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PontiSicuri: la nuova soluzione

Da Harpaceas, la soluzione BIM Based per la gestione digitale della classificazione del rischio e la valutazione della sicurezza di ponti esistenti

sfondo harpa

Il tema della sostenibilità ambientale, economica e sociale è sempre più ricorrente nelle strategie di sviluppo di Governi e Organizzazioni internazionali. Il Recovery Fund, parte del Next generation EU, segue questa direzione configurandosi come nuovo strumento europeo per la ripresa.

Con particolare riferimento alla sostenibilità delle infrastrutture, in Italia è stato recentemente presentato il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), che individua le aree tematiche strutturali di intervento secondo sei missioni.

In particolare, la missione 3 “Infrastrutture per una mobilità sostenibile”, a cui vengono destinati circa 32 miliardi di Euro, ha tra gli obiettivi l’introduzione di sistemi digitali di monitoraggio da remoto per la sicurezza delle arterie stradali e conseguenti urgenti opere per la messa in sicurezza di arterie stradali, ponti e viadotti ammalorati.

Questa missione è coerente con le Linee Guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza e il monitoraggio di ponti esistenti, approvate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici il 6 Maggio 2020 e recepite dal DM n° 578 del 17/12/2020. L’adozione delle Linee Guida da parte dei Gestori è importante anche qualora si verificassero incidenti per evitare eventuali problemi in ambito penale.

Harpaceas
1. Un ponte esistente in calcestruzzo armato

Per garantire lo sviluppo di questo approccio strategico e il raggiungimento dei risultati nei tempi prestabiliti, è necessario dotarsi di metodi e strumenti digitali idonei, come il Building Information Modeling (BIM) e i software BIM oriented.

Grazie a un progetto di ricerca scientifica con il Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell’Università di Pisa, Harpaceas (https://harpaceas.it/sicurezza-dei-ponti-esistenti-in-italia-la-sostenibilita-passa-anche-dal-bim/) ha finalizzato l’utilizzo di software standard quali Tekla Structures, Trimble Connect e Trimble Quadri, inclusi nella nuova soluzione PontiSicuri, al fine di consentire la gestione digitale della classificazione del rischio e la valutazione della sicurezza di ponti esistenti in Italia in conformità con le nuove Linee Guida.

Linee Guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza e il monitoraggio di ponti esistenti

Lo scorso 6 Maggio 2020, l’Assemblea Generale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici ha approvato le Linee Guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza e il monitoraggio di ponti esistenti predisposte da un gruppo di lavoro istituito appositamente presso lo stesso Consiglio Superiore dando seguito a quanto previsto dal DL 109/2018, il cosiddetto Decreto Genova.

Tali Linee Guida sono state successivamente recepite dal DM n° 578 del 17/12/2020. La redazione di questo documento si è resa necessaria per vari motivi.

La mole di ponti e viadotti esistenti in Italia raggiunge attualmente numeri molto elevati; la maggior parte di queste opere si trova in uno stato di degrado importante, conseguenza della difficoltà di valutazione del loro stato di rischio senza una corretta organizzazione di risorse umane ed economiche e pianificazione temporale.

Per tutti questi motivi, quindi, il Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici ha deciso di istituire nel 2019 una Commissione dedicata alla redazione di una procedura standard da applicare sul territorio italiano per la gestione del rischio dei ponti esistenti, che comprendesse l’attribuzione della classe di attenzione, la valutazione della sicurezza e il monitoraggio di queste opere.

L’inizializzazione e lo sviluppo del sistema di monitoraggio dinamico possono essere definiti anche utilizzando il BIM, così come incentivato dal DL 76/2020 (cosiddetto DL Semplificazioni), art. 49, comma 4.

