Il monitoraggio strutturale ha assunto negli ultimi anni una sempre maggiore importanza per la diagnosi ed il controllo delle costruzioni.
Il monitoraggio sottintende l’azione di controllo e di sorveglianza in tempo reale di un fenomeno attraverso la misura di parametri fisico-meccanici che descrivono l’interazione tra l’ambiente e le variabili di stato dell’oggetto che si intende studiare.
Nelle costruzioni si definisce l’impianto strutturale e rappresenta l’insieme delle componenti destinate a sostenere, ripartire e trasferire le sollecitazioni, è quindi il mezzo attraverso cui migrano i carichi dal punto di applicazione al sistema fondale.
La presenza di un quadro fessurativo in una struttura dà origine ad una possibile diminuzione nel tempo dei margini di sicurezza globali o locali dovuti a fenomeni fisiologici o patologici.
Quando in una struttura si rileva un quadro fessurativo in evoluzione occorre predisporre un apposito monitoraggio strumentale dei movimenti attivi e delle rotazioni al fine di delinearne l’origine, l’entità e le leggi  evolutive del fenomeno, allo scopo di definire il tipo di intervento e di controllarne gli esiti.
La sorveglianza del fenomeno deve avvenire in maniera tempestiva ed il controllo deve essere sufficientemente prolungato nel tempo, al fine di depurare le letture dall’eventuale influenza delle variazioni giornaliere o stagionali di temperatura, un monitoraggio dovrebbe protrarsi per almeno 18 mesi.
Il monitoraggio assume un carattere conoscitivo  quando l’obiettivo è di giungere alla comprensione di  un fenomeno. Esso consiste nella misura contemporanea di grandezze che possono essere collegate da un rapporto causa-effetto; tale misura viene ripetuta sistematicamente ed in modo programmato.
Il monitoraggio assume un carattere conoscitivo quando le informazioni desunte dal monitoraggio sono utilizzate nell’ambito di un processo di diagnosi in seguito al quale è possibile formulare l’ipotesi di intervento. In questo senso, nel recupero del patrimonio edilizio e storico, si parla anche di monitoraggio di tipo diagnostico.
Strettamente legato all’aspetto conoscitivo è quello predittivo, finalizzato al controllo delle variazioni di alcuni parametri di comportamento ritenuti  fondamentali  per la vita del manufatto . Se le variazioni sono tali che i valori dei parametri rientrano nelle predisposte soglie di allarme, allora vengono intraprese  opportune operazioni di correzione. In questo caso il monitoraggio può diventare uno strumento fondamentale per impostare una gestione programmata di interventi di manutenzione e/o riparazione di una costruzione esistente.
Prima di progettare  ed eseguire di monitoraggio di una struttura, per valutarne le condizioni attuali, è consigliabile effettuare:

• Una ricostruzione storica;
• Un esame preliminare della struttura (esame visivo, analisi della sua geometria e dettagli costruttivi, analisi geologiche e saggi di fondazione, analisi dei materiali: di tipo distruttivo e non distruttivo;
• Analisi delle fessure esistenti sulla struttura;
• Rappresentazione grafica (simbologia) del degrado e del dissesto;
• Progettazione del sistema di misura.

Gli strumenti impiegati per la misura degli spostamenti sono numerosi e la loro scelta è fondamentalmente legata a vari aspetti, tra cui, il tipo e la posizione della lesione da monitorare, la sensibilità della misura richiesta, le condizioni ambientali ed infine  aspetti di carattere economico. Ogni strumentazione possiede precise caratteristiche di impiego determinate a seguito di taratura.
Si possono eseguire due tipi di monitoraggio: dinamico e statico.

