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Approcci innovativi per la gestione del rischio nelle gallerie stradali esistenti: MIRET

La metodologia MIRET per la classificazione, la gestione del rischio e il monitoraggio delle gallerie sulla rete stradale

Software Miret per galleria

(1) Federico Foria, Responsabile del Dipartimento Geotecnica, Geologia e Idraulica e del Dipartimento Ricerca e Sviluppo di ETS Srl

(2) Mario Calicchio, Ingegnere delle Infrastrutture nel Dipartimento Ricerca e Sviluppo di ETS Srl

(3) Federica Caldoso, Ingegnere Strutturista nel Dipartimento Strutture e Infrastrutture di ETS Srl

(4) Giulia Grossi, Ingegnere Geotecnico nel Dipartimento Geotecnica, Geologia e Idraulica di ETS Srl

(5) Gabriele Miceli, CEO di ETS Srl

 

Nell’attuale contesto nazionale, si affaccia una sfida innovativa: la gestione delle gallerie esistenti, con particolare attenzione alla loro interazione con il territorio circostante e alla pianificazione accurata delle risorse disponibili. In tale panorama, le gallerie stradali emergono come uno dei punti critici, richiedendo una gestione integrata che consideri aspetti cruciali come ispezione, manutenzione, pianificazione e monitoraggio.

In questo contesto ETS, Società di ingegneria civile che opera nel settore delle infrastrutture con una forte spinta sull’innovazione, ha sviluppato nel Dipartimento di R&S una metodologia per la Gestione e l’Identificazione del Rischio delle Gallerie Esistenti (MIRET) e un innovativo sistema di rilievo Mobile Mapping denominato ARCHITA.

1. Il puzzle-chart della metodologia e delle milestone del MIRET

MIRET è un metodo per la gestione del rischio, applicabile alle gallerie esistenti, basato sulla digitalizzazione e l’integrazione dei dati ottenuti dalle ispezioni, capace di restituire diagnosi e valutazione del rischio trasparenti e affidabili. L’utilizzo di algoritmi basati sull’ Intelligenza Artificiale (IA) permette di automatizzare e velocizzare il processo di pre-rilevamento delle anomalie, validate poi dal Tecnico specialista, consentendo di effettuare l’analisi di vulnerabilità dell’opera.

Il rilevamento multidimensionale viene effettuato tramite ARCHITA, un innovativo sistema Mobile Mapping, equipaggiato di diversi strumenti, quali laser scanner, georadar, termocamere e fotografie ad alta definizione. L’acquisizione dei dati avviene con limitato disturbo della circolazione del traffico, in quanto il sistema permette di rilevare l’intera galleria a velocità sostenuta (i.e. 15-30 km/ora) con un unico passaggio. La ricostruzione di geometria e stato di consistenza della galleria avviene con dati più oggettivi, chiari e ripetibili.

La metodologia MIRET per la definizione delle classi di attenzione

La metodologia MIRET è stata impiegata per effettuare la valutazione della Classe di Attenzione su circa 25 km di gallerie stradali in base alle “Linee guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio delle gallerie esistenti” allegate al parere del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici n. 29/2022, espresso dall’Assemblea Generale in data 8 Aprile 2022.

2. Mezzo bimodale: ARCHITA

La Classe di Attenzione concorre, insieme al giudizio di un esperto, alla definizione di un ordine di priorità per l’approfondimento di indagini, verifiche e controlli nonché per la programmazione degli interventi manutentivi e strutturali necessari. Il procedimento si divide in quattro fasi: rilievo e ispezione, analisi di priorità e rischio, pianificazione e progettazione.

Rilievo e ispezione

Questa fase si concentra sull’acquisizione delle informazioni e prevede l’inquadramento, lo studio della documentazione storica, il rilievo e l’ispezione dell’opera. L’inquadramento dell’opera consiste in un’analisi di contesto e permette di osservare diversi aspetti, quali finalità, collocazione nel sistema viario, eventuale presenza di fattori esterni e dissesti. Lo studio della memoria documentale fornisce informazioni cruciali sull’opera in analisi, migliorando la precisione delle Classi di Attenzione.

In particolare, attraverso la documentazione di archivio e i dati open source, è possibile effettuare una vera e propria ricostruzione storica della vita dell’opera. Le informazioni raccolte alimentano quindi una scheda di censimento di Livello 0, divisa in due parti: una relativa ai dati d’inquadramento dell’opera e delle informazioni necessarie alla definizione delle Classi di Attenzione (Parte 1); e l’altra relativa ai dati necessari al corretto inquadramento della vulnerabilità al rischio della galleria (Parte 2).

Una volta reperite tutte le informazioni e le rilevanze, si procede con la fase ispettiva finalizzata al rilievo delle criticità superficiali e profonde dell’opera.

Il sistema Tunnel Scan installato su ARCHITA consente di ottenere una ricostruzione fotografica ad alta risoluzione del rivestimento della galleria, con un livello di precisione millimetrico tale da permettere la misurazione di fessure e difetti dovuti a fattori agenti come, ad esempio, alla presenza di acqua.

