Case History

Viadotto autostradale a piastra in cemento armato precompresso

Il monitoraggio ha permesso il controllo in real-time della risposta dell’impalcato di una campata durante gli interventi di ripristino a traffico aperto, ed è stato successivamente esteso all’intero viadotto per il controllo del comportamento statico e dinamico nel tempo. L’approccio di monitoraggio Model Driven ha permesso l’indagine dei principali scenari di danneggiamento della struttura e la definizione dei Performance Indicators su cui impostare i valori e le condizioni di soglia.
Intervento in sintesi
Luogo: Italia
Tipo di progetto: Ponte autostradale
Tipo di sensori: Accelerometri triassiali| Inclinometri biassiali
Numero punti di misura: 90
Numero di sensori: 90 accelerometri + 90 inclinometri
Periodo di installazione: Aprile 2019

SERVIZIO SVOLTO

  • Progettazione esecutiva di impianto
  • Assistenza all’installazione
  • Monitoraggio in continuo durante il transitorio di cantiere
  • Modellazione FE e diagnostica strutturale in continuo con allertamento automatico

Perchè monitorare?

  • Breve termine: Controllo della risposta dell’impalcato durante gli interventi di ripristino a traffico aperto
  • Lungo termine: Controllo dell’evoluzione del comportamento statico e dinamico dell’impalcato nel tempo
  • Analisi statiche e dinamiche degli effetti indotti da carichi di traffico
  • Monitoraggio dell’evoluzione nel tempo della risposta dei cavi di precompressione
  • Valutazione in tempo reale dello stato dei trefoli in condizioni di esercizio della struttura
  • Pianificazione di interventi mirati di manutenzione

DESCRIZIONE DELL’OPERA E DEL SISTEMA DI MONITORAGGIO STRUTTURALE

Il viadotto autostradale oggetto di monitoraggio è un ponte a piastra in cemento armato precompresso che presenta doppia carreggiata indipendente, ciascuna delle quali costituita da n.9 impalcati isostatici aventi sezione a piastra piena e ad altezza costante in direzione longitudinale; i singoli impalcati sono appoggiati in corrispondenza delle spalle e di tutte le pile intermedie. La lunghezza totale di ogni singola campata è di circa 35 metri. Le carreggiate hanno larghezza circa di 9 m, mentre la dimensione totale degli impalcati in direzione trasversale, comprensiva dei cordoli, risulta essere pari a circa 10.5 m.

Sul viadotto sono state effettuate le attività di indagine, le quali hanno evidenziato un quadro fessurativo avanzato in corrispondenza di alcune specifiche campate.

In particolare, l’intradosso della piastra presentava macchie di umidità e fessure sia longitudinali che trasversali, con possibile presenza di acqua all’interno delle guaine di alcuni cavi post-tesi e relativa corrosione delle armature. Durante le indagini sono stati effettuati degli scassi posti in corrispondenza di due fessure trasversali e tali ispezioni hanno rilevato uno stato di degrado avanzato dell’armatura da precompressione. Per tale ragione queste campate sono state sottoposte ad un intervento di rinforzo, eseguito mediante l’installazione di cavi post-tesi esterni, avente lo scopo di ripristinare le condizioni di sicurezza sulla struttura. Sacertis ha svolto il monitoraggio strutturale delle campate in oggetto durante l’esecuzione delle lavorazioni stesse, così da mantenere la viabilità aperta durante l’intervento; dopo aver accertato l’esito positivo dell’intervento, correttamente identificato dalle analisi in real-time e di post-processing dei dati inclinometrici ed accelerometrici, è stata richiesta l’estensione all’intero impalcato del monitoraggio strutturale in continuo.

DIAGNOSTICA IN PILLOLE

La valutazione dell’evoluzione del comportamento statico e dinamico dell’impalcato nel tempo è supportata da una modellazione agli elementi finiti in campo non lineare. Il modello è stato preliminarmente tarato in funzione di specifiche prove in situ in condizioni di carico controllate opportunamente specificate da Sacertis; le misurazioni registrate durante il test sono state elaborate e tradotte in rotazioni con cui confrontare le assunzioni teoriche di base della simulazione numerica e hanno permesso l’aggiornamento della stessa onde settare le condizioni inziali di monitoraggio con cui confrontare l’evoluzione del comportamento registrato nel tempo. L’approccio di monitoraggio model driven ha permesso l’indagine dei principali scenari di danneggiamento della struttura e la definizione dei performance indicators maggiormente significativi e sensibili su cui settare i valori e le condizioni di soglia. Il controllo in continuo dei parametri di monitoraggio sia a livello locale (edge level: controlli automatici implementati sulle centraline di raccolta locale dei dati) sia in ambiente cloud (cloud level) è reso robusto dall’introduzione di logiche strutturali inerenti gruppi logici di sensori e di correlazione strutturale inter-parametro.

La diagnostica è completata da un servizio di allertamento in tempo reale di eventuali criticità strutturali.

portofolio

Case history

Passerella pedonale in carpenteria metallica con arco strallato
Il sistema di monitoraggio è stato progettato ad hoc in numero e posizionamento per cogliere al meglio la complessa risposta dinamica dell’opera. Attraverso la modellazione FEM degli scenari di danno, sono state calcolate opportune soglie dinamiche, per il controllo in continuo dello stato degli stralli e dell’evoluzione nel tempo della risposta dell’impalcato della passerella.
Tunnel autostradale con sezione non armata gettata in opera
Il monitoraggio consta di 28 sezioni trasversali di misura volte al controllo dell’evoluzione tenso-deformativa del rivestimento della galleria nel tempo. Il sistema di monitoraggio, costituito da inclinometri MEMS integrati da sensori di tensione-deformazione post- installati all’interno del rivestimento, consente il controllo della risposta sia locale che globale dell’opera. La diagnostica è completata da modellazione FEM non lineare e da un servizio di allertamento in tempo reale di eventuali criticità strutturali.
Viadotto autostradale a cassone misto acciaio-calcestruzzo con cavi esterni post-tesi
Il monitoraggio è finalizzato all’analisi del comportamento dei cavi di post-tensione durante l’esercizio del ponte, attraverso analisi nel dominio del tempo e delle frequenze. Il controllo in tempo reale è uno strumento chiave per fornire informazioni utili per l’individuazione di possibili effetti indotti da processi di deterioramento o fatica in atto. L’analisi permette un confronto tra i parametri modali attesi e le frequenze proprie misurate nelle condizioni di inizio monitoraggio con conseguente definizione dei corrispondenti livelli di soglia di attenzione ed allarme impostate per l’allertamento automatico del gestore.
Tunnel autostradale realizzato con conci prefabbricati
Il monitoraggio strutturale e la diagnostica delle due canne della galleria sono supportati da una complessa modellazione FEM non lineare con cui, per ciascuna sezione di monitoraggio, viene valutata la deformata e l’evoluzione della sua ovalizzazione rispetto all’evoluzione del fenomeno franoso in atto. Nelle sezioni del cavo in cui la caratterizzazione meccanica e le condizioni stratigrafiche al contorno sono del tutto similari, attraverso un approccio Data-Driven vengono estesi i Performance Indicators e controllati i parametri di risposta strutturale più significativi a tutte le sezioni di misura.
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