Tecnologia

Metodi standard, ingegnerizzati per l'uso continuo

SKAB non introduce una nuova teoria dell'identificazione dinamica. Applica in modo automatico, continuo e a costo sostenibile tecniche di Operational Modal Analysis consolidate in letteratura. L'innovazione è nella catena — acquisizione, sincronizzazione, scrematura, elaborazione e confronto nel tempo — non nella matematica.

Architettura

Quattro layer, dal sensore all'interfaccia

EDGE

Stazioni SKAB

Acquisizione continua in campo, detection eventi, bufferizzazione locale su memoria non volatile e upload gestito. Firmware aggiornabile da remoto.

BROKER

Livello IoT

Gestione dispositivi, telemetria, attributi condivisi, regole di instradamento e distribuzione degli aggiornamenti firmware over-the-air.

CLOUD

Ingest ed elaborazione

Verifica integrità, decodifica del formato binario proprietario, conversione in formato colonnare, pipeline di analisi modale e archiviazione strutturata.

FRONT

Interfaccia

Applicazione web con mappa, catalogo edifici, serie storiche, report di analisi e gestione degli alert. Aggiornamenti in tempo reale.

Hardware

La stazione

Ogni stazione integra sensoristica complementare: accelerometri progettati per il rumore molto basso tipico delle vibrazioni ambientali, un canale wideband per gli eventi impulsivi e un sismometro che fornisce una stima immediata della severità.

ComponenteRuoloNote
Accelerometro MEMS low-noise Canale primario per l'analisi modale Due assi orizzontali, 16 bit, rumore ≈15 µg/√Hz, fondoscala selezionabile.
Accelerometro wideband Eventi impulsivi e alta frequenza Tre assi, banda estesa. Complementare al canale OMA.
Sismometro dedicato Intensità spettrale (SI) e PGA L'intensità spettrale secondo Housner è l'integrale dello spettro di risposta in pseudo-velocità sulla banda di periodi che interessa le strutture, espressa in kine (cm/s). Correla con il potenziale di danno meglio della sola accelerazione di picco. Calcolata a bordo, disponibile a evento concluso.
Sensoristica ambientale Normalizzazione del confronto Temperatura e umidità influenzano le frequenze proprie: vengono registrate per confrontare a condizioni omogenee.
MCU dual-core Acquisizione e connettività separate Un core dedicato all'acquisizione real-time, l'altro a rete e storage.
Connettività 4G / Wi-Fi Trasmissione dati e gestione remota Installazione possibile anche dove non esiste rete locale disponibile.

Quante stazioni servono. Non esiste una risposta unica, e diffidare di chi la dà. Su un edificio a impianto regolare, assimilabile a una scatola, due o tre stazioni sono sufficienti a descriverne il comportamento globale.

Il modo torsivo richiede una condizione precisa. Per identificare la rotazione dell'impalcato attorno all'asse verticale servono almeno tre stazioni poste allo stesso livello e distanziate in pianta. Una configurazione con una stazione alla base e una in sommità misura bene l'amplificazione lungo l'altezza, ma non permette di ricavare il modo torsivo: in quel caso f₁T resta non determinata. È un limite geometrico, non della strumentazione, e va considerato in fase di progettazione dell'impianto.

Su geometrie irregolari — piante a L, a U, corpi di fabbrica accostati, giunti — quella configurazione non basta: parti diverse della struttura possono rispondere in modo indipendente e una strumentazione minima produrrebbe un quadro modale ambiguo. Per questi casi stiamo sviluppando un approccio dedicato, basato sul riconoscimento del pattern modale della struttura, che guida numero e posizione dei punti di misura in funzione della geometria reale. Il posizionamento resta comunque definito caso per caso, con riferimento alle indicazioni della ISO 4866.

Pipeline di elaborazione

Dal campione grezzo alla frequenza propria

A

Detection STA/LTA

Rapporto tra media a breve e a lungo termine dell'energia del segnale, calcolato sulla componente orizzontale. L'evento è confermato solo se il rapporto supera la soglia per una durata minima e il picco dinamico è significativo.

B

Classificazione del rumore

Le sorgenti ricorrenti e note dell'edificio vengono riconosciute e separate dai transienti reali, riducendo il carico di analisi e i falsi positivi.

