ITVR20110144A1 - Sistema di monitoraggio per lesioni di strutture ed edifici - Google Patents

Sistema di monitoraggio per lesioni di strutture ed edifici Download PDF

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Description

SISTEMA DI MONITORAGGIO PER LESIONI DI STRUTTURE
ED EDIFICI
DESCRIZIONE
Il presente trovato ha come oggetto un sistema di monitoraggio per lesioni di strutture ed edifici. Come à ̈ noto, il monitoraggio delle lesioni di sistemi murari ed elementi strutturali in genere permette di stabilire l'evoluzione degli spostamenti relativi delle strutture nel tempo, ovvero i cedimenti differenziali delle strutture di fondazione, come diretta conseguenza del superamento del limite di resistenza tollerato dalle murature.
La tecnica nota di monitoraggio più semplice degli spostamenti relativi di una muratura lesionata si esegue vincolando rigidamente un elemento in vetro a cavallo della lesione; gli eventuali spostamenti comportano la rottura dell'elemento in vetro segnalando il movimento dei lembi della struttura. Uno svantaggio di questa tecnica à ̈ rappresentato dal fatto che la tecnica nota non fornisce informazioni riguardanti l'entità dello spostamento. Un ulteriore svantaggio consiste nell'inutilizzabilità del sistema di monitoraggio noto, una volta raggiunta la condizione di rottura dell'elemento in vetro.
Un'alternativa nota al sistema di monitoraggio descritto, consiste nell'utilizzare sistemi di monitoraggio, definiti fessurimetri, che si compongono di due elementi distinti da collegarsi rigidamente alla muratura, in corrispondenza di una lesione, ciascuno su un lembo della lesione stessa; su di un elemento à ̈ impressa una griglia millimetrata secondo due direzioni ortogonali tra loro e giacenti sul piano della muratura, sull'altro elemento à ̈ presente una mira che permette la rilevazione e la quantificazione degli spostamenti. Un inconveniente di questa tecnica nota à ̈ rappresentato dalla necessità di eseguire manualmente la lettura degli spostamenti. Un ulteriore inconveniente à ̈ rappresentato dalla possibilità di commettere errori nella lettura degli spostamenti.
Un'alternativa nota ai due sistemi di monitoraggio sopra descritti consiste nell'utilizzo di fessurimetri elettronici costituiti da un trasduttore potenziometrico meccanico a singolo asse, collegato ad una centralina di acquisizione e lettura automatica dei dati. Anche tali sistemi noti non sono scevri di inconvenienti tra i quali vanno annoverati la necessità di installazione professionale, la limitazione del rilevamento dello spostamento esclusivamente lungo una singola direzione, il costo elevato, il collegamento filare tra il trasduttore e la centralina di acquisizione e lettura dei dati e le dimensioni non trascurabili di tale sistema di monitoraggio. Compito precipuo del presente trovato à ̈ quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati in tipi noti di sistemi di monitoraggio di fessure escogitando un sistema il quale consenta un monitoraggio automatico e accurato degli spostamenti.
Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un sistema che consenta la rilevazione degli spostamenti lungo più direzioni ortogonali tra loro, con una precisione elevata, ad esempio a titolo puramente esemplificativo anche superiore a 0.5 mm.
Un altro scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un sistema di facile applicazione, sia in ambienti esterni sia interni.
Un ulteriore scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un sistema di monitoraggio delle fessure che garantisca una lunga durata di funzionamento e la possibilità di invio di messaggi di allerta in caso di spostamenti eccessivi o malfunzionamento.
Ancora uno scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un sistema che consenta la programmazione della lettura e acquisizione dei dati di spostamento nonché la loro archiviazione o invio a siti web predisposti, direttamente consultabili dall'utente in remoto.
Uno scopo del trovato à ̈ inoltre quello di realizzare un sistema dotato di un range variabile di misura dello spostamento.