I monitoraggi di tipo dinamico sono quelli in cui il controllo dell’evoluzione dei quadri fessurativi può avvenire in continuo, fissando da accesso remoto la cadenza temporale delle rilevazioni da fare per ciascun punto di misura. Generalmente si impiegano trasduttori elettrici di spostamento, stazioni totali topografiche robotizzate servo-assistite.
I monitoraggi di tipo statico sono quelli il cui controllo dell’evoluzione dei quadri fessurativi  avviene direttamente in situ da parte del tecnico. Generalmente in questo tipo di monitoraggio si utilizzano fessuri metri permanenti in policarbonato, fessuri metri permanenti meccanici (comparatori analogici) e deformometri removibili centesimali o millesimali.
In entrambi i casi di monitoraggio la misura della temperatura locale costituisce un’informazione molto importante soprattutto quando i trasduttori utilizzati non sono compensati termicamente.
Si ritiene quindi utile installare oltre ai punti di misura a cavallo della lesione, anche dei punti detti “compensatori” posti sulla parte integraal fine di rilevare l’influenza che la temperatura ha sul materiale. È utile rammentare che la lunghezza di una barra ad una certa temperatura risulta essere pari a:

    
Lt= L0 (1+ λt)

con
L0: lunghezza alla temperatura di  0°C
λ: coefficiente di dilatazione lineare del materiale esaminato.

Gli strumenti removibili, se utilizzati nell’ambito dei monitoraggi di quadri fessurativi, devono garantire stabilità e ripetibilità delle letture e bisogna garantire la solidità e la conservazione dei capisaldi costituenti i punti di misura.
Gli strumenti maggiormente utilizzati nei monitoraggi di tipo dinamico sono:

 
Trasduttori elettrici

Costituiscono una catena di misura composta da un corpo trasduttore in acciaio che contiene il sensore (fissato ad una delle due zone adiacenti la fessura) ed un’astina mobile dotata di molla di richiamo; una squadra di riscontro in acciaio fissata direttamente alla parete(dall’altra parte della fessura); un cavo elettrico che collega lo strumento ad una box logica; una box logica per l’acquisizione dei dati; un cavo di trasmissione dei dati ad un modem; un modem per la trasmissione dei dati tramite gsm/gprs ad un PC.
L’astina mobile del trasduttore(in contrasto con la squadretta di riscontro) si muoverà in funzione del movimento della  lesione, facendo variare la resistenza elettrica del sensore dello strumento stesso. Sono strumenti che misurano solo variazioni lineari ed oggi ne esistono in commercio modelli dotati di trasmissione wireless indicati per monitoraggi su edifici monumentali o di particolare pregio estetico.

Stazioni topografiche robotizzate Nei monitoraggi di tipo dinamico si possono utilizzare anche stazioni topografiche robotizzate servo-assistite. In corrispondenza dei punti di misura da monitorare vengono posizionati i prismi ottici di collimazione (mire), dotati di sistemi di protezione dagli agenti atmosferici, dai raggi del sole ed in grado di consentire un sistema di puntamento automatico della stazione robotica. La stazione totale può essere collocata al di fuori della zona da monitorare e può essere configurata in postazione fissa o periodica. Il monitoraggio con questo sistema risulta molto affidabile e preciso.

Gli strumenti maggiormente utilizzati nei monitoraggi di tipo statico sono:

Fessurimetri permanenti in policarbonato

Questi fessurimetri risultano essere costituiti da due lamine in materiale plastico trasparente sovrapposte e vengono collocate a cavallo della fessura da monitorare. Le due lamine vengono fissate alle zone adiacenti e sono libere di scorrere nel piano. Lo spostamento subito è possibile leggerlo grazie allo spostamento di un riferimento cartesiano (posto su una lamina) rispetto al sottostante reticolo con divisione pari a 0,5 mm (posto sull’altra lamina). Al momento del fissaggio gli assi del riferimento cartesiano dovrebbero coincidere con quelli del reticolo, se in fase di posa non dovessero risultare allineati, viene preso come zero relativo la configurazione assunta. I fessuri metri possono essere di tipo standard per fessure che interessano movimenti verticali o orizzontali di superfici piane; oppure angolari quando si necessita di rilevare movimenti che interessano zone d’angolo delle strutture.