3. Acquisizione fotografica: ricostruzione fotografica

Le immagini acquisite sono riferite alla reale posizione chilometrica della galleria, permettendo, dunque, una precisa ubicazione delle difettosità riscontrate.

Analisi di priorità e rischio

In questi anni ETS ha creduto fortemente nello sviluppo di algoritmi basati sull’IA ed implementati sul software proprietario per il pre-rilevamento dei difetti legati alla presenza di acqua, quadri fessurativi e distacchi a partire dal rilievo fotografico per diverse tipologie di gallerie.

L’IA restituisce una mappa delle difettosità basata sulla probabilità di accadimento spaziale dell’anomalia, sia per le difettosità areali sia per quelle lineari. I difetti annotati vengono in seguito validati da un tecnico specialista, digitalizzati e catalogati nel medesimo ambiente software in modo da ottenere output che consentono di effettuare la valutazione della vulnerabilità superficiale e compilare le rispettive schede di difettosità di Livello 1.

La strumentazione GPR (Ground Penetrating Radar) installata su ARCHITA permette di mappare le difettosità profonde: con questa tipologia di indagine non solo è possibile rilevare la presenza di alterazioni del rivestimento e a tergo del rivestimento ma anche rilevare lo spessore residuale dello stesso.

4. Acquisizione fotografica: difettosità superficiale

Il confronto dei risultati delle acquisizioni effettuate con i due sistemi, può essere utile per verificare l’eventuale correlazione delle difettosità individuate e richiedere indagini di approfondimento pertinenti alla tipologia di problema.

Per la valutazione della Classe di Attenzione la galleria in analisi viene suddivisa in conci di 20 metri, per ciascuno dei quali viene redatta una scheda di difettosità di Livello 1 composta da tre categorie di difetti (relativi alla struttura, alla piattaforma stradale e agli elementi non strutturali ed impianti) che permette di indicare la presenza di fenomeni di degrado, sia in termini di intensità sia di estensione.

Pianificazione e progettazione

La Classe di Attenzione (Alta, Medio-Alta, Medio-Bassa, Bassa) può essere definita come una stima approssimata dei fattori di rischio che tiene conto di pericolosità, vulnerabilità ed esposizione ed è finalizzata alla definizione di un ordine di priorità.

Tale ordine di priorità, diviene strumento di supporto decisionale per definizione di approfondimenti mediante indagini, verifiche e controlli, nonché per la programmazione degli interventi manutentivi e strutturali necessari.

5. Acquisizione GPR: difettosità profonde
  • La definizione della classe di attenzione strutturale globale e geotecnica considera i principali parametri influenti sul comportamento strutturale dell’opera a livello globale e la sua interazione con l’ammasso di roccia o terreno al contorno;
  • la classe di attenzione locale corrisponde a condizioni, anche diffuse, di distacco di porzioni di rivestimento che possono interagire con la rete viaria ma che non comportano l’instabilità globale della struttura;
  • la definizione della classe di attenzione geologica associata al rischio frane tiene conto di alcuni specifici parametri che indicano il livello di coinvolgimento della struttura in eventuali fenomeni franosi, sia dal punto di vista spaziale che temporale;
  • nella definizione della classe di attenzione sismica si tiene in considerazione che un’opera in sotterraneo non è particolarmente sensibile a fenomeni simici ad eccezione degli imbocchi e in caso di interferenza con faglie attive;
  • la classe di attenzione idraulica analizza le cause e individua i parametri che influenzano potenziali fenomeni di allagamento dell’opera che ne pregiudichino la funzionalità e la sicurezza degli utenti e degli addetti;
  • la definizione di classe di attenzione stradale considera parametri relativi alle caratteristiche geometriche della galleria, al grado di efficienza del piano viabile e al suo processo di degrado nel tempo, e all’entità e composizione del traffico veicolare; nonché di parametri legati al funzionamento e gestione della rete stradale di appartenenza.
6. Approccio multilivello e relazioni tra i livelli di analisi

Questa fase prevede la combinazione delle Classi di Attenzione di tutti gli ambiti precedentemente elencati (ad eccezione dell’ambito idraulico) per fornire una Classe di Attenzione Complessiva in grado di restituire una valutazione d’insieme della galleria. In base alla Classe di Attenzione Complessiva ottenuta, autorità e gestori possono pianificazione le ispezioni periodiche, le ispezioni approfondite e l’installazione di sistemi di monitoraggio.

Conclusioni

Con ARCHITA e MIRET, Gestori, Tecnici, Esperti e Committenti possono integrare il proprio workflow in modo speditivo, semplificato, sistematico e affidabile, partendo dal censimento delle opere fino alla definizione delle Classi di Attenzione. L’approccio fornisce un notevole vantaggio, accelerando il processo di ispezione e agevolando una pianificazione efficace della manutenzione.

Ringraziamenti

Un ringraziamento al team ETS che ha lavorato su questo progetto: A. Musazzi, S. Pantaneschi, F. E. Panico ed E. Paltrinieri. Grazie M. Brichese e F. Filograsso per aver partecipato alla stesura del contributo. Un sentito ringraziamento ad Earthscience e Geodesis per il loro contributo quotidiano verso l’innovazione.

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