Un altro scopo del trovato à ̈ quello di fornire un sistema di dimensioni estremamente ridotte e con un limitato impatto estetico.
Un ulteriore scopo à ̈ quello di ideare un sistema che consenta, nel caso si riscontri un aumento sensibile nella dimensione delle fessure, di continuare a monitorare l'andamento della fessura senza la necessità di cambiare, come nei sistemi noti, il fessurimetro.
Non ultimo scopo del presente trovato à ̈ quello di fornire un sistema che permetta di misurare, sostanzialmente nello stesso punto della fessura, lo spostamento lungo due direzioni sostanzialmente ortogonali.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un sistema di monitoraggio, particolarmente per lesioni di strutture ed edifici, secondo quanto previsto nella successiva rivendicazione 1.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del sistema di monitoraggio secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:
la figura 1 Ã ̈ un diagramma esplicativo che illustra un esempio di configurazione del sistema di monitoraggio secondo il trovato;
la figura 2 illustra schematicamente l'apparecchiatura per la misura di fessure, secondo una vista in pianta;
la figura 3 illustra schematicamente l'apparecchiatura per la misura di fessure, secondo una vista in pianta;
la figura 4 Ã ̈ una vista in alzato laterale e parzialmente in sezione dell'apparecchiatura rappresentata in figura 3;
la figura 5 Ã ̈ una vista in alzato frontale e parzialmente in sezione dell'apparecchiatura rappresentata in figura 3;
la figura 6 Ã ̈ una vista in pianta e parzialmente in sezione di una variante costruttiva dell'apparecchiatura per la misura di fessure fra murature disposte tra loro perpendicolarmente; la figura 7 Ã ̈ una vista in alzato laterale e parzialmente in sezione dell'apparecchiatura rappresentata in figura 6.
Nella descrizione che segue, così come nei disegni, numeri di riferimento identici corrispondono a elementi identici tra loro.
Con riferimento alle figure citate, il sistema di monitoraggio secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende almeno un'apparecchiatura 2a per la misura di fessure fissata ad una struttura 3a da monitorare, e un server di controllo 4.
A titolo esemplificativo, in figura 1 sono mostrate tre apparecchiature 2a, 2b, 2c, fissate a tre diverse strutture o porzioni di struttura 3a, 3b, 3c da monitorare. Ogni apparecchiatura 2a, 2b, 2c presenta mezzi di comunicazione 5, per esempio comunicazione wireless secondo lo standard zigbee, con il server di controllo 4.
Il server di controllo 4, che può essere alimentato attraverso la rete elettrica o tramite, per esempio, pannelli solari, presenta un'interfaccia utente 6 per la gestione e il controllo del sistema di monitoraggio 1.
Il server di controllo 4 Ã ̈ dotato inoltre di mezzi di archiviazione dati, per esempio tramite memoria digitale; tali dati possono essere consultati direttamente dall'utente, tramite l'interfaccia utente 6, o scaricati su un personal computer 7. Il server di controllo 4 presenta anche mezzi di trasmissione dati 8, per esempio tramite protocollo GSM, ad un sito web 9, direttamente consultabile dall'utente in remoto.
La figura 2 illustra l'apparecchiatura 2a per la misura di fessure. Tale apparecchiatura 2a à ̈ destinata ad essere fissata ad una struttura 3a di cui si vuole monitorare l'andamento di una fessura 10. La fessura 10 definisce due lembi 31 e 32 della struttura 3a da monitorare.
L'apparecchiatura 2a comprende un primo elemento fisso 21, solidale al lembo 31 della struttura 3a, ed un secondo elemento fisso 22, solidale al lembo 32 della struttura 3a.
La porzione 23 del primo elemento fisso 21 che si impegna con il secondo elemento fisso 22 a cavallo della fessura 10 presenta un sensore 24 (il sensore à ̈ genericamente indicato con 24, con 241 ho indicato la prima membrana potenziometrica) per la misura dello spostamento tra i due lembi 31 e 32 della struttura 3a.
