Diagnostica strutturale e monitoraggio: un passaggio obbligato per la mitigazione del rischio strutturale delle costruzioni esistenti. Ne parliamo con il prof. ing. Gianfranco De Matteis, professore ordinario di Tecnica delle Costruzioni presso il Dipartimento di Architettura e Disegno Industriale dell’Università degli studi della Campania “Luigi Vanvitelli”.
PROF. DE MATTEIS, QUAL È L’IMPORTANZA DELLA DIAGNOSTICA STRUTTURALE E DEL MONITORAGGIO OGGI?
“Il patrimonio edilizio ed infrastrutturale italiano risente, come noto, di notevoli problematiche legate all’età di costruzione, allo stato di manutenzione e alle particolari vulnerabilità dovute all’adozione di tecniche costruttive non sempre adeguate rispetto alle possibili condizioni di carico. Il problema della conservazione e del recupero del patrimonio costruito è emerso con sempre più forza in anni recenti, a causa di danni e crolli che hanno interessato svariate costruzioni ed anche la rete infrastrutturale italiana, smuovendo in maniera sempre crescente l’opinione pubblica. Il monitoraggio e la diagnostica strutturale sono temi particolarmente attuali, in quanto tecniche utilmente adottabili per la valutazione della sicurezza e più in generale per la corretta gestione delle costruzioni esistenti. È questo, al momento, il campo di applicazione di maggiore interesse, fermo restando la possibilità di estendere le applicazioni a numerosi altri settori”.
QUAL È IL RUOLO DELLA DIAGNOSTICA NELLA VALUTAZIONE DELL’ESISTENTE?
“La diagnostica strutturale è necessaria per approfondire la conoscenza di un manufatto, indispensabile per eseguire la valutazione della sua sicurezza. Occorre dunque determinare le prestazioni della costruzione esistente, in riferimento prevalentemente agli aspetti strutturali, cercando di conoscere ed interpretare le modalità realizzative, sia in termini di tecniche costruttive che di caratteristiche meccaniche dei materiali impiegati. In questo contesto, si inserisce l’attività della diagnostica che viene utilizzata per far fronte ad entrambe le esigenze, ossia per investigare le modalità costruttive dei dettagli, ad esempio per svelare la presenza e la quantità di armature metalliche interne per le strutture in cemento armato o per determinare le tipologie di arrangiamenti per le murature storiche, ma anche per rilevare le caratteristiche meccaniche dei materiali impiegati”.
“È proprio la normativa tecnica, dal paragrafo 8.5.4 delle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC2018) e relativa Circolare esplicativa 21/01/2019 n. 7, fino al paragrafo 4.1.7 del D.P.C.M. 9 febbraio 2011 (valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale tutelato), a suggerire l’utilizzo delle moderne tecniche diagnostiche, preferibilmente di tipo non-distruttivo o al più semi-distruttivo, con estrazione in situ di campioni e successive prove in laboratorio, quale approccio indispensabile per la corretta progettazione da intraprendere sull’edilizia esistente”.
IN COSA CONSISTONO LE MODERNE TECNICHE DI IDENTIFICAZIONE STRUTTURALE?
“Le tecniche di diagnostica tradizionali sono essenzialmente finalizzate alla determinazione della geometria della struttura e delle caratteristiche di resistenza dei materiali. Spesso, però, l’interpretazione della risposta strutturale di una costruzione sulla base di schematizzazioni ordinarie può risultare incerta e non particolarmente affidabile, soprattutto in presenza di ragioni di complessità di modellazione strutturale. Per superare queste difficoltà, ci si può avvalere delle tecniche di identificazione strutturale, mediante l’utilizzo di attrezzature sensoristiche, in grado di interpretare le principali caratteristiche comportamentali delle costruzioni per effetto dei movimenti naturali o di quelli indotti da particolari sollecitazioni di modesta entità alle quali le costruzioni stesse vengono sottoposte. In questo contesto, si utilizzano dispositivi e tecniche scientificamente più avanzate, attraverso cui rilevare specifici parametri, quali accelerazioni, velocità ed entità degli spostamenti di determinati punti della struttura”.
“L’interpretazione corretta dei dati acquisiti può consentire di rilevare il comportamento complessivo della struttura, in termini di risposta globale. In sostanza, queste tecniche, restituendo un target di riferimento, vengono quindi utilizzate per definire in maniera più attendibile i modelli strutturali per la valutazione della risposta strutturale. Associando queste tecniche di identificazione alla diagnostica tradizionale, si possono definire, infatti, modelli di analisi strutturale molto affidabili, certamente maggiormente rappresentativi del reale comportamento delle costruzioni esistenti rispetto ai modelli puramente teorici”.
ED IL MONITORAGGIO, COME SI PONE RISPETTO ALLA DIAGNOSTICA?
“Con finalità complementari. Il monitoraggio si sovrappone alle due attività di diagnostica strutturale sopra descritte con sistemi che hanno lo scopo di controllare il comportamento delle costruzioni nel corso del tempo, con periodi di osservazione più lunghi, anche di svariati anni, finalizzati al controllo dell’evoluzione di alcuni aspetti di interesse, come, ad esempio, la presenza di un qualche danno strutturale o forma di degrado, ovvero la sussistenza e l’entità di quadri fessurativi. Verificandone l’eventuale evoluzione nel tempo, il monitoraggio fornisce un riscontro complessivo con il quale constatare il cambiamento delle caratteristiche strutturali, che può essere indicativo di un incremento significativo del danno strutturale. Inoltre, le informazioni sulla risposta strutturale acquisite consentono di verificarne in tempo reale la compatibilità con l’utilizzo della costruzione stessa. Attualmente, il settore sta trovando larghissimo impiego nel campo dell’osservazione e dello studio dell’analisi dei ponti e viadotti esistenti”.
“Tale tecnica può essere utile per verificare che la struttura, sotto gli effettivi carichi di esercizio, determini risposte adeguate e compatibili con le prestazioni che la struttura deve offrire. Nel caso dei ponti e viadotti, ad esempio, possono essere misurati parametri di determinazione immediatamente oggettiva, quali ad esempio i tassi di lavoro e le inflessioni sotto carico delle travi di impalcato, al fine di verificarne la compatibilità con le condizioni di esercizio”.