Monitoraggio strutturale avanzato nei cantieri: fibre ottiche, Digital Twin e intelligenza artificiale

L’articolo illustra un approccio integrato alla gestione della sicurezza strutturale nei cantieri, basato sull’impiego combinato di sensori a fibra ottica, modelli Digital Twin, manutenzione predittiva e intelligenza artificiale. Vengono presentati dei casi studio Progetti Massenzi, Grusciano, Chiesa Colleposta, Marina nel Comune di Accumoli, esempi di applicazione concreta di tecnologie avanzate nella ricostruzione post-sisma.

Integrazione Avanzata: fibre ottiche, Digital Twin, manutenzione predittiva e intelligenza artificiale nella gestione dei cantieri

L’evoluzione digitale nel settore delle costruzioni sta abilitando un paradigma operativo incentrato su modelli digitali intelligenti e sistemi di monitoraggio in tempo reale, capaci di trasformare radicalmente la gestione della sicurezza e della manutenzione delle opere. Al centro di questa rivoluzione si colloca l’integrazione sinergica di sensori in fibra ottica, modelli Digital Twin, intelligenza artificiale (IA) e manutenzione predittiva.

Le fibre ottiche, in particolare quelle basate su tecnologia FBG (Fiber Bragg Grating), permettono di misurare deformazioni, temperature e vibrazioni con elevatissima precisione. La possibilità di distribuire i sensori lungo elementi portanti consente di ottenere una "rete nervosa" all’interno della struttura, che invia segnali in tempo reale sullo stato di salute dell’edificio o dell’infrastruttura.

Il Digital Twin è una rappresentazione digitale dinamica dell’opera costruita, costantemente aggiornata dai dati raccolti in campo. Questo approccio permette non solo di visualizzare anomalie in tempo reale, ma anche di prevedere l’evoluzione di fenomeni critici attraverso modelli predittivi.

L’analisi continua dei dati di monitoraggio consente di adottare una manutenzione basata su condizione, superando gli approcci periodici o correttivi. Attraverso algoritmi di machine learning è possibile riconoscere schemi che precedono guasti o decadimenti strutturali.

L’IA rappresenta il collante che consente di analizzare, interpretare e reagire ai dati generati in cantiere, supportando il decision-making in tempo reale. Il cantiere moderno diventa così un ecosistema cognitivo, dove i pannelli strutturali automonitoranti, i digital twin e l’IA collaborano per migliorare sicurezza e efficienza.

Casi studio su Applicazioni Reali:    

Grisciano: la ricostruzione intelligente parte dal monitoraggio strutturale

Nell’ambito della ricostruzione post-sisma 2016, la frazione di Grisciano (Accumoli, RI) si distingue come un laboratorio a cielo aperto di ingegneria intelligente. Il progetto, curato dallo Studio di Ingegneria Integrata degli Ingg. Andrea & Diego Dell’Erba, punta su una visione avanzata della sicurezza strutturale: ogni edificio è pensato come un organismo capace di auto-monitorarsi e dialogare con il progettista lungo tutto il suo ciclo di vita.

Il cuore del sistema è rappresentato da pannelli prefabbricati automonitoranti, dotati di sensori a fibra ottica FBG (Fiber Bragg Grating), capaci di rilevare in continuo deformazioni, variazioni termiche e vibrazioni con precisione millimetrica. Questi dati vengono integrati in un gemello digitale (Digital Twin) dell’edificio, che consente simulazioni, diagnosi predittive e interventi manutentivi mirati.

A potenziare il controllo, è attivo un sistema di interferometria radar satellitare (InSAR) per la sorveglianza remota dei movimenti del terreno e delle strutture. L’insieme di queste tecnologie abilita una forma evoluta di manutenzione predittiva, in cui l’intelligenza artificiale supporta le decisioni tecniche, riducendo costi e rischi nel tempo.

Il progetto, realizzato in collaborazione con Università Roma Tre, UNICAL ed ENEA, è un esempio concreto di integrazione tra ricerca scientifica e cantierizzazione avanzata. Grisciano diventa così simbolo di una ricostruzione che guarda al futuro, con opere non solo più sicure, ma anche più intelligenti.

Al progetto  “ Grisciano “ è stata associata una tesi in ingegneria strutturale magistrale  “ ROMA3 “ di cui i Link:

https://app.box.com/s/tr84qxtxhjf92w5fnjpb5dkvzfirqjki   https://app.box.com/s/t9ccqcb1m7dybszzy5pgipx7pewzw9ho

Progetto Massenzi in località Libertino a Colleposta Comune di Accumoli (RI)

Un esempio emblematico di applicazione delle tecnologie descritte è il Progetto MASSENZI, realizzato nel comune di Accumoli (RI), in località Libertino, nell’ambito della ricostruzione post-sisma 2016. Qui è stato sviluppato un edificio con struttura intelaiata in calcestruzzo armato e tamponamenti prefabbricati, monitorato mediante sensori a fibra ottica integrati nei pannelli strutturali. Il sistema è stato arricchito da una piattaforma di controllo basata su intelligenza artificiale, capace di interpretare i dati in tempo reale e alimentare un Digital Twin permanente dell’opera. Inoltre, il monitoraggio radar satellitare ha fornito un ulteriore livello di controllo geotecnico, rendendo il complesso uno dei primi esempi in Italia di edificio 'auto-sensibile'.

