 41, 71) e registrati dal sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60); i parametri che permettono di aggiornare detti valori di soglia degli spostamenti relativi significativi sono stati introdotti nell’unità centrale (3, 33, 63) dal progettista della struttura (11, 41, 71) all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60). 14) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che i valori di soglia degli spostamenti relativi significativi, decisi ed introdotti nell’unità centrale (3, 33, 63) dal progettista della struttura (11, 41, 71), tengono conto anche del danneggiamento di opere edilizie complementari e/o di impianti collegati a detta struttura. 15) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che i punti di analisi relativamente ai quali occorre calcolare gli spostamenti relativi significativi, da confrontare con i relativi valori di soglia, comprendono anche punti di calcolo, in aggiunta ai punti di misura (in detti punti di misura sono posizionati gli accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d)); l’unità centrale (3, 33, 63), mediante algoritmi implementati nel software inserito in detta unità centrale, sulla base dei valori degli spostamenti dei punti di misura e sulla base di dati forniti dal progettista della struttura (11, 41, 71) e da detto progettista inseriti in detta unità centrale (3, 33, 63), calcola il valore degli spostamenti di detti punti di calcolo. 16) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che nell’unità centrale (3, 33, 63) sono inserite due tipologie di valori di soglia che si riferiscono a ciascuno degli spostamenti relativi significativi, e conseguentemente due tipologie di messaggi che il sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60) deve comunicare all’esterno, immediatamente dopo l’evento sismico, a seguito del confronto tra i valori degli spostamenti relativi significativi verificatisi durante il suddetto evento sismico ed i valori di soglia di detti spostamenti relativi significativi; dette due tipologie di valori di soglia degli spostamenti relativi significativi sono indipendenti e si riferiscono una alla inagibilità della struttura (11, 41, 71) ed una alla valutazione del danno; i dati e le istruzioni necessarie per la formazione di dette due tipologie di valori di soglia degli spostamenti relativi significativi sono stati introdotti dal progettista della struttura (11, 41, 71) all’atto della installazione di detto sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60). 17) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che è installato in corrispondenza della struttura (11, 71) di un edificio (10, 70) di nuova costruzione; detto sistema di monitoraggio sismico (1, 60) è funzionante a partire dalla entrata in esercizio di detto edificio. 18) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che è installato in corrispondenza della struttura (41) di un edificio (40) esistente. 19) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che detto sistema di monitoraggio sismico (1, 30) è installato in corrispondenza della struttura (11, 41) di un edifico (10, 40) la quale comprende elementi prefabbricati di calcestruzzo armato e/o di calcestruzzo armato precompresso. 20) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che comprende anche una o più unità locali (37) collegate a parte degli accelerometri (32a, 32b, 32c, 32d, 32e) installati, ciascuna di dette una o più unità locali (37) è collegata alla unità centrale (33) alla quale trasmette i dati ricevuti dagli accelerometri (32a, 32b) collegati alla unità locale (37) considerata. 21) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che l’unità centrale (3, 33, 63) comprende una unità master (7) ed un computer (8) collegato a detta unità master. 22) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che l’unità master (7) comprende un modulo convertitore che converte i dati da analogici a digitali, un modulo di comunicazione dei dati, ed un modulo di elaborazione dati, comprendente una CPU, che elabora dati e provvede anche alla comunicazione dei dati e dei messaggi al di fuori del sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60). 23) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 9) caratterizzato dal fatto che comprende anche uno o più distanziometri (38), collegati all’unità centrale (33) o ad una unità locale ciascuno dei quali misura spostamenti relativi significativi tra i due punti appartenenti ad una coppia di punti di analisi; la unità centrale (33) riceve ed elabora i dati provenienti dagli uno o più distanziometri (38); la unità centrale (33), nel caso di evento sismico, rileva, almeno al termine di detto evento sismico, gli spostamenti relativi significativi tra le una o più coppie di punti di analisi monitorati da detti uno o più distanziometri (38); l’unità centrale (33), inoltre, confronta i valori degli spostamenti relativi significativi misurati dai distanziometri (38) con i valori di soglia di detti spostamenti relativi significativi; detti valori di soglia sono stati introdotti in detta unità centrale (33) dal progettista della struttura (41) all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico (30); l’unità centrale (33) comunica, poi, all’esterno dell’edificio (40) i risultati di detto confronto e trasmette i corrispondenti messaggi introdotti in detta unità centrale (33) dal progettista della struttura (41) all’atto della installazione del sistema di monitoraggio sismico (30). 24) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che nell’unità centrale (3, 33, 63) è inserito un software che permette a comando o a intervalli di tempo prefissati, di introdurre dati di sismi virtuali, atti a verificare lo stato di funzionamento del sistema di monitoraggio sismico (1, 30, 60). 25) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che nell’unità centrale (3, 33, 63) è inserito un software che, se durante l’acquisizione dei dati provenienti dagli accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d) riscontra che uno di detti accelerometri non funziona più, il punto di misura in cui detto accelerometro non più funzionante è posizionato, viene automaticamente considerato un punto di calcolo. 26) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che nell’unità centrale (3, 33, 63) è inserito un software che, in assenza di eventi sismici, permette di evidenziare, in tempo reale, il mal funzionamento di un accelerometro (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d) o la mancata alimentazione dello stesso. 27) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che nell’unità centrale (3, 33, 63) è inserito un software che permette, a comando o secondo una cadenza prefissata, di calcolare, sulla base delle misure effettuate dagli accelerometri (2a, 2b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 62a, 62b, 62c, 62d) per effetto delle azioni ambientali, caratteristiche dinamiche della struttura (11, 41, 71). 28) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che comprende anche una unità di segnalazione di tipo luminoso o acustico atta a trasmettere segnali associati a detti messaggi inseriti nell’unità centrale (3, 33, 63). 29) - Sistema di monitoraggio sismico secondo le rivendicazioni 11) e 28) caratterizzato dal fatto che l’unità centrale (3, 33, 63) può trasmettere segnalazioni luminose comprendenti quattro colori. 30) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che l’unità centrale (3, 33, 63) è collegata ad una rete informatica o telefonica e trasmette detti messaggi a prefissati indirizzi. 31) - Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzato dal fatto che nell’unità centrale (3, 33, 63) è inserito un software che, una volta terminato l’evento sismico, comunica via Internet ad uno o più prefissati indirizzi anche la time history delle accelerazioni registrate, la time history degli spostamenti dei punti di misura e dei punti di calcolo. 32) – Sistema di monitoraggio sismico secondo la rivendicazione 11) caratterizzata dal fatto che l’unità centrale (3, 33, 63) è posizionata all’interno dell’edificio (10, 40, 70).
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