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Innovativi sistemi di allertamento contro la caduta massi

Il sistema di allertamento HelloMac di Officine Maccaferri su barriere paramassi, reti in aderenza e rafforzamenti corticali

La protezione delle moderne infrastrutture di comunicazione da fenomeni di dissesto idrogeologico, in particolare quelli conseguenti a eventi di rapida evoluzione come la caduta di massi, riveste un ruolo fondamentale nella loro sicurezza.

La caduta di un masso, di qualunque dimensione, su una rete stradale o ferroviaria a prescindere dal rischio correlato all’impatto diretto con un mezzo in movimento rappresenta anche un rischio per la funzionalità dell’infrastruttura stessa una volta che questo si trovi sulle traiettorie di passaggio.

La protezione delle infrastrutture dal distacco e dalla conseguente caduta di massi può essere effettuata con sistemi in aderenza e con barriere ad assorbimento di energia. A volte disporre di un sistema di protezione ben progettato non è sufficiente, l’integrità e la piena funzionalità dei sistemi di protezione dalla caduta massi devono essere costantemente garantite.

Il sistema HelloMac di Officine Maccaferri
1. Il sistema HelloMac

Le più recenti Normative e misure di progettazione e pianificazione si stanno muovendo verso la richiesta di sistemi di monitoraggio e allarme da installare sulle opere di protezione al fine di mantenere l’efficacia della protezione nel tempo. Il monitoraggio tradizionale con le ispezioni in loco potrebbe essere piuttosto complesso e richiedere molto tempo.

In questo caso, le moderne tecnologie possono svolgere un ruolo di aiuto fondamentale consentendo l’integrazione di sistemi di monitoraggio/allerta nelle opere di protezione.

Il sistema HelloMac nasce dalla collaborazione tra Officine Maccaferri e Nesa Srl, Azienda trevigiana specializzata nella sensoristica e monitoraggio ambientale, ed è stato testato e calibrato in collaborazione con il Politecnico di Milano (https://www.maccaferri.com/hellomac/).

È un sistema di allarme, il cui elemento base è un disco (Figura 1 sopra), compatto e robusto, realizzato con una speciale lega metallica, dotato di otto sensori e appositamente studiato per l’allertamento di sistemi di protezione quali barriere paramassi (Figura 2A), reti in aderenza (Figura 2B), barriere per colate detritiche (Figura 2C).

  • HelloMac su barriere paramassi
    2A HelloMac su barriere paramassi
    2A. L’applicazione del sistema HelloMac sulle barriere paramassi
  • HelloMac sulle reti in aderenza
    2B HelloMac sulle reti in aderenza
    2B. L’applicazione del sistema HelloMac sulle reti in aderenza
  • HelloMac sulle barriere per colate detritiche
    2C HelloMac sulle barriere per colate detritiche
    2C. L’applicazione del sistema HelloMac sulle barriere per colate detritiche

Le soluzioni tecniche adottate e i materiali scelti permettono a HelloMac di operare in ogni ambiente e di resistere a condizioni estreme senza alterarne il funzionamento. HelloMac è semplice da installare, non altera in alcun modo le strutture di protezione e pertanto non ne pregiudica la certificazione.

Non richiede alcuna configurazione in fase di installazione e il suo ripristino in caso di evento è veloce e di facile attuazione.

L’evento di impatto su barriere paramassi, sia esso al livello energetico di servizio (SEL) o al livello energetico massimo (MEL) o ad altra soglia viene identificato da una serie di sensori elettronici, e il relativo allarme immediatamente inviato, senza lunghi processi di elaborazione e interpretazione dei dati.

Ogni allarme viene instradato in rete con le più moderne tecnologie (dall’IoT, al GPRS/UMTS, al satellite). Un sofisticato sistema elettronico ne consente il funzionamento con le sole batterie con un’autonomia di anni; non sono quindi necessari sistemi di alimentazione ausiliari.

L’allerta è riferita al lavoro della barriera nel suo insieme e non alla sollecitazione di alcuni componenti, ad esempio i dissipatori di energia, le funi o i montanti. Mediante tale sistema si evitano quindi le interferenze che potrebbero insorgere a distanza di anni o in condizioni particolari a seguito, ad esempio, della crescita della vegetazione attorno alle funi inferiori di una barriera paramassi.

L'allertamento del sistema HelloMac
3. La disposizione del disco e delle funi di allertamento in acciaio del sistema HelloMac

Nella barriera paramassi, HelloMac viene installato in una posizione protetta sul lato di valle dei montanti. Da ogni dispositivo si diramano sottili funi di acciaio che vengono fissate solidalmente alla rete di intercettazione, secondo una determinata configurazione geometrica (Figura 3).

Nel caso di impatto di un masso che genera una deformazione dello schermo di intercettazione della barriera, il tensionamento di una o più funi viene rilevato dal sistema e genera l’allarme che viene notificato all’utente. Il ripristino è immediato attraverso la sostituzione dei componenti meccanici danneggiati.

Negli interventi di rafforzamento corticale, le caratteristiche costruttive e gli otto sensori di cui dispone ogni singolo dispositivo permettono di strumentare un’area molto ampia, che è possibile estendere a 360° rispetto al punto di installazione (solitamente in corrispondenza di un ancoraggio).