Il primo elemento fisso 21 alloggia una scheda elettronica 25 per l'acquisizione e la trasmissione dei dati, e un sistema di batterie 26 per l'alimentazione della scheda elettronica 25. L'apparecchiatura 2a à ̈ dotata di piastre di fissaggio 28 alla struttura 3a da monitorare.
La figura 3 illustra schematicamente la porzione 23 dell'apparecchiatura 2a che contiene il sensore 24 per la misura dello spostamento.
L'apparecchiatura 2a comprende un primo elemento rilevatore di spostamento lungo una prima direzione di rilevazione 101 e almeno un secondo elemento rilevatore di spostamento lungo una seconda direzione di rilevazione 102 sostanzialmente perpendicolare alla prima direzione di rilevazione 101.
Il primo elemento rilevatore di spostamento agisce tra una prima zona di riscontro, definita sul primo elemento fisso 21, e una seconda zona di riscontro supportata girevolmente, attorno ad un primo asse di incernieramento 103, dal secondo elemento fisso 22 mentre il secondo elemento rilevatore agisce tra una terza zona di riscontro, definita sul secondo elemento fisso 22, e una quarta zona di riscontro supportata girevolmente, attorno ad un secondo asse di incernieramento 104 parallelo al primo asse di incernieramento 103, dal primo elemento fisso 21.
Facendo riferimento alle forme di realizzazione illustrate nelle figure dalla 3 alla 7, il primo elemento rilevatore comprende una prima membrana potenziometrica lineare 241, estendentesi cioà ̈ lungo la prima direzione di rilevazione 101, supportata dal primo elemento fisso 21 e cooperante con un rispettivo primo cursore 221 definente la seconda zona di riscontro. Vantaggiosamente, anche il secondo elemento rilevatore comprende una seconda membrana potenziometrica lineare 242 supportata dal secondo elemento fisso 22 e disposta ortogonalmente alla prima membrana potenziometrica lineare 241; la seconda membrana potenziometrica lineare 242 coopera con un rispettivo secondo cursore 222 definente la quarta zona di riscontro.
In particolare, la prima membrana potenziometrica 241 Ã ̈ supportata dal primo elemento fisso 21 mentre il rispettivo primo cursore 221 Ã ̈ supportato dal secondo elemento fisso 22.
Il cursore 221 Ã ̈ in contatto elettrico e/o meccanico scorrevole con la rispettiva membrana potenziometrica 241 ma nulla vieta di impiegare cursori, ad esempio magnetici, che possono, pur mantenuti distanziati dalla rispettiva membrana potenziometrica 241, cooperare con essa consentendo una rilevazione dello spostamento reciproco lungo almeno una direzione di rilevazione 101.
Vantaggiosamente, il primo cursore 221 à ̈ supportato girevolmente, attorno ad un primo asse di incernieramento 103 sostanzialmente perpendicolare al piano di giacitura della prima membrana potenziometrica 241, dal secondo elemento fisso ed à ̈ scorrevolmente guidato lungo una prima guida di scorrimento 21a definita sul primo elemento fisso 21 e sostanzialmente parallela alla prima direzione di rilevazione 101.
Ne caso in cui sia prevista la seconda membrana potenziometrica 242, il secondo cursore 222 à ̈ supportato girevolmente, attorno ad un secondo asse di incernieramento 104 sostanzialmente parallelo al primo asse di incernieramento 103, dal primo elemento fisso 21 ed à ̈ scorrevolmente guidato lungo una seconda guida di scorrimento 22a definita sul secondo elemento fisso 22 e sostanzialmente parallela alla seconda direzione di rilevazione 102.
Per consentire di rilevare, nel medesimo punto lungo la fessura 10, lo spostamento lungo due direzioni tra loro perpendicolari, si prevede che la prima membrana potenziometrica lineare 241 sia almeno parzialmente sovrapposta alla seconda membrana potenziometrica lineare 241.
