Modelo Operativo Pozzuoli: Monitoramento Dinâmico com Acelerômetros em Edifícios de Amostra em Pozzuoli (NA)

O fenômeno do bradissismo nos Campos Flegrei representa um desafio complexo para a segurança das construções existentes. Nesse contexto, a Prefeitura de Pozzuoli iniciou um projeto inovador de monitoramento dinâmico em edifícios amostrais, aproveitando tecnologias avançadas e uma abordagem integrada.

O artigo ilustra o funcionamento, os objetivos e as ferramentas empregadas dentro do Modelo Operativo Pozzuoli, pensado para apoiar as atividades de prevenção, gestão e avaliação estrutural do construído em uma área de alta vulnerabilidade sísmica.

Descrição e objetivos do Modelo Operativo Pozzuoli

A Prefeitura de Pozzuoli^[1] confiou ao Laboratório EDILTEST S.r.l.^[2] a implementação de um “Modelo Operativo Pozzuoli” de monitoramento de Edifícios Amostrais para apoiar a gestão das atividades de controle e monitoramento do construído no município, área sujeita a lenta deformação do solo conhecida como bradissismo, com o objetivo de implementar um procedimento de controle e estimativa da evolução das condições de dano do construído aos fenômenos sísmicos associados ao bradissismo.

O desenvolvimento e a implementação do Modelo Operativo, conduzidos com a consultoria científica do Prof. Luigi Petti^[3], prevê uma abordagem multiescalar e multinível que se baseia no Monitoramento Dinâmico de Edifícios Amostrais descritos por Modelos Digitais em ambiente usBIM.geotwin. A fase inicial prevê o monitoramento dos primeiros três edifícios com redes acelerométricas baseadas na tecnologia Dewesoft^[4]. O monitoramento, a pedido ou ativável por gatilho (ou seja, em condições sísmicas), permitirá controlar a evolução dos principais parâmetros do comportamento dinâmico, incluindo frequências principais de vibração e formas modais, além de apoiar e calibrar a construção de Modelos Digitais para o desenvolvimento de Digital Twin.

A importância do monitoramento estrutural

A aquisição de dados sobre o comportamento das construções existentes em operação e sob ações solicitantes – com especial atenção aos eventos sísmicos – representa uma oportunidade cada vez mais atual e estratégica. O conhecimento aprofundado da resposta estrutural dessas construções pode ser efetivamente perseguido através de sistemas de monitoramento estrutural (SHM – Structural Health Monitoring), que se baseiam na integração de redes de sensores distribuídos, sistemas de aquisição e armazenamento de dados, infraestruturas para a transmissão das informações – também para plataformas de processamento remotas – e procedimentos de software avançados para a análise, diagnóstico e interpretação das medidas ^[5,6,7].

A evolução normativa, que introduziu conceitos fundamentais como a vida nominal, as classes de uso e prescrições específicas para determinadas tipologias de obras, sublinha a importância de um conhecimento contínuo e documentado da “vida” da construção. Nesse sentido, o monitoramento representa uma ferramenta essencial para detectar ao longo do tempo as condições estáticas, dinâmicas e ambientais às quais a estrutura está sujeita. Isso é ainda mais importante em contextos complexos como a Área Flegrea, onde há um fenômeno bradissismo em andamento que determina contínuas repercussões sísmicas.

Como claramente evidenciado pelas normas e diretrizes do setor, os principais objetivos do monitoramento do construído podem permitir:

1. Melhoria do conhecimento do comportamento estrutural: através da correlação direta entre ações atuantes, estados de deformação e modelos de cálculo empregados no projeto, é possível aprimorar as previsões técnicas e aumentar a confiabilidade das análises estruturais;
2. Detecção precoce de anomalias: o monitoramento contínuo permite identificar sinais precoces de degradação estrutural, tanto por efeito de fenômenos cíclicos (ex. fadiga dos materiais), quanto em decorrência de eventos excepcionais como terremotos, impactos ambientais ou solicitações antrópicas;
3. Suporte à gestão e manutenção das obras: os dados obtidos oferecem uma base sólida para tomar decisões informadas na gestão das construções, programando intervenções de manutenção preditiva ou extraordinária de forma mais eficiente.

Análise dinâmica

O objetivo do Modelo Operativo Pozzuoli é permitir uma estimativa rápida da evolução do dano em consequência dos numerosos fenômenos sísmicos relacionados ao bradissismo em curso, analisando a evolução dos principais parâmetros que descrevem a resposta dinâmica dos edifícios e comparando a demanda sísmica em termos de aceleração na base com a resistência dos mesmos.

