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Manutenzione viadotti: monitoraggio tradizionale e monitoraggio attivo, le differenze

Uno dei punti principali delle Linee guida del Mit per la manutenzione dei viadotti è la distinzione (e integrazione) tra monitoraggio tradizionale e monitoraggio attivo. Vediamo il contenuto del documento.

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All’inizio di agosto sono state presentate al Ministero dei Trasporti e delle Infrastrutture (Mit) le Linee guida per la manutenzione dei viadotti, risultato delle verifiche “straordinarie” effettuate sulla rete autostradale italiana. Le verifiche sono state condotte fra settembre 2018 e luglio 2019 da un pool di esperti composto da componenti di Università, della Direzione Vigilanza sulle Concessionarie autostradali e dell’Ufficio Tecnico Ispettivo (UIT) di Roma.

Le verifiche hanno confermato l’effettivo stato di ammaloramento dei viadotti, in alcuni casi molto avanzato e tale da rendere necessarie le verifiche prescritte dal Cap. 8 delle NTC 2018. Uno dei punti principali delle Linee guida è la distinzione (e integrazione) tra monitoraggio tradizionale e monitoraggio “attivo”. Pur avvertendo l’impellenza della domanda “che fine faranno queste Linee guida ora che c’è la crisi di Governo?”, vediamo i contenuti del documento e la tipologia di monitoraggio proposta.

Manutenzione viadotti: le verifiche fatte

Sono stati effettuati 180 sopralluoghi sui viadotti di tutta la rete autostradale e hanno evidenziato in molti casi un avanzato stato di degrado. Alcune verifiche effettuate per accertare anche la “transitabilità provvisoria” hanno portato in certe situazioni alla chiusura al traffico, e siamo in attesa che inizino i lavori di manutenzione…

Dalla verifica straordinaria è emerso per esempio un dato molto preoccupante: nelle prove di carico venivano utilizzati i carichi di progetto vigenti dal 1962, mentre le linee guida impongono di applicare i carichi attuali indicati dal DM 346/2014. Tra le prove di carico effettuate, ne sono emerse alcune più significative, che hanno evidenziato le criticità peggiori. Altre prove di carico verranno effettuate nei prossimi 12 mesi.

Un altro problema emerso è il fatto che la valutazione dello stato di precompressione spesso sia stata effettuata in riferimento alle ipotesi progettuali, in maniera non conservativa, rendendo impossibile il raggiungimento del livello di conoscenza più avanzato richiesto dalle Norme, ossia LC3 (FC=1).

Le verifiche, inoltre, sono sempre state condotte su famiglie tipologiche di opere e non per singolo viadotto: quello che si è ottenuto è una media dello stato dell’arte, molto poco utile. Con il “nuovo” metodo, le verifiche vanno condotte viadotto per viadotto.

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Manutenzione viadotti: in cosa consisterebbe il nuovo modello?

Danilo Toninelli ha incaricato l’Ufficio Ispettivo Territoriale di Roma (UIT) di eseguire sulla rete autostradale di propria competenza (circa 2000 km nel centro-sud della Nazione), verifiche straordinarie per accertare lo stato conservativo dei viadotti e le condizioni di sicurezza. La novità dell’incarico risiede nel fatto che l’accertamento non sia stato demandato alle Società Concessionarie (art. 14 Codice della Strada) ma si espletasse attraverso dei criteri di verifica disposti direttamente dal Ministero.

Gli scopi alla base delle Linee guida sono:

  • definizione delle azioni di calcolo da adottare nelle verifiche;
  • definizione del “Fattore di rischio” che, in seguito alla realizzazione della mappatura delle opere esistenti, consente di valutarne la vulnerabilità manutentiva e quindi associare una priorità di intervento, procedendo eventualmente con le verifiche di sicurezza e di funzionalità relative. Il “Fattore di rischio”, in base a quello che è emerso dal tavolo tecnico istituito dall’UIT, è dato sinteticamente dalla relazione: Rischio = Vulnerabilità x Pericolosità x Esposizione.
    Il Fattore di rischio sarà correlato a diversi indici che possono incidere sulla stabilità e la durabilità dell’opera: indice di criticità manutentiva; indice di invecchiamento; di vulnerabilità di precompressione; di pericolosità sismica; di pericolosità idrogeologica; di esposizione al traffico; di esposizione.

 

  • indicazioni per l’individuazione dei “difetti” delle strutture non facilmente visibili con una semplice analisi superficiale. Il DISG della Facoltà di Ingegneria dell’Università di Roma La Sapienza ha individuato un criterio per la determinazione dello stato di precompressione residua, utilizzato nella prova di carico del viadotto Colle Castino dell’autostrada A24 Roma-Teramo. La valutazione dello stato delle armature da precompressione, in particolare della determinazione della precompressione residua, risulta raramente visibile con un’analisi superficiale. Ma il valore della precompressione residua e della relativa armatura hanno un ruolo importante sia nelle verifiche a taglio che a flessione a SLU che nelle verifiche agli SLE.
    Un discorso simile va esteso agli apparecchi d’appoggio e ai dispositivi antisismici.
  • indicazioni aggiuntive riguardo le verifiche di sicurezza (SLU) e di funzionalità (SLE) da effettuare in base alle prescrizioni delle NTC 2018. Solo limitando le capacità di prestazione prestazionali ai livelli originariamente fissati sarà possibile garantire la durabilità e la vita utile ipotizzata attraverso un adeguato ciclo manutentivo.