Il loro impiego può essere utile quando ci si trova in situazione di basso rischio ma con ampiezze delle fessure significative. I fessuri metri non sono in grado di leggere i piccoli spostamenti e la lettura risulta influenzata anche dalla sola posizione da cui l’operatore osserva la griglia di misurazione (errore di parallasse).

Fessurimetri permanenti meccanici: i COMPARATORI analogici

Anche i comparatori vengono lasciati permanentemente in situ e posso essere di tipo centesimale o millesimale con corsa da 10 a 30 mm. Possono essere posizionati in configurazione di base doppia o singola; la posa precisa è resa possibile dall’utilizzo di una dima in acciaio.

Il sistema di misura è costituito da una squadra di riscontro che viene fissata direttamente alla parete ed il comparatore meccanico, dotato di un’astina mobile dotata di molla che viene messa in contrasto con la squadra di riscontro. L’azzeramento dello strumento è reso possibile dalla presenza di viti micrometriche. Esistono in commercio comparatori in configurazione tripla che permettono il rilevamento degli spostamenti nelle tre dimensioni.

La diagnostica può essere vista come quello strumento che ci permette di pervenire alla valutazione della sicurezza, ove per valutazione della sicurezza si intende quel procedimento qualitativo che è volto a stabilire se un edificio esistente è in grado o meno di resistere alle combinazioni delle azioni esercitate nelle varie situazioni.
La resistenza del materiale va valutata nel suo stato attuale, quindi, tenendo conto dell’eventuale degrado dovuto ad esempio alla vetustà dell’opera, alla cura impiegata nella realizzazione dei dettagli costruttivi, alla regolarità strutturale, ne consegue che la valutazione della sicurezza negli edifici esistenti è legata al livello di conoscenza, proprio come previsto nell’appendice C8A delle NTC del 2008. Risulta evidente che le indagini conoscitive che bisogna effettuare variano a seconda del tipo di struttura da indagare (cemento armato, acciaio, muratura, legno, mista…) .
L’osservazione ricopre un ruolo fondamentale nel processo diagnostico in quanto costituisce una base informativa utile all’individuazione di cause di innesco di patologie,ovvero alla valutazione delle residue risorse statiche che una struttura conserva.
La pianificazione delle indagini strutturali deve essere valutata tenendo conto:

• del tipo di indagine da eseguire in funzione della natura del problema ;
• del numero dei saggi da effettuare in funzione della dimensione del problema.

La procedura di indagine è costituita fondamentalmente da due fasi:

• fase preliminare: la quale ha lo scopo di verificare l’esistenza di una patologia, di individuarne la natura e di dare una prima valutazione per quanto riguarda i possibili effetti sulle prestazioni, la vita residua o la sicurezza della struttura. L’ispezione preliminare consente di programmare il tipo di indagini (distruttive, non distruttive, invasive, ecc. )  ed il loro numero, nonché verificarne la fattibilità tecnica.
• fase programmata: deciso il tipo di prova da effettuare, bisogna considerare il piano di campionamento. Questo è un aspetto molto importante in quanto il campione(limitato) rappresenta una porzione  di una popolazione(infinita) di cui si cercano le proprietà, dovrà quindi, essere in grado di riflettere quanto più possibile le caratteristiche di variabilità della struttura ed essere associato al prelievo di alcuni singoli campioni tali da essere rappresentativi del materiale dal quale proviene. Appare chiaro che i risultati delle prove diventano più affidabili al crescere del numero e delle dimensioni dei campioni.

Nella pianificazione di una campagna è conveniente articolare i vari tipi di indagine secondo una scadenza temporale, in maniera tale che ciascuna indagine costituisca la base di riferimento per il campionamento relativo all’indagine successiva. Una metodologia di indagine non distruttiva o non invasiva può essere adottata su larga scala in modo da individuare ambiti aventi caratteristiche omogenee sui quali verrà successivamente impostata una limitata campagna di indagini distruttive da effettuare in maniera più mirata.

In questa sezione troverete alcune informazioni relative al Rilievo

• Rilievo geometrico
• Rilievo del degrado e quadri umidi
• Quadri fessurativi