Case History

Viadotto autostradale a graticcio in cemento armato

Il monitoraggio in continuo è volto al controllo del comportamento statico e dinamico dell’opera e l’interpretazione strutturale è supportata, seguendo i principi dell’approccio al monitoraggio Model Driven, dalla modellazione numerica agli elementi finiti in campo non lineare. Con l’utilizzo di algoritmi genetici di best fitting ed alla simulazione degli scenari di danno più significativi, sono stati derivati i Performance Indicators per la definizione di condizioni di soglia per il comportamento in esercizio dell’opera.
Intervento in sintesi
Luogo: Italia
Tipo di progetto: Ponte autostradale
Tipo di sensori: Accelerometri triassiali| Inclinometri biassiali
Numero punti di misura: 425
Numero di sensori: 310 accelerometri | 425 inclinometri
Periodo di installazione: Maggio 2021

SERVIZIO SVOLTO

  • Progettazione esecutiva di impianto
  • Assistenza all’installazione
  • Modellazione FE e Diagnostica strutturale in continuo con allertamento automatico

Perchè monitorare?

  • Controllo dell’evoluzione del comportamento statico e dinamico dell’impalcato nel tempo
  • Analisi statiche e dinamiche degli effetti indotti da carichi di traffico
  • Pianificazione di interventi mirati di manutenzione

DESCRIZIONE DELL’OPERA E DEL SISTEMA DI MONITORAGGIO STRUTTURALE

Il tracciamento planimetrico dell’opera si sviluppa in parte in rettilineo ed in parte in curva. La carreggiata ha larghezza di circa 8 m, mentre la dimensione totale dell’impalcato in direzione trasversale, comprensiva dei cordoli, è circa 10 m. L’impalcato di ciascuna campata è costituito da un graticcio di elementi in cemento armato aventi sezione variabile lungo la campata.

Una delle due vie di percorrenza è costituita da 15 campate isostatiche a 4 travi in appoggio su 15 pile ed una spalla. La lunghezza complessiva dell’opera è di circa 360 metri, mentre la lunghezza della singola campata è pari a circa 24m. L’altra via di percorrenza è costituita da 16 campate isostatiche a 4 travi in appoggio su 15 pile e due spalle. La lunghezza complessiva dell’opera è di circa 380 metri, mentre la lunghezza delle campate è pari a 24m. La singolarità dell’opera è che 1 spalla 6 pile sono uniche per entrambe le vie, mentre dalla pila 7 in poi ciascun impalcato risulta essere collegato ad elementi indipendenti. È stato commissionato il monitoraggio strutturale del viadotto che consiste nell’installazione di 310 inclinometri biassiali, ovvero 5 inclinometri per ognuna delle travi di bordo per ciascuna campata, disposti su supporto a staffa sull’anima delle travi di bordo; 60 inclinometri biassiali, ovvero 2 inclinometri disposti su ciascun testa pila; 48 inclinometri biassiali, ovvero 2 inclinometri disposti su ciascun base pila; 7 inclinometri biassiali, ovvero 3 su una spalla e 4 sull’ altra spalla; 186 accelerometri triassiali, installati sulle travi di bordo di ciascun impalcato; 60 accelerometri triassiali, ovvero 2 accelerometri disposti su ciascun testa pila; 48 accelerometri triassiali, ovvero 2 accelerometri disposti su ciascun base pila; 7 accelerometri triassiali, di cui 3 su una spalla e 4 sull’altra spalla.

DIAGNOSTICA IN PILLOLE

Il comportamento statico e dinamico dell’opera, seguendo i principi dell’approccio al monitoraggio model driven, è stato simulato mediante modellazione numerica agli elementi finiti in campo non lineare. È stato effettuato il sopralluogo preliminare della struttura per la valutazione dell’effettivo stato fessurativo degli elementi strutturali monitorati e, data la particolare geometria del viadotto che vede la separazione in due semi-impalcati completamente autonomi (uno per senso di percorrenza) a partire dalla pila n.6 in avanti mentre la condivisione degli elementi verticali per le prime 5 campate, è stato sviluppato un modello FEM unico per entrambe le direzioni di marcia; la rigidezza degli elementi è stata opportunamente tarata sia in base al danneggiamento riscontrato sia integrando i risultati di una specifica prova in situ effettuata in condizioni di carico controllate su ciascuna campata. Grazie all’utilizzo di algoritmi genetici di best fitting, si è proceduto quindi all’aggiornamento del modello numerico di riferimento e alla simulazione degli scenari di danno più significativi da cui sono stati derivati i Performance Indicators per il comportamento in esercizio dell’opera. Le condizioni di soglia e i livelli di allertamento a gravità crescente sono stati stabiliti in funzione della sicurezza strutturale residua e opportunamente condivisi con la concessionaria onde supportare la valutazione delle azioni gestionali conseguenti al raggiungimento di una condizione di criticità strutturale.

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.
R&D and Innovation

Conosci di più sui servizi offerti per
la Ricerca

  • Convenzioni di Collaborazioni universitarie
  • Laboratory testing/site full-scale testing
  • Progetti di Ricerca nazionali e internazionali
  • Innovation & applied research
  • Pubblicazioni scientifiche
Scopri di più