Il Notiziario LASSTRE

rassegne&notiziari A cura di Fabrizio D’Amico(1)

IN QUESTO NUMERO DEL NOTIZIARIO SI ILLUSTRANO LE ATTIVITÀ INTRAPRESE DAL GRUPPO DI RICERCATORI DEL LASSTRE RIGUARDANTI IL MONITORAGGIO DELLE OPERE IN ELEVAZIONE QUALI PONTI E VIADOTTI STRADALI E FERROVIARI, CHE SI INSERISCONO TRA LE GIÀ NOTE ESPERIENZE CONDOTTE SUL RILIEVO E MANUTENZIONE DELLE INFRASTRUTTURE DI TRASPORTO

Irecenti crolli di ponti e viadotti nel nostro Paese, tra cui si possono citare il viadotto sul fiume Magra nel comune di Aulla, il tragico crollo del viadotto Polcevera di Genova, il viadotto sull’autostrada A6 Torino-Savona, il ponte di Annone nel Lecchese, o il viadotto della tangenziale di Fossano, in Piemonte, senza dimenticare il cedimento del ponte sull’Autostrada A14 nelle vicinanze di Ancona, hanno fatto emergere in tutta la sua drammaticità lo stato in cui versa la maggior parte delle infrastrutture del nostro Paese, da tempo realizzate e oggetto di interventi manutentivi evidentemente insufficienti. Il tema del monitoraggio delle infrastrutture di trasporto, che è da più di un decennio tra le tematiche di maggiore interesse del gruppo di Ricercatori e Docenti del gruppo LASSTRE del Dipartimento di Ingegneria dell’Università degli Studi Roma Tre, risulta quanto mai attuale ed estremamente necessario per la pianificazione ed attuazione di efficaci ed efficienti politiche di controllo delle opere in elevazione esistenti. In questo notiziario si riepilogano alcune delle attività intraprese e condotte in questo ambito attraverso l’utilizzo e l’integrazione di metodologie innovative. L’aumento considerevole del numero di crolli negli ultimi anni può essere sicuramente ricondotto a molteplici cause. Prima fra tutte si può citare l’assenza in una strutturata politica di manutenzione del costruito ed alla contrazione finanziaria di fondi destinati a questo tipo di interventi. In aggiunta, la maggior parte delle opere in elevazione realizzate in grande numero nei primi anni Sessanta ha già superato o si accinge a raggiungere il termine di vita utile per cui sono state progettate, esponendosi quindi a necessarie attività di monitoraggio e manutenzione straordinaria. D’altro canto, l’aumento considerevole dei carichi agenti dovuto ai traffici di esercizio e all’assenza di un continuo controllo dei carichi da trasporto eccezionale, non previsti in fase di progetto, ha negli anni contribuito a raggiungere il decadimento strutturale e al manifestarsi di fenomeni deformativi non trascurabili ai fini della stabilità strutturale delle opere. A tal proposito, è evidente quanto sia strategico il continuo sviluppo tecnologico sul piano del supporto alle istituzioni preposte alla programmazione degli interventi di prevenzione, monitoraggio, manutenzione o strettamente connessi a situazioni di emergenza. A conferma dell’urgente necessità di controllo delle opere presenti oggi in Italia, è bene citare la recente approvazione delle “Linee guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio dei ponti esistenti”, da parte del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti e del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici in attuazione dell’art. 14 del DL 109/2018, convertito nella Legge n° 130/2018, che attualmente trattano solo i ponti stradali.

