Sorveglianza dei ponti
diagnosi strutturale, monitoraggio e manutenzione predittiva delle opere d'arte
La Francia conta tra 200.000 e 250.000 ponti stradali, di cui quasi il 90% sono gestiti dalle autorità locali. Secondo il rapporto del Senato « Sicurezza dei ponti: evitare una tragedia », almeno 25.000 opere sono in cattivo stato strutturale e presentano problemi di sicurezza o di disponibilità per gli utenti.
Cinque anni dopo questo rapporto, le constatazioni rimangono preoccupanti. Le valutazioni condotte nell'ambito del Programma Nazionale Ponti guidato dal Cerema mostrano che molte opere necessitano di una sorveglianza rinforzata. Su oltre 63.000 opere comunali censite, solo il 28% sono considerate in buono stato, mentre il 29% presenta disordini strutturali significativi o maggiori che richiedono studi approfonditi e poi lavori di riparazione.
In questo contesto, le ispezioni periodiche rimangono indispensabili ma non sempre consentono di comprendere l'evoluzione reale di un disordine tra due visite.
Il monitoraggio delle crepe, delle inclinazioni, delle deformazioni o delle vibrazioni diventa quindi uno strumento prezioso per completare la diagnosi strutturale dei ponti e orientare le decisioni di manutenzione.
Programma Nazionale Ponti – Cerema
Stato dei ponti comunali in Francia (Cerema, 2024)
I limiti delle ispezioni tradizionali
Le ispezioni dettagliate, visite IQOA (Immagine della Qualità delle Opere d’Arte) e perizie strutturali rimangono indispensabili nel contesto della gestione delle opere d'arte.
Esse permettono :
di stabilire un diagnosi strutturale ;
di identificare le patologie ;
di valutare il livello di rischio ;
di priorizzare gli interventi.
Tuttavia, queste ispezioni forniscono solo una fotografia dello stato dell'opera in un dato momento. Tra due campagne di ispezione, l'evoluzione reale di un disordine rimane spesso sconosciuta.
Una crepa osservata durante un'ispezione è realmente stabilizzata o continua a evolversi nel corso dei mesi? Una rotazione di pila è occasionale o indica un movimento progressivo dell'opera? I movimenti osservati sono legati a un assestamento delle fondazioni, alle variazioni di temperatura tra estate e inverno, o ancora alle sollecitazioni indotte dal traffico?
Solo un monitoraggio continuo permette di rispondere a queste domande distinguendo le evoluzioni stagionali normali del comportamento della struttura dai movimenti che potrebbero rivelare un disordine più preoccupante.
Quali parametri monitorare su un ponte?
Monitoraggio delle crepe
Il monitoraggio delle crepe costituisce uno degli indicatori più utilizzati nel diagnosi strutturale dei ponti. L'obiettivo non è solo constatare la presenza di una crepa ma misurarne l'evoluzione.
Una fessura stabile non presenta gli stessi rischi di una fessura attiva la cui apertura progredisce nel tempo.
Monitoraggio delle inclinazioni
Il monitoraggio delle inclinazioni consente di rilevare le rotazioni e inclinazioni che interessano :
le pile ;
le spalle ;
i muri di sostegno ;
gli elementi portanti.
Queste misure sono particolarmente pertinenti per identificare cedimenti differenziali o movimenti geotecnici.
Monitoraggio delle colonne e delle pile
Le colonne, pile e supporti costituiscono elementi critici nel comportamento di un'opera.
Il loro monitoraggio consente di rilevare precocemente :
una perdita di verticalità ;
una rotazione anomala ;
uno spostamento progressivo ;
una deformazione locale.
Deformazione del ponte
L'analisi delle deformazioni costituisce un elemento centrale dell'auscultazione delle opere d'arte.
Essa consente di comprendere la risposta reale della struttura alle sollecitazioni :
traffico ;
temperatura ;
vento ;
movimenti del terreno ;
invecchiamento dei materiali.
Monitoraggio vibratorio
Le vibrazioni rappresentano una vera e propria firma del comportamento strutturale di un ponte.
L'evoluzione delle frequenze proprie o delle ampiezze vibratori può rivelare una modifica di rigidità o l'insorgenza di un disordine strutturale.
Dalla diagnosi al Monitoraggio della Salute Strutturale (SHM)
Da diversi anni, i gestori delle infrastrutture si orientano progressivamente verso approcci di Monitoraggio della Salute Strutturale (SHM).