  • Ponti
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    2. Lo stato di degrado dei ponti esistenti in Italia
  • calcestruzzo armato
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    3. Il modello BIM realizzato con Tekla Structures di un dettaglio di ponte esistente in calcestruzzo armato

PontiSicuri: lo sviluppo di sistemi BIM per i ponti esistenti

Nell’ambito della valutazione dei ponti esistenti e in conformità con le Linee Guida, la nuova soluzione PontiSicuri propone un approccio digitale orientato al BIM con lo scopo di assicurare una gestione efficace per la razionalizzazione delle informazioni storiche sui materiali, una gestione efficace per la collaborazione ispettiva/manutentiva, una banca dati documentale e cronologica unica, una base dati adatta alla predisposizione per estrazione dei modelli di calcolo necessari, l’integrazione con l’ACDat del Gestore dell’opera, la disponibilità comparativa dei dati di rilievo, un modello 3D navigabile per integrazione in real time in cantiere.

In accordo con le richieste delle Linee Guida, la procedura BIM digitale proposta da PontiSicuri è costituita dalle seguenti attività:

  • modellazione BIM;
  • classificazione degli oggetti e schemi WBS (Work Breakdown Structure);
  • completamento e condivisione dei dati su piattaforma collaborativa;
  • predisposizione per l’analisi FEM (Analisi agli Elementi Finiti).

La soluzione PontiSicuri si compone di software BIM ottimizzati per i rispettivi campi di impiego e supporta gli attori coinvolti nella gestione delle suddette macro-aree di lavoro, grazie al connubio ed all’azione sinergica degli applicativi di seguito descritti.

L’acquisizione e l’archiviazione della conoscenza

Il Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale e il Dipartimento di Informatica dell’Università di Pisa hanno sviluppato – e mettono a disposizione gratuitamente – la webapp PT3, finalizzata alla raccolta di dati ispettivi per l’attribuzione della classe di attenzione delle opere pubbliche infrastrutturali.

PT3 si configura come uno strumento fondamentale poiché digitalizza le schede ispettive e calcola in modo dinamico e interattivo la categoria di attenzione, indirizzando gli operatori nell’ambito dei processi descritti dalle Linee Guida.

PontiSicuri, infatti, annovera tra le molteplici funzionalità anche la possibilità di recepire, condividere e archiviare tutta la documentazione tecnica prodotta nell’ambito dell’utilizzo di PT3 durante la fase ispettiva preliminare, grazie alla piattaforma collaborativa Trimble Connect.

Monitoraggio
4. Un ponte fluviale esistente in c.a.

La determinazione della classe di attenzione

L’incaricato della modellazione BIM e dei relativi calcoli strutturali/geotecnici può essere individuato all’interno o esterno dell’Ente gestore dell’opera.

Al fine di massimizzare i vantaggi ottenibili dalla progettazione in BIM, l’esperto scelto deve disporre fin dall’inizio, per tutte le fasi del lavoro, della strumentazione software adatta ad una gestione totalmente in BIM.

All’interno di questa logica, si predilige l’approccio openBIM; in questo modo, il Professionista potrà usare lo strumento che ritiene migliore in ogni specifico ambito, arrivando a rispondere alle richieste del Committente in maniera equivalente con piattaforme differenti.

La modellazione BIM, la classificazione degli oggetti e lo schema WBS (Work Breakdown Structure)

Il primo obiettivo della modellazione è la redazione di un modello BIM strutturale dello stato di fatto.

Uno dei componenti che costituiscono la soluzione PontiSicuri è Tekla Structures, software di BIM Authoring leader al mondo per la progettazione costruttiva di strutture in acciaio, in calcestruzzo armato prefabbricato e gettato in opera, prodotto da Trimble Solutions, Società finlandese del Gruppo Trimble Inc..

Grazie a una gestione totalmente parametrica del modello e a una molteplicità di metadati attribuibili agli oggetti, permette una completa personalizzazione del progetto.

Tekla Structures, inoltre, è in grado di gestire il modello in coordinate georeferenziate. Tali dati sono sincronizzati in tempo reale nel CDE (ACDat) della commessa.

BIM
5. La classificazione degli oggetti del modello BIM strutturale in Tekla Structures

L’estensione Bridge Creator, inoltre, offre agli operatori della progettazione strumenti specialistici per la modellazione di differenti tipologie di ponti. Inoltre, il plugin WBS Controller, appositamente sviluppato da Harpaceas, permette l’associazione e la gestione degli schemi WBS al modello.

Tekla Structures è dotato di link diretti con diversi software FEM, quali Midas Gen, Midas Civil, ModeSt e SAP2000. In alternativa, Tekla Structures supporta il trasferimento delle informazioni di calcolo in formato IFC verso qualsiasi software di calcolo strutturale.

