Deformation analysis using low cost GNSS receivers

Nowadays, to promptly safeguard the public safety and to reduce the economic costs related to unexpected structural failures, it is increasingly important to control these risks through a continuous monitoring of the structures. In this dissertation, it was considered the case study of St.Gaudenzio’s cathedral. Indeed, it was subjected to invasive renovations, which doubled its spire weight, rising several doubts regarding its stability. Therefore, it was asked to study spire deformations along with the definition of its verticality. Accordingly, after detecting the equipment resolution and a proper choice of the processing software, a series of analyses were implemented. To carry out the oscillations monitoring process, two low-cost GPS devices were installed on St. Gaudenzio’s spire. Then, thanks to a statistical analysis of the GPS coordinate time series, it was successfully verified the absence of a trend in the spire coordinates. Subsequently, for the definition of the plumb line, a traverse scheme was utilized, framed in the ETRF2000 system. Five scans were performed, that were analyzed through a MATLAB program properly implemented for the estimate of the cathedral spire of the out of vertical angle.

Al giorno d'oggi, per salvaguardare prontamente la popolazione e per diminuire i costi economici legati ad improvvisi cedimenti strutturali, è sempre più importante l’attivazione di sistemi di monitoraggio, i quali grazie alla determinazione continua delle coordinate di una serie di punti, attivano allarmi se viene superata una certa soglia di deformazione del sistema complessivo. In questa tesi, si prende in analisi la basilica di San Gaudenzio, poiché alcune ristrutturazioni avvenute tra il 1931 e 1937-1938, hanno causato un irrigidimento della struttura, tanto da considerare l’azione del vento critica per la sua stabilità. Pertanto, è importante studiare le deformazioni alla quale è soggetta la guglia e la definizione del fuori piombo della basilica. Di conseguenza, dopo aver verificato le accuratezze raggiungibili con la più recente strumentazione GPS e scelto il software più appropriato per il post-processamento dei dati, sono state implementate una serie di analisi. Per monitorare le oscillazioni alle quali è soggetta la guglia, sono stati utilizzati due ricevitori GPS a basso costo e, grazie a una analisi statistica dei dati, si è verificata con successo l’assenza di deformazioni plastiche, almeno nel periodo analizzato. Successivamente, per la definizione del fuori piombo, si è utilizzato lo schema della poligonale chiusa su punti noti, inquadrando i punti rilevati nel sistema di riferimento rete locale e in quello ETRF2000. Fatto ciò, si sono effettuate delle scansioni, che, analizzate attraverso l’uso di un codice MATLAB implementato ad hoc, hanno permesso la stima delle coordinate dei punti di sommità e di base della basilica. Infine, attraverso il confronto di queste coordinate si è trovato l’angolo di fuori piombo della guglia di San Gaudenzio.