1A, 1B e 1C. Alcuni crolli di opere in elevazione

LABORATORIO PER LA SICUREZZA STRADALE DELL’UNIVERSITÀ DEGLI STUDI ROMA TRE

2. L’analisi satellitare PS-InSAR in corrispondenza del viadotto della linea investigata

Le Linee Guida sono suddivise in tre capitoli: 1. classificazione e gestione del rischio; 2. valutazione della sicurezza; 3. monitoraggio. La metodologia per la classificazione del rischio e la valutazione della sicurezza prevede 5 livelli riferiti a crescenti gradi di complessità, dettaglio e onerosità delle indagini. In questo contesto, il gruppo di ricerca del LASSTRE sta da tempo lavorando sull’applicazione delle moderne tecniche di Interferometria Radar Satellitare (InSAR), che sfruttano la tecnologia satellitare (Remote Sensing) per l’acquisizione di immagini SAR ad alta risoluzione da Radar ad Apertura Sintetica. Il gruppo di ricerca sta recentemente implementando tali tecniche InSAR con riferimento alle infrastrutture viarie e ferroviarie al fine di ottenere utili informazioni da integrare con le tecnologie ad alto rendimento operanti direttamente sul suolo, i.e. Ground Penetrating Radar, Laser Scanner, LFWD, per il monitoraggio e la caratterizzazione della sovrastruttura e dello stato interno dell’opera. A tal proposito, alcuni membri del LASSTRE sono risultati recentemente aggiudicatari del progetto ESA denominato “MOBI: Monitoring Bridges and Infrastructure Networks” (Eohops Proposal id 52479) di cui l’Ing. Valerio Gagliardi, Dottorando del Dipartimento di Ingegneria dell’Università degli Studi Roma Tre, è Principal Investigator. Il progetto si fonda proprio sull’applicazione di tecniche di Interferometria Radar Satellitare per l’individuazione e la caratterizzazione di anomalie e criticità in corrispondenza di ponti e viadotti ai fini del monitoraggio degli stessi. L’integrazione di diverse informazioni consentirebbe quindi di effettuare una dettagliata ricerca delle potenziali cause delle criticità individuate al fine di identificare il tipo di intervento manutentivo più idoneo. Il fine ultimo della metodologia utilizzata riguarda l’implementazione di modelli e algoritmi semi-automatici, per consentire un’efficace valutazione delle condizioni critiche per la sicurezza e ottimizzare la gestione di un nuovo servizio di monitoraggio delle infrastrutture di trasporto lineari e dei ponti esistenti. A puro titolo di esempio, si può far riferimento ad una recente applicazione condotta dal gruppo di ricerca su di un ponte reticolare lungo una linea ferroviaria a singolo binario situata in provincia di Foggia. Il ponte investigato è stato monitorato con la tecnica PS-Insar, una particolare evoluzione delle tecniche InSAR, che ha consentito di individuare diversi diffusori stabili, definiti Permanent Scatterers, capaci di restituire un profilo di cedimento nel tempo di indagine (circa due anni, in questo caso). In tale contesto, l’applicazione della tecnica PS-InSAR ha consentito inoltre di individuare diversi PS sul ponte analizzato e sulle aree di transizione tra il rilevato ferroviario e la spalla del viadotto investigato. Queste aree, per definizione, sono caratterizzate da una significativa variazione di rigidità dei sottofondi che spesso comporta un ben noto problema di cedimenti differenziali innescati dal passaggio dei convogli ferroviari. La Figura 2 illustra un esempio di risultato ottenuto con analisi satellitare PS-InSAR in corrispondenza del viadotto della linea investigata, nel tratto in cui si sorpassa la A14 “Autostrada Adriatica”. Il grafico illustra, nella scala del tempo, un esempio di zona soggetta a deformazioni superficiali da analisi PS espressa in millimetri. In aggiunta, la medesima linea è stata sottoposta ad ispezione geofisica tramite Ground Penetrating Radar (GPR) montato direttamente su un convoglio ferroviario fatto transitare lungo la linea a velocità di esercizio. Gli output sono rappresentati da radargrammi per l’analisi dello stato interno della sovrastruttura ferroviaria. Nella Figura 3 viene riportato un esempio di un risultato ottenuto attraverso l’Integrazione dell’analisi satellitare PS-InSAR, mediante cui sono state individuate delle criticità, e analisi GPR per caratterizzare lo stato interno della sovrastruttura ferroviaria ed indagare circa le possibili cause dei “displacements” individuati. L’integrazione delle due tecniche ha confermato la problematicità delle zone di transizione, escludendo però difetti geometrici connessi alla realizzazione della sovrastruttura. In tal senso, dunque, questa preliminare applicazione ha consentito di ottenere indicazioni circa l’entità e le cause del fenomeno, utili all’organizzazione di ulteriori indagini di dettaglio, incrementando così l’efficienza e la produttività dell’intero sistema di monitoraggio infrastrutturale. L’applicazione della sola tecnologia satellitare consente infatti di individuare zone affette da spostamenti verticali in corrispondenza delle infrastrutture di trasporto, ma non consente di comprenderne le cause, fatto che invece risulta essenziale per la pianificazione di ulteriori indagini in situ e per la ricerca di possibili soluzioni al problema.

3. L’integrazione dell’analisi satellitare PS-InSAR, con analisi GPR

È per tale motivo che, per indagare specifici fenomeni che possono provocare il degrado del patrimonio infrastrutturale, può risultare utile - e frequentemente strategico – integrare il dato satellitare con quello ottenuto da ulteriori tecniche non distruttive ad alta produttività. In tal senso, l’utilizzo del GPR - che consente una visione completa e dettagliata su ogni strato costituente la sovrastruttura in esame - può risultare un’efficace soluzione, come brevemente illustrato nello studio di cui sopra, per ottenere una completa valutazione dello stato complessivo dell’opera. Di questi temi, peraltro, si è fruttuosamente e recentemente discusso nella sessione “Data fusion, integrazione, correlazione e sviluppi delle tecnologie non distruttive e modelli numerici per le applicazioni in ingegneria e nelle geoscienze” dell’European Geosciences Union General Assembly 2019 e 2020 (EGU 2019, EGU 2020), co-organizzata dal Dipartimento di Ingegneria dell’Università degli Studi Roma Tre che si tiene annualmente a Vienna, quest’anno discussa telematicamente nello scorso Maggio. Tra le evidenze risultanti dalla sessione si conferma che, in estrema sintesi, è proprio per mezzo di tale processo di Data Fusion che si può effettivamente raggiungere un grado di complessiva conoscenza riguardo lo stato di un’infrastruttura, e quindi riguardo la relativa necessità di interventi manutentori. La piattaforma di discussione resta chiaramente aperta per un continuo confronto tra Ricercatori ed Esperti del settore. Il processo che si sta tentando di mettere a punto potrà in futuro traguardare interessanti obiettivi legati alla costituzione di un sistema capace di supportare le necessarie azioni di manutenzione e gestione delle infrastrutture di trasporto con dati accurati, estesi e continuamente aggiornati ed aggiornabili da strumentazione ad alto rendimento. In particolare, è opinione ormai diffusa che il monitoraggio integrato, multi-parametrico e multi-risoluzione potrà essere di utile interesse per ridurre i tempi di intervento su quelle strutture con evidenti anomalie o individuare situazioni di criticità prevenendo il pericolo di deformazioni o crolli. Un sistema digitalizzato aggiornabile in ogni momento, può infatti permettere l’inserimento di informazioni in tempo quasi-reale con la possibilità di interventi emergenziali o programmati di manutenzione che riducano solo temporaneamente la portata dell’infrastruttura, consentendo, al tempo stesso, la consultazione e la condivisione delle medesime informazioni da parte degli Enti territoriali e degli altri soggetti interessati. n

(1) Ricercatore e Docente del Settore ICAR 04 “Strade, Ferrovie e Aeroporti” del Dipartimento di Ingegneria dell’Università degli Studi Roma Tre