In Continuità con l'esperienza di Massenzi - situato sempre a Colleposta Frazione del Comune di Accumoli– rappresenta una nuova frontiera nella cantierizzazione intelligente

Il progetto Marina

Progetto Massenzi in località Libertino a Colleposta Comune di Accumoli (RI)

https://app.box.com/s/99y3uqki06i0yboq38750xt5rsqle21v
 
adotta il sistema costruttivo ISOTEX, una tecnologia innovativa e consolidata che coniuga elevate prestazioni meccaniche a un’ottima efficienza termoacustica, ideale per costruzioni in zona sismica.
Il sistema costruttivo ISOTEX: sicurezza, isolamento e sostenibilità

ISOTEX è un sistema a casseri in legno cemento armati in opera, costituiti da blocchi modulari e travi a “U” capaci di offrire: - resistenza strutturale ottimale per edifici multipiano; - eccellente comportamento in zona sismica, testato su tavole vibranti; - isolamento termico e acustico integrato; - elevata durabilità e protezione al fuoco (REI 240); - sostenibilità ambientale grazie all’impiego di materiali riciclati e certificati. L’adozione del sistema ISOTEX si integra perfettamente con le esigenze del Digital

Caso Studio: Santuario di Santa Maria delle Grazie a Colleposta Frazione del Comune di Accumoli (RI)

https://app.box.com/s/u6y5ywcc6ggiweft5vljxq48xlcyv686

A seguito del sisma del 2016, il Santuario di Santa Maria delle Grazie ha subito danni strutturali significativi. Gli interventi di messa in sicurezza hanno incluso:

• Puntellatura di ritegno in legno per la stabilizzazione delle facciate;
• Confinamento della vela campanaria e centinatura degli archi;
• Tirantatura con funi in acciaio per prevenire il collasso;
• Installazione di sensori FBG per il monitoraggio continuo della stabilità.
  
  

L’integrazione di queste soluzioni ha permesso di raccogliere dati fondamentali per valutare l'efficacia degli interventi provvisionali e ottimizzare il progetto di ricostruzione definitiva. Tesi in Ingegneria strutturale Magistrale associata al progetto: https://app.box.com/s/ev7gon5sgiihn9wlk4jri09idmreocyt

Progetto Mannetti – L’Aquila: tradizione, innovazione e alta formazione

Un ulteriore esempio applicativo di integrazione tra monitoraggio avanzato, digitalizzazione e ricerca accademica è rappresentato dal Progetto Mannetti, sviluppato nel cuore del centro storico della città dell’Aquila, duramente colpita dal sisma del 2009. L’intervento ha riguardato la riqualificazione e messa in sicurezza del Palazzo Mannetti, edificio storico oggetto di ricostruzione con criteri antisismici e monitoraggio avanzato.

In questo contesto, sono stati impiegati sensori a fibra ottica integrati nei solai e negli elementi strutturali portanti, in grado di monitorare deformazioni e variazioni termiche su base continua. Il sistema di raccolta dati è stato connesso a una piattaforma BIM e successivamente ad un modello Digital Twin dinamico, alimentato anche da fonti esterne come dati radar satellitari interferometrici (InSAR).

Il progetto è stato oggetto di una tesi di laurea magistrale in ingegneria civile-strutturale, discussa presso l’Università della Sapienza, https://app.box.com/s/mlomm07motgm0yvf503f4ngiyvvlqoqq con focus sulla valutazione comparata tra strumenti tradizionali di controllo e l’impiego di tecnologie avanzate. Il caso studio ha dimostrato come, anche in edifici storici vincolati, sia possibile applicare metodologie evolute per garantire sicurezza, durabilità e tracciabilità degli interventi.
I progetti sono firmati dallo Studio di Ingegneria Integrata degli Ingg. Andrea & Diego Dell’Erba e costituiscono un riferimento per l’adozione di tecnologie di frontiera nella gestione della sicurezza strutturale e della resilienza post-sisma.

Considerazioni Finali e Prospettive

L’integrazione tra sensori avanzati, intelligenza artificiale e modelli digitali rappresenta una delle evoluzioni più promettenti nell’ambito dell’ingegneria delle costruzioni. Il passaggio da un approccio reattivo a uno predittivo consente di intervenire con precisione prima che si verifichino danni, riducendo i costi e migliorando la sicurezza.

I casi studio di Massenzi, Grisciano, Mannetti, Marina e Chiesa di Colleposta dimostrano come, anche in contesti complessi come quelli della ricostruzione post-sisma, sia possibile implementare soluzioni digitali efficaci e scalabili. La prossima sfida sarà quella di standardizzare questi approcci e integrarli nei regolamenti tecnici, in modo da promuovere una nuova cultura della prevenzione, fondata su dati, simulazioni e intelligenza artificiale.

Il futuro dell’edilizia è già presente: si costruisce oggi si monitora il domani, si prevede il dopodomani.

Autori dell'articolo:

• Aurora Ammoscato, Andrea Dell’Erba, Diego Dell’Erba: Studio di Ingegneria Integrata di Ingg. Andrea & Diego Dell’Erba
• Arturo De Santis: Comandante del 10° Reparto Infrastrutture di Napoli Esercito, Ministero della Difesa

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2. Tao, F., Zhang, M., Liu, Y., Nee, A. Y. C. (2019). Digital Twin in Industry:

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8. ESA - European Space Agency (2022). Advances in Satellite-Based Structural Health Monitoring: The Role of Radar Interferometry. ESA Technical Reports.

9. Diego Dell’Erba, & Sismlab S.r.l. (2024). Costruzioni Edilizie Sicure – Palazzo Mannetti Centro Storico di L’Aquila. Università della Calabria.

10. Aurora Ammoscato, Andrea.Dell’Erba, Diego Dell’Erba,  (2024). Innovazione e Tecnologie per un Futuro Sostenibile. Studio di Ingegneria Integrata.

11. ENEA (2023). Sistemi di Monitoraggio Strutturale Avanzati: Applicazioni e Prospettive.

12. Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (2023). Normative per la Sicurezza Strutturale e la Manutenzione Edilizia.

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