O conhecimento aprofundado do comportamento estrutural representa, no entanto, também um aspecto crucial para uma avaliação confiável da segurança das construções existentes. Em particular, a aquisição de dados reais por meio do monitoramento pode permitir:

• reduzir as incertezas relacionadas aos modelos estruturais, muitas vezes baseados em hipóteses simplificadas ou em informações incompletas relativas aos materiais, aos detalhes construtivos e às condições de contorno;
• correlacionar diretamente as ações atuantes (cargas estáticas, dinâmicas, ambientais) com a resposta real da estrutura (deformações, deslocamentos, acelerações), verificando a adequação das suposições projetuais e dos modelos analíticos utilizados;
• recalibrar os parâmetros mecânicos através do uso de modelos atualizados, suportados por dados medidos in situ, permitindo análises mais coerentes com o comportamento efetivo da obra;
• avaliar a capacidade resistente residual com base na resposta observada ao longo do tempo, considerando também eventuais modificações, degradações ou intervenções que tenham alterado as características estruturais originais.

Em definitiva, uma abordagem desse tipo permite superar a lógica puramente teórica e normativa, aproximando-se de uma verificação de desempenho baseada em evidências, que integra modelagem numérica e medidas experimentais. Em uma área onde as construções estão sujeitas a solicitações cíclicas repetidas devido ao bradissismo, a capacidade de interceptar variações mesmo mínimas na resposta estrutural é essencial para avaliar o impacto dos eventos em curso na segurança das construções.

No caso de Pozzuoli, os dados coletados e as informações elaboradas são disponibilizados quase em tempo real à Prefeitura graças à implantação de uma plataforma usBIM.geotwin. Dessa forma, o aumento do conhecimento, além de representar um suporte para a Prefeitura de Pozzuoli nas fases de gestão dos fenômenos em curso, constitui uma base informativa contínua que pode ser integrada nos sistemas de gestão de ativos para:

1. Planejar intervenções de manutenção preditiva, reduzindo custos e riscos em relação a uma gestão reativa;
2. Priorizar os recursos em função do real estado de solicitação e degradação das construções;
3. Documentar a evolução do comportamento estrutural ao longo do tempo, também em relação a eventos ambientais extremos;
4. Suportar as decisões estratégicas dos órgãos locais em relação a evacuações, fechamentos, medidas de segurança ou consolidações, baseando-se em evidências técnicas objetivas.

Tecnologias empregadas: Dewesoft e usBIM.geotwin

As redes de monitoramento implementadas nos Edifícios Amostrais foram desenvolvidas adotando a plataforma Dewesoft, solução integrada para a aquisição, análise e gestão de dados estruturais e ambientais em tempo real. Em particular, foram escolhidas tecnologias robustas, que preveem o uso de sensores calibrados a baixo ruído, normalmente utilizados em ambientes industriais complexos, com capacidade de expansão e reconfiguração imediata, em caso de evoluções das condições de fato.

Cadeia de aquisição Dewesoft

A cadeia de aquisição Dewesoft garante a sincronização de dados em microsegundos, assegurando uma alta precisão dos sinais gerados por todos os canais. Cada unidade é, além disso, certificada para operar em ambientes com alto ruído eletromagnético e em contextos onde é requerida uma alta robustez e confiabilidade, tornando-a ideal para aplicações críticas como os setores ferroviário, industrial e aeroespacial, onde a confiabilidade do sinal é fundamental.

Ambientes com elevado disturbo eletromagnético

A plataforma usBIM.geotwin foi configurada para oferecer um ambiente de Compartilhamento de Dados (ACDat) para a gestão digital dos dados e das informações elaboradas, que permite publicar e compartilhar dados e documentos em conformidade com as normas do setor. Dessa forma, é possível a gestão dos Digital Twin, graças a uma tecnologia que se baseia em uma integração dinâmica e bidirecional entre o sistema openBIM^® e o GIS. Em particular, a plataforma integra dinamicamente modelos e processos openBIM^® com mapas, cenas e funções GIS (ArcGIS^® da Esri) para construir e gerenciar Digital Twin Geoespaciais sem limites dimensionais. Além disso, o sistema oferece um ambiente unificado onde é possível visualizar os objetos de análise em um contexto geoespacial detalhado, integrando a plataforma de gestão openBIM de forma transparente ao GIS, sem importação de dados. É possível gerenciar modelos IFC/openBIM^®, BIM/3D, nuvens de pontos, malhas texturizadas, etc. geolocalizados e integrados com o GIS.