Vantaggiosamente, in questo caso il primo asse di incernieramento 103 Ã ̈ coincidente con il secondo asse di incernieramento 104 prevedendosi rispettivi blocchetti di supporto 33 e 34, tra loro incernierati, per il primo cursore 221 e per il secondo cursore 222.
Opportunamente, la membrana potenziometrica lineare 241 Ã ̈ disposta in maniera sostanzialmente perpendicolare alla fessura 10, mentre la membrana potenziometrica lineare 242 Ã ̈ disposta in maniera sostanzialmente parallela alla fessura 10, e comunque ortogonale alla membrana 241.
A seconda dell'entità degli spostamenti previsti tra i lembi 31 e 32 della struttura, il trovato prevede la possibilità di inserire membrane potenziometriche lineari 241 e 242 di diverse lunghezze. In tal modo à ̈ possibile modificare, per esempio aumentare, il range di misura degli spostamenti.
Le figure 6 e 7 illustrano una seconda forma di realizzazione dell'apparecchiatura secondo il trovato, in cui il secondo elemento fisso 22 della struttura 2a à ̈ fissato ad un lembo 32 della struttura 3a, ortogonale al lembo 31 della struttura 3a, tramite una staffa di collegamento 11 opportunamente sagomata.
Il funzionamento del sistema di monitoraggio secondo il trovato à ̈ il seguente.
Lo spostamento relativo dei lembi 31 e 32 di una struttura 3a interessata da una fessura 10, che avviene nel piano della struttura medesima comporta uno spostamento relativo, nel piano, anche dei due elementi fissi 21 e 22 dell'apparecchiatura di misura 2a, solidali rispettivamente ai lembi mobili 31 e 32.
Tale spostamento relativo nel piano determina uno scorrimento del cursore 221 rispetto alla membrana potenziometrica lineare 241 sostanzialmente uguale allo spostamento tra i lembi 31 e 32 in direzione sostanzialmente perpendicolare alla fessura 10, ed, eventualmente, uno scorrimento del cursore 222 rispetto alla membrana potenziometrica lineare 242 sostanzialmente uguale allo spostamento tra i lembi 31 e 32 in direzione sostanzialmente parallela alla fessura 10.
Tali spostamenti dei cursori rispetto alle corrispondenti membrane comportano modificazioni dei contatti elettrici, in particolare variazioni di impedenza, che sono proporzionali all'entità dello spostamento stesso.
Tali valori di spostamento vengono acquisiti e trasmessi, per esempio tramite mezzi di comunicazione wireless mediante protocollo di trasmissione zigbee, ad un server di controllo 4 da cui à ̈ possibile gestire il sistema di monitoraggio per modificare il protocollo di acquisizione dei dati, per immagazzinare i dati e scaricarli in un secondo tempo, per trasmettere i dati ad un sito web da consultare in remoto, ed eventualmente per inviare messaggi di allerta in caso di spostamenti eccessivi o di malfunzionamento.
Il sistema di monitoraggio, così concepito, à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.
Si può infatti prevedere di disporre un elemento rilevatore di rotazione attorno all'asse di incernieramento associandolo ad un cursore di rilevazione della rotazione.