Il completamento e la condivisione dei dati su piattaforma collaborativa

La condivisione delle informazioni è un aspetto cruciale durante l’intero ciclo vita di un’opera. La pluralità di soggetti coinvolti, variegati per disciplina e tipologia di attività, rende questa operazione molto delicata. Il flusso di lavoro BIM si basa su capisaldi quali la collaborazione e l’interoperabilità. Entrambi sono ampiamente garantiti dalle attuali tecnologie e dall’avanzare della digitalizzazione.

La collaborazione di progetto nasce dall’utilizzo di fonti uniche per condividere, gestire, validare e archiviare tutti i dati così come avviene all’interno dell’Ambiente di Condivisione dei Dati.

Per gli aspetti puramente strutturali del progetto, la soluzione PontiSicuri adotta la piattaforma Trimble Connect, a cui è possibile affiancare il Document Controller sviluppato da Harpaceas per la gestione di documenti e link associati agli oggetti BIM e il recupero della classificazione degli oggetti.

Configurandosi come CDE della commessa, gli stakeholder coinvolti troveranno in Trimble Connect tutte le informazioni necessarie e disponibili sul progetto; potranno accedere tramite un collegamento web autorizzato alla piattaforma con lo scopo di poterla considerare come banca dati attendibile e univoca dei processi di verifica, riverifica, controllo, mantenimento ecc..

  • Tekla Structures
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    6. Il modello BIM di un ponte realizzato con Tekla Structures
  • Trimble
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    7. La collaborazione interdisciplinare con Trimble Connect

L’utilizzo del CDE non è mai limitato alla fase di redazione del modello; è possibile infatti (e fortemente auspicato) utilizzarlo per le successive fasi delle attività. In questo modo, diventerà un repository storico/documentale per le attività di sopralluogo previste in cantiere e/o riclassificazioni o adeguamento strutturale.

Con lo sviluppo del BIM applicato alle varie discipline, il corretto posizionamento dell’opera diventa una necessità in quanto lo scambio dati tra i vari operatori è indispensabile per un corretto coordinamento di progetto.

Nell’ottica quindi di facilitare il lavoro di tutti, può essere necessaria la gestione della georeferenziazione, effettuata in PontiSicuri utilizzando la piattaforma Trimble Quadri.

L’analisi FEM (analisi agli elementi finiti)

Quando le fasi di modellazione BIM e completamento e condivisione dei dati su piattaforma collaborativa saranno completate, si potrà passare alla fase di Analisi agli Elementi Finiti (FEM). Per svolgere questa analisi saranno disponibili diverse opzioni (link diretti o IFC) per il trasferimento dei dati al software di calcolo utilizzato.

Conseguentemente alla valutazione dello stato di fatto e l’eventuale progettazione degli interventi, l’opera potrà quindi essere riclassificata e sottoposta a monitoraggio continuo. Questo renderà possibile la continua alternanza controllo/intervento, quando necessario. 

Conclusioni

L’attribuzione della classe di attenzione del rischio si inquadra in un approccio generale multilivello che dal semplice censimento delle opere d’arte arriva alla determinazione di una classe di attenzione sulla base della quale si perverrà, nei casi previsti dalle nuove Linee Guida, alla verifica di sicurezza.

  • Decreto Genova
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    8. La visualizzazione del modello BIM on field
  • Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici
    9 harpa
    9. Il modello BIM del ponte sulla S.P. 17 a Beverino (SP) realizzato da Fabrica Società Cooperativa

Nel contesto attuale di avanzato sviluppo tecnologico è importante affiancare al suddetto processo delle soluzioni software che ottimizzino da un lato la creazione e la gestione dei modelli e dall’altro le operazioni di comunicazione e interscambio.

La soluzione PontiSicuri, caratterizzata da applicativi che possono fungere da valido supporto alle diverse attività che compongono il flusso di lavoro descritto dalle Linee Guida, può accompagnare gli attori coinvolti in questo processo nel percorso di attribuzione della classe di attenzione e valutazione della sicurezza del patrimonio infrastrutturale nazionale.

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