 

  • introduzione delle verifiche di ”transitabilità“ in relazione all’arco temporale di interesse. Le condizioni di transitabilità devono essere stabilite, a meno che il CSLLPP non emani circolari specifiche, utilizzando i carichi caratteristici di norma e le condizioni e prescrizioni a essi riferite. Particolare attenzione deve essere disposta nella determinazione dei coefficienti parziali o moltiplicativi dei carichi previsti dalle NTC 2018: riguardo infatti tali coefficienti, le norme consentono l’impiego di valori inferiori a quelli standard, qualora ci siano adeguate motivazioni. Le linee guida si concentrano sulla gestione dell’arco temporale:
    – tra la segnalazione dell’anomalia sul viadotto e la messa in opera dell’intervento di riparazione,
    – che riguarda la durata dei lavori programmati che possono infierire con l’attività autostradale,
    – necessario all’esecuzione di un intervento pianificato su una singola componente strutturale. Dalle linee guida emergono i valori dei coefficienti parziali di sicurezza da adottare in relazione ai diversi tipi di carichi ridotti rispetto a quelli indicati nelle NTC 2018. Per le verifiche di transitabilità, valide per la gestione di un arco temporale di pochi anni al massimo, lo studio alla base delle linee guida conduce a coefficienti parziali di sicurezza (lato azioni da adottare per le verifiche allo SLU) che devono essere ricompresi tra 1.2 e 1.35 per le azioni accidentali e tra 1.1 e 1.35 per le azioni permanenti.

 

  • indicazioni preliminari sulle procedure oggettive da adottare ai fini delle verifiche dei viadotti, utili a prevenire anomalie di calcolo che potrebbero rendere poco esaustive e realistiche le verifiche SLE e SLU;
  • suggerimento della definizione di adeguati programmi di manutenzione e di monitoraggio strutturale attraverso il concetto di Monitoraggio “attivo”.

Leggi anche Ponti e viadotti: la necessaria visione attuale

In precedenza la gran parte dei controlli veniva fatta sul sedime autostradale (buche, stato dei guardrail ecc.), senza valutare lo stato di salute e la tenuta del viadotto. E il Ministro Danilo Toninelli ha dichiarato: “È cambiato il modello del rapporto fra Stato e Concessionario, lo Stato è tornato a fare lo Stato”. E ancora: “Il modello per la manutenzione lo fissa lo Stato e i Concessionari si devono adeguare”.

Dalle verifiche effettuate è emerso un quadro preciso, sulla base del quale sono state formulate le Linee guida per la manutenzione: veridiche di sicurezza e funzionalità, monitorando costantemente, con ispezioni a cadenza trimestrale e facendo verifiche non meramente visive. Insomma, l’utilizzo di un’analisi che tenga conto del rischio specifico e delle diverse criticità: manutenzione, invecchiamento, pericolosità sismica, vulnerabilità di precompressione, esposizione al traffico e rispetto all’ambiente.

Per lo stato di salute delle opere, le linee guida individuano una procedura generalizzata da seguire:
– descrizione della tipologia dell’opera;
– valutazione di eventuali dissesti idrogeologici e geotecnici;
– individuazione di modifiche progettuali significative rispetto al progetto originario;
– analisi dello stato di conservazione dell’opera;
caratterizzazione dei materiali e della geometria ai fini del raggiungimento del livello di conoscenza LC3 (FC=1);
– analisi dei carichi permanenti propri e portati previsti nel progetto che dovranno essere confrontati con i risultati delle prove di laboratorio, ispezioni, saggi etc.;
– verifiche agli SLU e agli SLE secondo NTC 2018 che consentano di valutare eventuali interventi di miglioramento e/o di adeguamento strutturale;
monitoraggio delle opere.

Monitoraggio attivo e monitoraggio tradizionale: differenze e integrazione

Il monitoraggio cosiddetto “tradizionale” spesso si riduce all’acquisizione (molto onerosa) di un numero sproporzionato di dati di difficile interpretazione e a cui non segue un’analisi critica vera e propria.

Per superare queste criticità, l’UIT sta valutando la possibilità di utilizzare l’interferometria (SAR) per il rilievo e il confronto deformativo dei viadotti in epoche successive e il sistema di monitoraggio attivo citato sopra, che deve accertare in quale stadio deformativo-tensionale si trova l’opera e dare il via, se necessario, a una procedura di gestione delle emergenze per il raggiungimento delle suddette soglie di rischio. Per poter stabilire che una situazione è “rischio”, le linee guida dispongono l’individuazione delle grandezze da monitorare e la definizione delle soglie d’allerta. Quindi dati precisi e successiva analisi. La riduzione dei dati acquisiti comporta una riduzione dei cosri rispetto al monitoraggio tradizionale.

Il sistema di monitoraggio tradizionale non verrà abbandonato, ma affiancato e, nelle sue caratteristiche più carenti, migliorato dal monitoraggio attivo.

Il sistema di monitoraggio attivo deve effettuare un’analisi continua dei dati dei sensori in assenza di intervento umano. Il monitoraggio attivo rielabora: algoritmi di analisi continua dei dati; verifiche in tempo reale del comportamento strutturale rispetto a un preciso modello di calcolo; individuazione dei meccanismi di crisi locale o globale fissati in fase di progettazione della struttura.

Leggi anche Lesioni e fessurazioni nel cemento armato: come si fa il monitoraggio?

Questo presunto nuovo modello verrà applicato non solo sui 2000 chilometri di autostrade del Cendo-Sud sottoposte alla vigilanza dell’UIT di Roma, ma anche agli altri 4000 chilometri.

Le Linee guida fornite dal Mit sono composte da documento principale (clicca qui per scaricarlo) e dal suo Allegato (clicca qui per scaricarlo).

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