In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (14)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di monitoraggio (1) per lesioni di strutture ed edifici, comprendente almeno un'apparecchiatura (2a, 2b, 2c) per la misura di fessure (10) di una struttura (3a, 3b, 3c), detta apparecchiatura (2a) comprendendo un primo elemento fisso (21) solidale ad un struttura in corrispondenza di un primo lembo (31) della fessura (10) e un secondo elemento fisso (22) solidale a detta struttura (3a) in corrispondenza di un secondo lembo (32) della fessura (10) opposto a detto primo lembo (31), detto primo elemento fisso (21) presentando una porzione atta ad impegnarsi con detto secondo elemento fisso (22) a cavallo della fessura (10), caratterizzato dal fatto di comprendere un primo elemento rilevatore di spostamento lungo una prima direzione di rilevazione (101) agente tra una prima zona di riscontro, definita su detto primo elemento fisso (21), e una seconda zona di riscontro supportata girevolmente, attorno ad un primo asse di incernieramento (103), da detto secondo elemento fisso (22), detta apparecchiatura (2a) comprendendo, inoltre, un secondo elemento rilevatore di spostamento lungo una seconda direzione di rilevazione(102) sostanzialmente perpendicolare a detta prima direzione di rilevazione (101), detto secondo elemento rilevatore agendo tra una terza zona di riscontro, definita su detto secondo elemento fisso (2), e una quarta zona di riscontro supportata girevolmente, attorno ad un secondo asse di incernieramento (104) parallelo a detto primo asse di incernieramento (103), da detto primo elemento fisso (22).
  2. 2. Sistema di monitoraggio (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto primo elemento rilevatore comprende una prima membrana potenziometrica lineare (341) supportata da detto primo elemento fisso (21) e cooperante con un rispettivo primo cursore (221) definente detta seconda zona di riscontro.
  3. 3. Sistema di monitoraggio (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto secondo elemento rilevatore comprende una seconda membrana potenziometrica lineare (242) supportata da detto secondo elemento fisso (22) e disposta ortogonalmente a detta prima membrana potenziometrica lineare (241), detta seconda membrana potenziometrica lineare (242) cooperando con un rispettivo secondo cursore (222) definente detta quarta zona di riscontro.
  4. 4. Sistema di monitoraggio (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto cursore (221, 222) à ̈ in contatto elettrico e/o meccanico scorrevole con la rispettiva membrana potenziometrica lineare (241, 242).
  5. 5. Sistema di monitoraggio (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo cursore (221) à ̈ supportato girevolmente, attorno ad un primo asse di incernieramento (103) sostanzialmente perpendicolare al piano di giacitura di detta prima membrana potenziometrica (241), da detto secondo elemento fisso ed à ̈ scorrevolmente guidato lungo una prima guida di scorrimento (21a) definita su detto primo elemento fisso (21) e sostanzialmente parallela a detta prima direzione di rilevazione (101).
  6. 6. Sistema di monitoraggio (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto secondo cursore (222) à ̈ supportato girevolmente, attorno ad un secondo asse di incernieramento (104) sostanzialmente parallelo a detto primo asse di incernieramento (103), da detto primo elemento fisso (21) ed à ̈ scorrevolmente guidato lungo una seconda guida di scorrimento (22a) definita su detto secondo elemento fisso (22) e sostanzialmente parallela a detta seconda direzione di rilevazione (102).
  7. 7. Sistema di monitoraggio (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta prima membrana potenziometrica lineare (241) à ̈ parzialmente sovrapposta a detta seconda membrana potenziometrica lineare (242) e che detto primo asse di incernieramento (103) à ̈ coincidente con detto secondo asse di incernieramento (104).
  8. 8. Sistema di monitoraggio (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto primo e secondo elemento fisso (21, 22) comprendono piastre di fissaggio (28) alla struttura (2a).
  9. 9. Sistema di monitoraggio secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta apparecchiatura comprende una staffa di collegamento per il fissaggio di uno di detto primo o secondo elemento fisso (21, 22) in un piano ortogonale al piano dove à ̈ fissato l'altro elemento fisso (22, 21).
  10. 10. Sistema di monitoraggio 81) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di comunicazione con un serve di controllo (4).
  11. 11. Sistema di monitoraggio (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un'interfaccia utente (6) del tipo touch-screen.
  12. 12. Sistema di monitoraggio (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di programmazione della lettura dei dati.
  13. 13. Sistema di monitoraggio (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di presentare mezzi di archiviazione dati per un download differito.
  14. 14. Sistema di monitoraggio (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di trasmissione dati (8) ad un sito web.
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