Controllo strutture viarie nella Regione Abruzzo

Sulla rete autostradale italiana molte sono le opere di ingegneria, ponti, viadotti, gallerie che sono in crisi statica per mancanza totale di manutenzione programmata. Poniamo l’attenzione sulle strutture viarie nella regione Abruzzo che rappresentano uno stato di degrado “ avanzato” causato da una mancanza totale di manutenzione programmata. Citiamo alcune di queste strutture più pericolose e a rischio di crollo ..sono gli svincoli per Bussi (Pescara) e Tornimparte (L'Aquila) e Casale San Nicola, frazione di Isola del Gran Sasso (Teramo), all'altezza dell'accesso del traforo del Gran Sasso sul versante teramano, il viadotto di San Giacomo, che prende il nome dall'omonima frazione del comune dell'Aquila, nella parte sottostante del quale sono caduti pezzi di calcestruzzo, Pietrasecca, che si trova dopo il comune di Carsoli (L'Aquila) il viadotto Gole di Popoli sulla A25, il tratto della stessa autostrada che collega Pratola Peligna a Cocullo (L'Aquila). 

L’Ing. Diego Dell’Erba opera da decenni in Italia e all’estero nella progettazione, direzione dei lavori di infrastrutture edilizie e da sempre ha progettato nell’assoluta considerazione della qualità e delle caratteristiche dei materiali, che formano le struttura edilizia. In forza del principio fondante la sua professionalità, che includeva, ed include, oltre la progettazione e la realizzazione dell’opera, anche il controllo nel tempo del mantenimento delle ottimali caratteristiche del manufatto costruito, sin dagli anni 70 l’Ing. Dell’Erba ha iniziato ad applicare sistemi di monitoraggio strutturale prima nella prefabbricazione di componenti edilizi e poi nelle costruzioni edilizie in sito.

Negli anni si sono sperimentate diverse tecniche di monitoraggio strutturale dai laser-scan alla fotogrammetria alla Interferometria SAR ecc.. tanti sistemi eccellenti di controllo con diverse tipologie di riscontro. E’, comunque, un dato di fatto, che nessuna di queste applicazioni misura “lo stato di degrado nel tempo dei materiali che formano la strutture edilizia”. Quando una struttura crolla, il collasso non è prodotto da un caso fortuito, ma da un dissesto strutturale silente che da anni, via..via ha ammalorato l’impianto costruttivo fino alla disastrosa rottura finale, dopo anni di innesco di crisi statica con segnali di malessere strutturale, quali crepe, lesioni, ferri arrugginiti esposti ecc.. Non bastano il controllo visivo o la variazione della geometria del componente edilizio per stabilire se il sistema è sicuro, ma necessita mettere in opera sistemi di monitoraggio in grado di vedere in tempo reale cosa succede alla costruzione edilizia in esercizio. I sensori a fibre ottiche misurano in tempo reale, oltre alla variazione della geometria delle strutture edilizia , anche la evoluzione chimico - fisico - meccanica dei materiali che formano la struttura, illuminando su eventuali stati di criticità strutturale. In tempo reale i sensori a fibre ottiche controllano lo stato di degrado dei calcestruzzi e delle armature ed eventuali inneschi di prima fessurazione nei materiali che sono indice dell’inizio di una crisi statica. I sensori a fibre ottiche, opportunamente installati sulle membrature edilizie, inviano segnali sull’accadimenti “ negativi “ in atto a mezzo di centraline via gsm, gprs su ..tablet, cellurari, pc. e siti WEB dedicati .. I tecnici preposti alla manutenzione delle opere prendono atto della riscontrata criticità strutturale in tempo reale e decidono l’intervento da fare per ripristinare la sicurezza del sistema.

In particolare in Abruzzo si può constatare come la rete autostradale sia priva di una manutenzione efficiente che dia sicurezza a chi la percorre.

