La progressiva applicazione a tutte le reti stradali e autostradali, a partire dal 2021, delle Linee Guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza e il monitoraggio dei ponti esistenti, delle analoghe Linee Guida relative alle gallerie, delle correlate istruzioni operative emanate da ANSFISA nonché dei successivi aggiornamenti a carattere normativo, sta producendo una domanda crescente di sistemi di monitoraggio strutturale. I programmi futuri di investimento, anche provenienti dal PNRR, produrranno ulteriori espansioni di tale domanda.
Una prima considerazione si può riferire al fatto che la domanda attuale riguarda principalmente l’installazione di sistemi strumentali per il monitoraggio strutturale permanente della risposta statica e dinamica dei ponti ma ci si deve aspettare che quanto prima, oltre a rivolgersi ad altre tipologie di manufatti, si registri anche una consistente domanda di formazione del personale addetto alla gestione dei sistemi nonché di manutenzione ed estensione degli stessi e di consulenza per l’interpretazione dei dati che coinvolgerà tanto il settore del software specialistico quanto quello dell’ingegneria strutturale.
Il soddisfacimento delle esigenze provenienti dal mercato richiede fin d’ora attenzione da parte degli istituti di formazione, in primo luogo delle Università.
È importante sottolineare, a questo proposito, che il contesto del monitoraggio strutturale è ampiamente interdisciplinare e la formazione di Tecnici esperti nella gestione e nell’utilizzazione dei sistemi di monitoraggio comporta il superamento delle tradizionali barriere tra le diverse discipline tecnico-scientifiche coinvolte.
Le Linee Guida UNI/TR 11634 avevano dedicato particolare attenzione all’aspetto della interdisciplinarietà, individuando una pluralità di figure professionali da coinvolgere nel processo di concezione, progettazione e gestione dei sistemi di monitoraggio e avevano fornito indicazioni, in linea con le conoscenze dell’epoca, per lo sviluppo delle fasi principali del processo.
Una seconda considerazione concerne la fase di analisi e di interpretazione dei dati. In prima istanza, i sistemi di monitoraggio vengono dedicati al rilevamento di soglie di attenzione/allarme definite in base a risultati di simulazioni compiute su modelli numerici, eventualmente tarati sulle osservazioni, della struttura oggetto del monitoraggio.
Ciò rappresenta un caso di indubbia utilità nella gestione del rischio connesso al degrado strutturale, soprattutto in presenza di fenomenologie note e di cui è accertata o prevedibile la presenza in una determinata struttura.
Tuttavia, la disponibilità di estese serie di dati strumentali nel dominio spazio-tempo, rappresentativi della risposta statica e dinamica e delle azioni ambientali o derivanti dall’uso, fornisce una importante fonte di informazioni utili a costruire una conoscenza aggiornata dello stato di condizione (non necessariamente della sicurezza) di un manufatto.
Gli algoritmi disponibili per la cosiddetta “damage detection”, di varia natura e complessità ma comunque basati sulla costruzione di un modello comportamentale di riferimento e di un modello predittivo, comportano un periodo di osservazione iniziale piò o meno lungo in cui si possa ritenere lo stato della struttura invariato ed inoltre si differenziano per il livello minimo di danneggiamento che possono rilevare e per il tempo di osservazione necessario ad effettuare il rilevamento, successivamente al raggiungimento del livello minimo di danneggiamento nella struttura.
L’abilità di localizzare compiutamente il danno, di rilevare l’eventuale presenza di danni multipli e di correlare le caratteristiche della risposta con le azioni che la provocano sono ulteriori aspetti che differenziano tra loro i diversi algoritmi.
Negli ultimi 20-25 anni, sono stati dedicati imponenti sforzi di ricerca in questo settore. Ad esempio, un recente lavoro (J.M.G. Payaval, D.K. Kim – “Image-based structural health monitoring: a systematic review”, Appl. Sci, 2023, 13, 968) ha selezionato 1.480 pubblicazioni concernenti il monitoraggio strutturale, apparse sulle principali riviste internazionali tra il 2001 e il 2022. Nonostante questo sforzo, al momento pochissimi approcci possono essere considerati validati dall’esperienza e applicabili in senso generale.
Per quanto sopra detto, il dispiegamento di programmi di monitoraggio strutturale come strumento di gestione delle opere e di contenimento dei rischi conseguenti al loro degrado, per cause ambientali o antropiche, richiede un’adeguata consapevolezza del tipo di informazione che i sistemi di monitoraggio possono fornire, dei tempi e dell’impegno che sono necessari per ottenerle.
Un’ultima considerazione riguarda lo sviluppo tecnologico in materia di sensoristica e di metodologie di rilevamento dei parametri significativi del comportamento strutturale e delle azioni.
Lo sviluppo di piattaforme multisensoriali con tecnologia MEMS per il rilevamento a contatto delle grandezze fisiche che caratterizzano la risposta strutturale è stato negli ultimi anni assai rilevante, mettendo a disposizione dei sistemi di monitoraggio componenti di costo contenuto e di grande affidabilità e accuratezza.
L’evoluzione delle tecnologie sensoristiche più classiche, tradizionali o a fibra ottica è comunque costante e produce componenti attuali di frequente ed efficace impiego per il rilevamento, oltreché di grandezze meccaniche, di parametri fisico-chimici e ambientali.
Altre tipologie di sensori sono state inoltre rese disponibili per lo studio nel tempo di altre fenomenologie, come l’emissione acustica, e sono inoltre state sviluppate e applicate tecnologie satellitari con sensori a contatto (GPS) e remoti (SAR).
Altre metodologie assai recenti, e peraltro ancora in corso di sviluppo, sono quelle basate sul processo delle immagini digitali acquisite da telecamere o strumentazione laser, fisse o robotizzate.
Le informazioni ottenibili con tali metodologie sono assai varie, da quelle relative al traffico, agli spostamenti relativi tra parti del manufatto, allo stato delle condizioni ambientali e all’esame dei difetti superficiali e della loro evoluzione nel tempo. Lo sviluppo di tali metodologie potrebbe rappresentare in un futuro non lontano un’evoluzione significativa dei sistemi di monitoraggio.
Per quanto sopra esposto, il CT021/GL 08 – Monitoraggio strutturale sta avviando una revisione delle Linee Guida 11634:2016, coinvolgendo i principali Stakeholder e raccordandosi alle iniziative intraprese in ambito comunitario da altri soggetti.
Per la foto in primo piano, photo credit: Andrea Botto
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