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Ricerca e sviluppo

La società Diamonds srl è attiva nella ricerca e nello sviluppo di tecniche e tecnologie per la diagnostica e il monitoraggio strutturale e collabora con gruppi di ricerca nazionali ed internazionali. Nel corso degli ultimi Diamonds ha partecipato a diversi progetti di ricerca, tra i quali:

  • DTC – SISMI https://dtclazio.it/ (Regione Lazio)
  • DESDEMONA https://www.desdemonaproject.eu/ (EU Funding)

Tecniche avanzate per il monitoraggio strutturale

Il monitoraggio strutturale ha lo scopo di confrontare il comportamento sperimentale dell’opera d’arte con quello teorico atteso e valutarne la sua evoluzione nel tempo.

In questo ambito, Diamonds sviluppa e implementa in Python, C++ e Matlab routine avanzate di identificazione dinamica sia nel dominio del tempo (Time Domain), sia in quello delle frequenze (Peak Picking,…). Tra le diverse tecniche utilizzate, sono particolarmente efficaci per l’identificazione sperimentale le procedure dedicate all’analisi con eccitazione incognita, comunemente dette tecniche Output Only, anche in questo caso formalizzate sia nel dominio del tempo (Stochastic Subspace Identification), sia in quello delle frequenze (Frequency Domain Decomposition).

La conoscenza del comportamento strutturale ad un dato istante temporale permette a Diamonds di sviluppare modelli avanzati agli elementi finiti al fine di riprodurre il comportamento reale della struttura, ponendo particolare attenzione nel considerare tutti gli aspetti che ne influenzano la risposta. In questo modo è possibile interpretare e predire le prestazioni strutturali dell’opera e simulare scenari d’interesse, quale ad esempio l’occorrenza di un evento eccezionale come un terremoto e l’eventuale danneggiamento da esso prodotto. Tale attività è quindi di fondamentale importanza come affiancamento all’interpretazione dei dati sperimentali per un monitoraggio più critico circa lo stato di salute dell’opera che non lasci spazio ad incertezze.

Sviluppo di sensori

Avvalendosi delle competenze elettroniche di consolidati partner industriali, Diamonds sviluppa e propone ai propri clienti alcuni sistemi innovativi per il monitoraggio strutturale, inclusi sistemi di monitoraggio dinamico wireless.

Questo tipo di sensori wireless permette di misurare accelerazioni senza la necessità di cablare la struttura, fornendo una maggiore robustezza rispetto ai sistemi tradizionali. Poiché in caso di malfunzionamento è possibile procedere alla sostituzione del singolo nodo, Iasciando inalterate l’operatività delle altre postazioni, si rivela particolarmente vantaggioso nel caso di grandi strutture o impianti con punti di misura diffusi. Il nodo sensore utilizzato da Diamonds acquisisce misure di accelerazione su più assi ed è basato su comunicazione wireless con un gateway di raccolta, condizionamento e trasmissione dati.

Software e applicazioni web

Diamonds ha sviluppato una propria piattaforma web e una app per dispositivi mobili (IOS e Android) nella quale confluiscono i dati dei sensori distribuiti sulla struttura oggetto del monitoraggio. Le misure sperimentali vengono trasmesse tramite l’unità centrale ad un server remoto dove vengono salvati in un database e resi disponibili per le consultazioni e le elaborazioni. Per un’agevole interpretazione dei risultati i dati vengono restituiti sottoforma di materiale informativo (immagini, descrizioni, elaborati grafici e documentazione, …) relativo al progetto e scaricabile liberamente, che consente all’utente di ricevere aggiornamenti direttamente sul proprio cellulare e seguire interattivamente le attività svolte.

Tramite le tecniche di identificazione del danno sviluppate da Diamonds è possibile definire delle soglie di allerta, ovvero gli intervalli ammissibili dei valori delle grandezze monitorate o dei parametri strutturali per le diverse finalità del monitoraggio (risposte al normale esercizio, alle sollecitazioni eccezionali, agli eventi anomali, ecc.). Al superamento di tali valori limite, il sistema provvede automaticamente ad attivare la procedura di allarme secondo i canali concordati potendo mettere in atto repentinamente le procedure di gestione dell’emergenza e definite in un capitolo dedicato nel manuale operativo, disponibile sulla piattaforma dedicata.

I principali risultati del monitoraggio sono riportati periodicamente in appositi report di sintesi, anche questi scaricabili liberamente dall’apposito menù che raccoglie tutta la documentazione inerente al servizio di monitoraggio.

Lista delle pubblicazioni più recenti

  1. Lofrano, E., Romeo, F. & Paolone, A. A pseudo-modal structural damage index based on orthogonal empirical mode decomposition. Proc. Inst. Mech. Eng. Part C J. Mech. Eng. Sci. 233, 7545–7564 (2019).
  2. Ciambella, J., Pau, A. & Vestroni, F. Modal curvature-based damage localization in weakly damaged continuous beams. Mech. Syst. Signal Process. 121, 171–182 (2019).
  3. Gattulli, V., Lofrano, E., Paolone, A. & Potenza, F. Measured properties of structural damping in railway bridges. J. Civ. Struct. Heal. Monit. 9, 639–653 (2019).
  4. Chiacchiari, S., Romeo, F., McFarland, D. M., Bergman, L. A., & Vakakis, A. F. (2017). Vibration energy harvesting from impulsive excitations via a bistable nonlinear attachment. International Journal of Non-Linear Mechanics, 94, 84-97.
  5. Chisari, C., F. Potenza, V. Gattulli, L. Macorini, and Ba Izzuddin. “Identification of seismic damage in masonry structures by two-step SSI and parametric inverse analysis.” (2019).
  6. Addessi, D., Gatta, C., Cappelli, E. & Vestroni, F. Effects of Degrading Mechanisms on Masonry Dynamic Response. in RILEM Bookseries 18, 1054–1062 (Springer Netherlands, 2019).
  7. Vestroni, F. & Casini, P. Mitigation of structural vibrations by hysteretic oscillators in internal resonance. Nonlinear Dyn. (2019). doi:10.1007/s11071-019-05129-9
  8. Gattulli, V., Ottaviano, E., & Pelliccio, A. (2018). Mechatronics in the Process of Cultural Heritage and Civil Infrastructure Management. In Mechatronics for Cultural Heritage and Civil Engineering (pp. 1-31). Springer, Cham.
  9. Alessi, R., Ciambella, J. & Paolone, A. Damage evolution and debonding in hybrid laminates with a cohesive interfacial law. Meccanica 52, 1079–1091 (2017).
  10. Brunetti, M. et al. Experimental results in damping evaluation of a high-speed railway bridge. in Procedia Engineering 199, 3015–3020 (2017).
  11. Ciambella, J., Pau, A. & Vestroni, F. Effective filtering of modal curvatures for damage identification in beams. in Procedia Engineering 199, 1876–1881 (2017).
  12. Valvona, F., Toti, J., Gattulli, V. & Potenza, F. Effective seismic strengthening and monitoring of a masonry vault by using Glass Fiber Reinforced Cementitious Matrix with embedded Fiber Bragg Grating sensors. Compos. Part B Eng. 113, 355–370 (2017).