Ripetiamo ancora alcuni evidenti situazioni sulla rete viaria di crisi statica in atto “ da anni “ per una mancanza di manutenzione efficiente in grado di gestire la sicurezza dei materiali che costituiscono le strutture Il ponte di Belvedere e di Gignano, il viadotto autostradale di San Sisto a L'Aquila, come pure, sulla A24 e A25, i viadotti di Pietrasecca (foto di copertina), di Cocullo, di Bussi, e ancora il ponte Nuovo e il ponte Guastacconcio in provincia di Chieti, il viadotto del Salinello sulla A14..e altre strutture più o meno importanti.

L'allarme lanciato dall’Istituto di tecnologia delle Costruzioni del Cnr non fa sconti..!!.. la problematica non riguarda solo la rete viaria dell’Abruzzo, ma tutta quella italiana, poiché nel tempo è stato trascurato il controllo con una regia di ampio respiro e non c'è mai stata, né tuttora esiste una conoscenza complessiva delle infrastrutture a rischio.

Considerati con dovuta coscienza i recenti disastri, è necessario ed indispensabile cambiare registro, cominciando a controllare le innumerevoli strutture in calcestruzzo ‘a fine vita’ con puntuale valutazione del loro stato e, parimenti, alimentando nella nostra società 'la cultura della manutenzione della struttura' come mezzo per risolvere disastri vanamente, finora, annunciati.

Riportiamo di seguito una descrizione di quello che debbono essere le attività di ingegneria conformemente alle aspettative di una lunga vita per le costruzioni edilizie con certezza sulla sicurezza a persone e cose.

Monitoraggio Statico e Dinamico con l’impiego dei sensori a Fibre Ottiche in Abruzzo
Ponti e Viadotti

Considerazioni sulle attività di ingegneria per una buona conservazione delle strutture viarie

Al fine di evitare errori dalle conseguenze devastanti, è necessaria un’attenta riflessione sulla situazione delle infrastrutture del nostro territorio ed analizzare laddove ci sono stati errori. Bisogna, dunque, attivare con scienza e coscienza un’analisi su come si progetta, costruisce e, soprattutto, si monitora nel tempo il costruito, per intervenire per tempo con giusta manutenzione in caso di manifesta criticità statica, dovuta a molteplici fattori, progetto, modalità costruttive, materiali, dinamismi indotti. Il progettista è il primo attore nel complesso sistema che da l’opera finita, per cui deve avere le necessarie conoscenze del cantiere, dei materiali da utilizzare e delle loro qualità fisico-chimiche-meccaniche. Il direttore dei lavori, colui che è responsabile della messa in opera del progetto, deve avere altrettante cognizioni, affinché un progetto ben fatto abbia successo nella sua realizzazione. Qualora, tuttavia, ci fossero o ci fossero state deficienze nella costruzione, un buon progetto di monitoraggio strutturale è in grado senza soluzione di continuità di controllare la evoluzione dello stato di sicurezza all’interno e all’esterno delle strutture con sensori residenti, di rilevare l’innesco dello stato di prima fessurazione nei calcestruzzi e/o murature e di evidenziare gli stati di deformazione del sistema edilizio, offrendo agli addetti ai lavori le giuste indicazioni per una manutenzione mirata. I sensori a fibre-ottiche sono quanto di più avanzato offre l’attuale tecnologia per la bassa invasività, il basso costo e la sfera di controllo dei parametri fisico-chimico-meccanici di progetto. I sensori a fibra-ottica entrano in funzione appena installati e all’interno delle membrature edilizie delle nuove costruzioni ed “a pelle” sulle strutture esistenti, misurando in entrambi i casi gli stati di sollecitazione dei materiali e la loro variazione a causa di eventi dinamici intrinsechi ed estrinsechi. Nel caso di variazione dei parametri di progetto e qualora venissero superati i valori di sicurezza, i sensori “residenti “ a fibra ottica lanciano allarmi a mezzo di centraline GSM o siti web DEDICATI o su TABLET ecc: e in tempo reale la criticità statica in atto si evidenzia agli addetti ai controlli.