C

Allineamento multi-stazione

Le acquisizioni delle diverse stazioni vengono riportate su una base temporale comune. La precisione richiesta è elevata: un disallineamento anche modesto degrada l'identificazione dei modi torsionali. SKAB combina una sincronizzazione proprietaria a bordo stazione con una correzione del residuo in fase di elaborazione.

D

Stima spettrale e identificazione

PSD con metodo Welch, Frequency Domain Decomposition per l'individuazione dei modi, EFDD per la stima dello smorzamento, SSI-COV nel dominio del tempo con diagramma di stabilizzazione.

E

Controlli di qualità

Coerenza incrociata tra coppie di sensori per frequenza: valori prossimi all'unità indicano punti che vibrano in modo correlato, quindi un modo strutturale reale e non rumore scorrelato.

F

Confronto con baseline e alert

Calcolo dello scostamento relativo rispetto al riferimento e notifica al superamento delle soglie concordate.

G

Orchestrazione autonoma delle campagne

La piattaforma monitora la sismicità dell'area e gli eventi rilevati sull'edificio e programma da sola le campagne di acquisizione, senza che un tecnico debba avviarle manualmente. Le analisi post-evento sono disponibili quando servono, non quando qualcuno si ricorda di richiederle.

Report a più pannelli dell'analisi modale operazionale SKAB
Report multi-pannello: serie temporali, spettro, decomposizione modale, stabilizzazione e forme modali.
Diagramma di stabilizzazione SSI-COV
Se i poli convergono all'aumentare dell'ordine del modello, il modo è fisico e non un artefatto numerico.
ParametroValoreMotivazione
Frequenza di campionamento200 HzNyquist a 100 Hz, ampio margine rispetto alla banda di interesse.
Banda di analisi0,1 – 10 HzIntervallo tipico dei modi propri degli edifici.
Finestre di analisi30 – 60 sCompromesso tra risoluzione in frequenza e stazionarietà.
Durata sessione1 – 120 minConfigurabile da remoto per singola stazione.
Riferimenti

Norme e letteratura di riferimento

SKAB non definisce criteri propri: si colloca dentro un quadro normativo e scientifico esistente. Questi sono i riferimenti su cui poggiano le scelte metodologiche della piattaforma.

Normativa

  • NTC 2018 (D.M. 17/01/2018) e Circolare 7/2019 — analisi modale, masse partecipanti, frequenze proprie attese per tipologia strutturale.
  • EN 1998-1 (Eurocodice 8, parte 1) — modi di vibrazione e analisi modale con spettro di risposta.
  • EN 1998-3 (Eurocodice 8, parte 3) — valutazione di strutture esistenti e identificazione dello stato di danno da misure sperimentali.
  • ISO 4866:2010 — misura delle vibrazioni su strutture fisse: terminologia, procedure, posizionamento dei sensori.
  • ISO 13822:2010 — valutazione di strutture esistenti con metodi basati su dati di monitoraggio.

Letteratura SHM e OMA

  • Rytter (1993) — i quattro livelli di identificazione del danno: presenza, localizzazione, severità, vita residua. SKAB opera oggi ai primi due livelli.
  • SAMCO Guidelines (2006) — linee guida europee per lo Structural Health Monitoring.
  • Brincker & Ventura (2015), Introduction to Operational Modal Analysis — riferimento primario per FDD, EFDD e SSI.
  • Peeters & De Roeck (1999) — Stochastic Subspace Identification.
  • Housner (1952) — definizione di Spectral Intensity; FEMA 306/307/308 e ASCE 41-17 per la classificazione del danno e l'uso delle misure vibrazionali.

Onestà metodologica. I range di riferimento più diffusi in letteratura derivano prevalentemente da edifici in cemento armato di area giapponese e statunitense. Il patrimonio edilizio italiano è in larga parte muratura storica ed edilizia realizzata prima dei criteri antisismici moderni: la trasferibilità diretta di quelle soglie non è dimostrata. Per questo le soglie operative su un edificio reale vengono sempre definite insieme al tecnico strutturista incaricato, e non applicate d'ufficio dal sistema.

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