Integração modelos openBIM mapas, cenas e funções GIS

O Modelo Operativo Pozzuoli foi pensado para enriquecer o GIS com informações geométricas e dados (BIM, IoT, FM, etc.) de edifícios e infraestruturas para uma representação digital completa do ambiente construído.

Assista à entrevista com o Prof. Luigi Petti para aprofundar o desenvolvimento e a implementação do Modelo Operativo Pozzuoli e sua abordagem multiescalar e multinível baseada em modelos digitais usBIM.geotwin.

Referências

[1] O Município de Pozzuoli, sob a liderança do Prefeito, eng. Luigi Manzoni, formalmente iniciou e promoveu o “Modelo Operativo Pozzuoli”. A responsabilidade primária pela gestão estratégica e o coordenamento executivo desta iniciativa cívica foi atribuída aos escritórios dirigidos pelo Dirigente arq. Agostino di Lorenzo, que conta com a contribuição profissional de uma equipe interna qualificada, composta pela dra. Maria Cristina Gioia, pela dra. Vittoria Scotto Rosato e pelo arq. Nicola Manzo.

[2] O Laboratório EDIL-TEST S.r.l., www.ediltest.it é um dos primeiros Laboratórios Autorizados pelo Ministério das Obras Públicas nos termos do art. 20 da Lei 1086/71, foi constituído em 1977 e atualmente possui concessão ministerial de acordo com o artigo 59 do DPR 380/2001 e autorização segundo a Circular 633/STC de 03/12/2019. O Laboratório ao longo dos anos já prestou seus serviços para obras públicas de interesse nacional, Coliseu, Certosa di Padula, Basílica de S. Francisco de Assis, Igreja de S. Ana de Pietrelcina, Certosa de San Giacomo em Capri, Torres Morandi de Messina, Tribunal de L’Aquila, Viaduto Rio Faldo e Rio Gamberi (Autostrade per l’Italia).

[3] O prof. Luigi Petti, docente na Universidade dos Estudos de Salerno https://docenti.unisa.it/004657/home, ensina, entre outras disciplinas, MONITORAMENTO E INSPEÇÃO DE OBRAS DE ARTE VIÁRIAS. É responsável por numerosas atividades de pesquisa e/ou serviços para a vigilância, o monitoramento, a AUDITORIA e a análise de risco de estruturas e sistemas complexos, como SS691, Raccordo Autostradale RA02, Autostrada A3, Tangencial de Nápoles, Parques Arqueológicos de Paestum e Velia, Parque Arqueológico de Pompéia, Centro histórico de Palermo, Área Porta Ovest Salerno, além da análise de estruturas complexas como, por exemplo, os componentes DIVERTORE do projeto DEMO (EUROFUSION). Participa dos trabalhos do grupo de trabalho UNI/CT 021/GL08 “Monitoramento das estruturas”. www.lacelab.net

[4] Dewesoft é uma empresa que fornece instrumentos de medição e teste cuja sede fica na Eslovênia, https://dewesoft.com/it. O design, a realização e o teste são realizados diretamente na sede; a calibração dos sistemas é feita pelos laboratórios internos certificados de acordo com os padrões ISO 9001 e ISO 17025. Os principais campos de aplicação são industrial, automotivo, aeroespacial, acústico, civil e elétrico. A instrumentação plug and play oferece a possibilidade de criar sistemas de análise complexos, mas ao mesmo tempo fáceis de configurar, com alta precisão e exatidão, e o software de aquisição pode ser utilizado para a análise de dados em “tempo real” ou em pós-aquisição.

[5] Petti, L.; Lupo, C.; De Gaetano, C.M. A “Methodological Framework for Bridge Surveillance”. Appl. Sci. 2023, 13, 4975. https://doi.org/10.3390/app13084975

[6] Zuchtriegel, G.; Petti, L.; Calvanese, V.; De Gaetano C.M.; Lupo, C.; Spinosa A.; Zambrano, A., “The Pompeii sustainable management model”, e-Journal Pompei, 2024, https://pompeiisites.org/wp-content/uploads/28_E-Journal-The-Pompeii-sustainable-management-model-2.pdf

[7] Petti, L.; Lupo, C.; D’Angelo, T.; Dallocchio, P.; Guizzetti, D., “An Innovative Monitoring Strategy of Ancient Temples made of An Innovative Monitoring Strategy of Ancient Temples made of Rigid-Block Structures”, Sciencedirect Procedia Structural Integrity 64 (2024) 637–644, 2452-3216 © 2024, ELSEVIER