Sistema interferometrico a microonde

MONITORAGGIO E DIAGNOSTICA STRUTTURALETecnologie innovative per il controllo di opere civili, industriali, beni architettonici e monumentali

MISURE CON SISTEMA INTERFEROMETRICO A MICROONDE

BQT S.n.c. di Bonaca Andrea e Trequattrini MauroVia Curtatone, 26/1 – 06073 Solomeo di Corciano (PG)

Website: www.bqttech.comE-mail: [email protected]




Totalmente concepito e realizzato in Italia, l’interferometro radar a microonde è uno

strumento fortemente innovativo in grado di misurare spostamenti e vibrazioni, con

precisione compresa tra 1/10 e 1/100 di millimetro, da distanza (fino ad 1 km), senza dover

installare alcun sensore o apparecchiatura sull’opera.




È quindi la soluzione ideale per indagare ponti stradali e ferroviari, passerelle pedonali,

muri di sostegno, solai e travi di edifici industriali e civili, torri e campanili, turbine eoliche,

tralicci, beni architettonici, catene, ecc., in particolar modo se questi siano difficilmente

accessibili.




Prima acquisizione

d

Seconda acquisizione

φ1

φ2

d =λ

4π(φ2 − φ1)

L'analisi interferometrica differenziale fornisce dati sullo spostamento di un oggetto,

confrontando le informazioni di fase di onde riflesse, raccolte in diversi periodi di tempo.




d =dpsenα

Fornendo una misura dello spostamento, che avviene sempre lungo la linea di vista dello

strumento, con precisione di 1/100 di millimetro. Diversamente è sufficiente conoscere la

geometria della struttura per proiettare ed ottenere lo spostamento reale che si vuole

indagare, con precisione comunque inferiore ad 1/10 di millimetro.

α𝑑

𝑑𝑝

ℎ 𝑅

senα =h

𝑅

d = dpR

ℎ




Se la struttura è metallica, se possiede elementi metallici, se sono presenti forti

discontinuità (cornicioni, aggetti, ecc.), l'interferometro riceve direttamente riflessioni di

segnale. In alternativa, possono essere posizionati riflettori metallici.

Esempio di riflessioni ottenute in campo aperto Riflettore




Lo strumento riesce ad

individuare la posizione di

oggetti differenti presenti

lungo la sua linea di vista,

purché, per la potenza di

emissione delle microonde

fissata per legge, distino 0,75

m tra di loro lungo essa.

∆R

Distanza (m)

Am

pie

zza

Linea di vista




L'oggetto o il riflettore che si individua viene poi “seguito” dallo strumento, con un

campionamento di misura che può variare per tipologia di prova: fino a 10 Hz per prove di

tipo statico e fino a 200 Hz per prove di tipo dinamico.

Esempio: palo per illuminazione, individuato a

circa 37 m dalla testa dello strumento, con rilievo

dell’oscillazione sul piano orizzontale del fusto

indotta attraverso un impulso meccanico.




È quindi possibile ricavare rapidamente le frequenze di oscillazione ed i modi di vibrare di

una struttura, oppure gli abbassamenti dovuti ad una prova di carico.




Offre quindi vantaggi in termini di:

- Precisione e affidabilità di misura;

- Riduzione dei tempi di prova;

- Riduzione dei costi dovuti all'operatività del personale tecnico;

- Assenza di strumenti e sensori da installare in situ;

- Valutazione dei risultati di massima in tempo reale;

- Esecuzione di indagini di tipo statico e dinamico in contemporanea;

- Assenza di influenze dovute al cambiamento delle condizioni climatiche e di illuminazione.




Alcuni esempi di applicazione: Chiesa di San Bartolomeo – Solomeo (PG)




È stata effettuata una prova dinamica della torre campanaria,

utilizzando la forzante indotta dal movimento delle campane durante

il loro suono a distesa.

𝟏 𝟐

𝟑𝟒

𝟒

𝟑

𝟐

𝟏

Spostamenti orizzontali del secondo cornicione




È stata poi effettuata una prova dinamica su una delle catene all’interno della chiesa, per

stimare le frequenze naturali e, in maniera indiretta, il tiro.




La forzante è stata generata attraverso l'utilizzo di una massa, con la quale è stato eccitato il

tirante per n. 3 volte.

Primo colpo Secondo colpo Terzo colpo




Primo colpo Secondo colpo Terzo colpo

𝑓1 = 6,83 𝐻𝑧 𝑓1 = 6,84 𝐻𝑧 𝑓1 = 6,82 𝐻𝑧

Ottenendo le frequenze naturali di oscillazione generate dai tre impulsi.




Primo colpo

𝑓1 = 6,83 𝐻𝑧

𝑓2 = 14,63 𝐻𝑧

𝑓3 = 24,09 𝐻𝑧

𝑓4 = 35,22 𝐻𝑧

Con una perfetta ripetibilità di misura garantita dallo strumento.

𝑓1 = 6,84 𝐻𝑧

𝑓2 = 14,62 𝐻𝑧

𝑓3 = 24,10 𝐻𝑧

𝑓4 = 35,18 𝐻𝑧

Secondo colpo

𝑓1 = 6,82 𝐻𝑧

𝑓2 = 14,63 𝐻𝑧

Terzo colpo




Alcuni esempi di applicazione: Tempio di Santa Maria della Consolazione – Todi (PG)




Sono state effettuate indagini per la caratterizzazione dinamica delle

n. 4 catene presenti sugli archi di sostegno del tamburo e della

cupola soprastante.

Le misure sono state ottenute sfruttando esclusivamente le vibrazioni

ambientali, senza bisogno di indurre oscillazioni forzate, evitando

complesse operazioni per raggiungere le catene che sono ad una

quota di oltre 16 metri e prive di accesso diretto.




È stato possibile così stimare, in maniera molto veloce, le frequenze naturali, i

corrispondenti modi di vibrare e, indirettamente, il tiro di ciascuna catena.

Catena est Catena nord Catena ovest Catena sud




Alcuni esempi di applicazione: Campanile della Chiesa di San Pietro – Perugia




È stata effettuata una indagine dinamica per la

caratterizzazione del campanile, individuando le frequenze

naturali e le forme modali, sfruttando esclusivamente le

vibrazioni ambientali.

BQT S.n.c.Via Curtatone, 26/1 – 06073 Solomeo di Corciano (PG)

Tel.: +39 075 7824105 – Fax: +39 075 7824106

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Dott. Ing. Andrea BonacaMob.: +39 339 5952395

Dott. Ing. Mauro TrequattriniMob.: +39 328 5379428

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