In questo caso, si possono scegliere le soglie di deformazione in funzione della rete e delle caratteristiche del sito. Inoltre, grazie agli otto sensori, è possibile implementare molteplici combinazioni di allarme, che l’utente può impostare secondo le specifiche necessità.

Il concentratore HUBIR del sistema HelloMac
4. Lo schema di attivazione di semafori e cartelli di segnalazione tramite il concentratore HUBIR del sistema HelloMac

Il sistema di allertamento HelloMac si compone di un certo numero di dispositivi che trasmettono i dati via radio, senza la necessità, dunque, di una copertura di rete, ad un concentratore posto nel raggio di qualche chilometro, in una zona più sicura rispetto ai sensori.

È poi il concentratore Hubir che si occupa di inoltrare dati e allarmi secondo i canali di comunicazione previsti (GPRS/UMTS, satellite, ecc.) per mezzo di protocolli standard (FTP, SFTP) o specifici.

I dati possono poi essere raccolti in un server per la loro gestione e/o diffusione secondo le modalità di attuazione richieste (SMS, e-mail, ecc.). Hubir può anche attivare automaticamente sirene, semafori o pannelli di allarme, in modo da segnalare immediatamente lo stato di pericolo agli utenti in transito su un’infrastruttura posta a valle dell’opera di protezione (Figura 4 sopra).

Il sistema HelloMac è gestibile mediante un’apposita piattaforma online (Figura 5) o app dedicata (Figura 6) che consente la visualizzazione della posizione e dello stato, e la gestione degli allarmi. Esso ha due modalità di trasmissione dati:

  • stato normale;
  • stato di allarme.

  • HelloMac su apposita piattaforma
    5 HelloMac su apposita piattaforma
    5. La visualizzazione di HelloMac su apposita piattaforma: sono visualizzati i dati di riepilogo giornaliero in stato normale
  • Le schermate da APP HelloMac
    6 Le schermate da APP HelloMac
    6. Le schermate da APP HelloMac, mostranti la schermata principale, la geolocalizzazione con lo stato dei sensori e il log allarmi

Nello stato normale, una volta al giorno viene inviato un messaggio di “alive” a indicare il proprio corretto funzionamento.

All’attivazione dello stato di allarme viene continuamente inviato il messaggio di allerta sino al suo rientro o fino a che l’utente non visualizza il messaggio e conferma l’avvenuta lettura della notifica. In entrambi i casi il messaggio inviato contiene: identificativo dispositivo attivato, data, ora, stato dei sensori, stato di allarme, livello batterie, posizione GPS. Pertanto, in caso di allarme, si ha l’immediata identificazione della potenziale situazione di pericolo.

Con un sistema di questo genere è quindi possibile provvedere prontamente al controllo e alla manutenzione delle opere che sono state sollecitate in maniera anche marginale, ma che potrebbero non essere in grado di sopportare ulteriori sollecitazioni, mantenendo un adeguato livello di sicurezza dell’infrastruttura.

Sono state già effettuate alcune installazioni sia per il controllo di barriere paramassi (Figura 7) che su reti in aderenza; inoltre il sistema è integrabile con ulteriore sensoristica di monitoraggio geotecnico (fessurimetri, inclinometri, …) che può essere gestita nell’ambito della stessa piattaforma di gestione e visualizzazione dati.

HelloMac su barriera paramassi
7. L’installazione di HelloMac su barriera paramassi

Nel 2022, il sistema HelloMac è stato implementato su un costone roccioso sull’isola di Ponza (LT). L’intervento di mitigazione del rischio da caduta massi si è reso necessario a seguito di diversi crolli di blocchi rocciosi verificatisi tra il 2017 e il 2020, che hanno interessato l’area di Cala Fonte.

L’intervento di consolidamento del costone roccioso è consistito nell’installazione del geocomposito RECS Met Inox, di pannelli in fune di acciaio tipo HEA e nella realizzazione di chiodature con barre di acciaio.

Oltre ciò, è stato implementato un sistema in grado di rilevare eventuali deformazioni dell’intervento realizzato, quale segnale di un peggioramento delle condizioni di stabilità del fronte roccioso.

Al tal fine è stato scelto il sistema HelloMac, che ha permesso di monitorare l’intera superficie dell’ammasso roccioso interessato dall’intervento (Figura 8). Inoltre, grazie all’architettura della piattaforma di gestione e visualizzazione dati, è stato possibile integrare all’interno del sistema HelloMac anche i dati provenienti da un fessurimetro installato in corrispondenza di una superficie potenziale di rottura.

HelloMac su rafforzamento corticale
8. HelloMac su rafforzamento corticale con pannelli in fune d’acciaio e geocomposito RECS Met Inox (rete metallica a doppia torsione plasticata e rete metallica Inox a maglia fine) a Cala Fonte nell’isola di Ponza

Dati tecnici

  • Stazione Appaltante: Comune di Ponza (LT)
  • Progetto definitivo ed esecutivo: Arch. Giovanni Calenzo e Dott. Geol. Sergio Cavelli
  • Esecutori dei Lavori: Teknimond Srl
  • Data di ultimazione: Gennaio 2022

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