Le fibre ottiche per il monitoraggio di strutture e infrastrutture civili

Il presente elaborato analizza l’uso delle fibre ottiche per il monitoraggio di strutture e infrastrutture civili con particolare attenzione ai DOFS, sensori distribuiti in grado di misurare le grandezze fisiche esterne lungo l’intera lunghezza della fibra analizzando le modifiche indotte sui parametri della radiazione luminosa guidata. Il principio fisico principalmente sfruttato è lo scattering di Brillouin. Per comprenderne il funzionamento è stata condotta una campagna sperimentale articolata in due prove: una prova di trazione di un tirante in calcestruzzo strumentato con fibra ottica e strumenti tradizionali e una prova di trazione di un tratto di fibra con potenziometri. Le prove hanno permesso di individuare le soluzioni migliori per il monitoraggio analizzando come la scelta del frequency step e l’applicazione della risoluzione migliorata influenzino i risultati e quale sia la distanza minima a cui è possibile porre due anchor ottenendo comunque misure significative. Successivamente la fibra è stata montata su una trave del ponte sul fiume Fratta sottoposta in laboratorio ad una prova di flessione a quattro punti fino a rottura con l’obiettivo di verificarne l’impiego su un’infrastruttura reale. Sono state confrontate le misure di deformazione della fibra con quelle di potenziometri ed estensimetri. Inoltre il valore degli abbassamenti della trave e dello spostamento orizzontale del carrello, ricavati dai dati distribuiti, sono stati comparati con quelli degli LVDT e degli strumenti a filo. Infine è stato studiato il comportamento deformativo dell’intradosso dei singoli conci confrontandolo con i casi limite di sezione interamente reagente e sezione completamente fessurata per valutare la possibilità di cogliere fenomeni strutturali durante l’esercizio tramite indagini da remoto. Lo studio evidenzia il grande potenziale dei sistemi basati sullo scattering di Brillouin capaci di fornire informazioni non ricavabili attraverso l’uso di tecniche convenzionali.