Il SHM consiste nel monitorare continuamente un'opera con l'ausilio di sensori per ottenere una conoscenza dettagliata del suo comportamento reale.
L'obiettivo non è più solo quello di rilevare un disordine quando appare, ma di :
seguire la sua evoluzione ;
comprendere le sue cause ;
validare le ipotesi degli ingegneri ;
migliorare la manutenzione predittiva ;
ridurre i rischi di intervento d'emergenza.
Questo approccio è oggi ampiamente utilizzato su grandi opere d'arte, ponti strategici e infrastrutture sensibili.
Le soluzioni FEELBAT per il monitoraggio dei ponti
Per supportare i gestori delle opere d'arte, FEELBAT sviluppa una gamma di sensori connessi dedicati al monitoraggio strutturale e al monitoraggio delle infrastrutture.
DELTA L+, DELTA L+mini & DELTA X-L100 : monitoraggio delle crepe
Il DELTA L+ consente di misurare l'evoluzione dell'apertura di una crepa nel tempo.
Il DELTA L+mini consente di misurare l'evoluzione dell'apertura di una crepa nel tempo in correlazione con l'impatto della luminosità.
Il DELTA X-L100 consente di misurare l'evoluzione dell'apertura di una crepa di grande ampiezza (100mm) nel tempo.
Tutti i sensori connessi FEELBAT integrano la misurazione della temperatura.
I dati raccolti consentono di identificare le fasi di accelerazione, i comportamenti stagionali e gli effetti del traffico o delle variazioni termiche.
DELTA R : monitoraggio delle inclinazioni
Il DELTA R misura le rotazioni e le variazioni angolari che influenzano le fondazioni, le spalle, le colonne o i travi.
Queste misurazioni consentono di seguire l'evoluzione della stabilità dell'opera e di rilevare precocemente alcuni movimenti strutturali.
Linee inclinometriche FEELBAT
Per le opere che richiedono una visione globale del loro comportamento, più DELTA R possono essere raggruppati all'interno di una linea inclinometrica.
Questa rappresentazione consente di visualizzare le deformazioni, le rotazioni e i spostamenti relativi su tutta la struttura e di identificare rapidamente le zone più sollecitate.
Un modulo è stato specificamente sviluppato per convertire i gradi direttamente in mm per facilitare la visualizzazione della deformazione.
DELTA V : monitoraggio vibrazionale
Il DELTA V consente di monitorare le vibrazioni indotte dal traffico, dalle condizioni ambientali o da alcuni fenomeni dinamici.
L'analisi spettrale costituisce un complemento prezioso alla diagnosi strutturale e alle ispezioni tradizionali.
Presto disponibile nel negozio FEELBAT
I vantaggi delle soluzioni di monitoraggio FEELBAT
I sensori FEELBAT sono stati progettati per essere plug & play, con una installazione rapida realizzabile in soli pochi minuti sulla maggior parte delle opere. Senza cablaggi complessi né infrastrutture pesanti, consentono di implementare facilmente una soluzione di monitoraggio su un ponte, un muro di sostegno o qualsiasi altra opera d'arte.
I dati sono accessibili da remoto tramite un'applicazione web e mobile, con visualizzazione in tempo reale, storico delle misurazioni, generazione di report PDF automatizzati e gestione di soglie di allerta personalizzabili. In caso di evoluzione anomala di una crepa, di un'inclinazione o di una vibrazione, gli utenti possono essere immediatamente notificati via email o SMS.
Grazie al supporto di diversi protocolli di comunicazione (Sigfox, LTE-M e 4G), le soluzioni FEELBAT possono essere implementate nella maggior parte delle regioni del mondo mantenendo un'autonomia che può raggiungere diversi anni.
Conclusione
Il monitoraggio dei ponti evolve progressivamente verso approcci di Structural Health Monitoring che vanno oltre le ispezioni periodiche.
Il monitoraggio delle crepe, delle inclinazioni, delle colonne, delle deformazioni e delle vibrazioni fornisce agli ingegneri informazioni essenziali per comprendere il comportamento reale di un'opera, ottimizzare i programmi di manutenzione e anticipare gli interventi prima dell'insorgere di disordini critici.
In questo contesto, i sensori connessi FEELBAT rappresentano una soluzione semplice da implementare per strumentare le opere d'arte e mettere in atto una vera strategia di manutenzione predittiva.