Monitoraggio strutturale

In monitoraggio strutturale con sensori a fibre ottiche va utilizzato sia sulle strutture di nuova realizzazione, sia su quelle già realizzate. Per quanto attiene le nuove strutture, il monitoraggio strutturale in parola, implementato come attività continuativa che segue l’opera dalle fasi costruttive per tutto il ciclo di vita, amplia le conoscenze sul comportamento reale, riducendo le incertezze sulle caratteristiche dei materiali utilizzati e sulla presenza di eventuali difetti costruttivi e, nel tempo, è un formidabile strumento per stabilire se la struttura conserva ancora i requisiti di progetto e se le diverse membrature presentano gli stessi stati di sollecitazione rilevati all’epoca dell’entrata in servizio dell’opera. Per quanto attiene le strutture esistenti. viadotti, ponti, edifici o opere geotecniche., è possibile installare sulle membrature portanti in calcestruzzo armato dei sensori per rilevare stati deformativi e conseguentemente impegni tensionali. Di seguito, sono riportate alcune immagini relative alla installazione di sensori a fibra ottica su membrature di travi da viadotto strutture di sostegno, pulvini e appoggi. La fig 1 e fig. 3, rappresentano l’armatura di una trave da viadotto, dove in alcune zone sono incollati i sensori a fibra ottica, dopo aver fatto un’attenta analisi strutturale dell’elemento prefabbricato e individuati i punti di maggiori sollecitazioni sotto azioni dinamiche esterne. La fig. 2 rappresenta uno spaccato del sistema trave piloni di appoggio, dove i sensori a fibra ottica incollati sulle superficie in cls , nei punti in cui l’analisi strutturale ha individuato gli stati di maggiore sollecitazione. Tale impianto di monitoraggio strutturale a fibre ottiche opportunamente cablato può essere debitamente installato lungo km. di viadotti. Un sistema di controllo strutturale così fatto permette di conoscere gli stati tensionali degli acciai di armatura, il fluage dell’acciaio, la freccia delle travi, lo stato di prima fessurazione nei cls e altri parametri fisico-chimico-meccanici responsabili della sicurezza del sistema edilizio, assicurando i dati, per programmare una manutenzione certa e sicura dell’opera. In fig. 4 è riportato lo schema trave impalcato con i posizionamenti dei sensori e i parametri misurati.

Fig. 1

Fig. 3

Fig. 3

Fig. 4

Ciclo produzione travi da viadotto con inserimento sensori fibre ottiche

La trave viene confezionata in stabilimento di prefabbricazione, previo montaggio delle armature e con i sensori a fibre ottiche installati nel cassero trave dove viene gettato il cls. La trave, terminato il ciclo di maturazione, viene scasserata e inviata a stoccaggio. Al momento della scasseratura ogni trave da viadotto avrà una pagella dove sono riportati i dati di progetto, sollecitazioni meccaniche sui materiali, temperature, qualità, eventuali fessurazioni all’interno della trave., ecc: …I sensori a fibre ottiche monitorano i parametri suindicati senza soluzione di continuità, controllandone le eventuali variazioni e riportandone i valori su PC..TABLET..SITI WEB dedicati . Le travi vengono montate sulle pile di appoggio per formare l’impalcato stradale, quindi, collegate in parallelo con i sensori a fibre ottiche in serie con altri impalcati, dando vita così ad una catena di sensori a fibre ottiche “Fiber Bragg Gratings (FBG )” in grado di controllare per Kilometri lo stato di sicurezza degli impalcati senza soluzione di continuità, semplicemente da una camera di regia dove tecnici preposti possano prendere le decisioni del caso.

Conclusioni

Il monitoraggio a mezzo sensori a fibre ottiche è in grado di appalesare lo stato di fatto sulla stabilità delle strutture viarie e di fornire dati puntuali per una corretta e mirata manutenzione del manufatto in crisi statica.

Non più crolli improvvisi di PONTI e VIADOTTI ma la certezza che le strutture viarie sono staticamente fruibili, a vantaggio della sicurezza delle persone e cose.

A cura di Ing. Diego Dell'Erba