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Supporto a Decisioni (DSS) per la gestione e la manutenzione stradale – seconda parte

Metodi e tecnologie per la gestione e per la riduzione del rischio sismico delle grandi infrastrutture viarie

In questa seconda parte dello studio (si veda la prima http://online.stradeeautostrade.it/infrastrutture/ponti-e-viadotti/2016-12-15/supporto-a-decisioni-dss-per-la-gestione-e-la-manutenzione-stradale-prima-parte-56383/) viene trattata la strategia di controllo semiattivo basata sull’uso di un sistema di Early Warning sismico. Nell’ambito del Programma Operativo Nazionale 2007-2013 Ricerca e Competitività, finanziato dal MIUR, è stato sviluppato il Progetto STRIT – Strumenti e Tecnologie per la gestione del Rischio delle Infrastrutture di Trasporto che, coordinato da STRESS Scarl, ha coinvolto numerosi Partner industriali ed accademici in attività di ricerca industriale e sviluppo sperimentale finalizzate alla definizione di nuovi strumenti per la gestione della manutenzione, per la messa in sicurezza in tempo reale e per la gestione delle emergenze delle opere infrastrutturali. I Partner di progetto, oltre al Coordinatore STRESS Scarl e alla sua compagine consortile, sono stati l’Università di Napoli Federico II, l’Università della Calabria, AMRA Scarl, Boviar Srl, Eucentre, Diagnosis Srl, L&R Srl, Dismat Srl.

Le tematiche sono state affrontate in un’ottica multi-scala:

  • per singole infrastrutture (ponti, gallerie e opere geotecniche), sviluppando strumenti per la valutazione e la riduzione dei rischi e della vulnerabilità, per il monitoraggio continuo, per la programmazione della manutenzione e la gestione della sicurezza;
  • a livello di rete infrastrutturale, analizzando gli aspetti legati alla valutazione e gestione dei rischi dell’intera rete infrastrutturale;
  • attraverso lo sviluppo di linee di ricerca autonome che hanno riguardato:
  1. la valutazione della vulnerabilità delle grandi infrastrutture viarie, attraverso la caratterizzazione delle possibili azioni sulle infrastrutture e lo sviluppo di tecniche per la conoscenza delle singole infrastrutture;
  2. lo sviluppo di metodi e tecnologie di riduzione del rischio delle grandi infrastrutture viarie, che prevedono l’uso di tecniche tradizionali o innovative quali ad esempio: calcestruzzi ad alte prestazioni, barre in FRP, LMF, strategie di controllo passivo, isolamento, ottimizzazione dei sistemi di rivestimento delle gallerie, ecc.;
  3. l’impiego di tecniche di monitoraggio avanzate che consentano l’acquisizione real-time di grandezze statiche e dinamiche, basate su sensoristica e algoritmi di controllo a basso costo e basso consumo;
  4. la gestione in tempo reale del rischio sismico delle grandi infrastrutture e gestione dell’emergenza basate su sistemi Early Warning Sismico.

  • Il ponte d’Arcole a Parigi
    Il ponte d’Arcole a Parigi
    Il ponte d’Arcole a Parigi
  • Il profilo longitudinale del viadotto
    Il profilo longitudinale del viadotto
    Il profilo longitudinale del viadotto
  • La sezione trasversale delle pile 1, 2 e 5
    La sezione trasversale delle pile 1, 2 e 5
    La sezione trasversale delle pile 1, 2 e 5
  • La sezione trasversale delle 3 e 4
    La sezione trasversale delle 3 e 4
    La sezione trasversale delle 3 e 4
  • Le caratteristiche dei materiali
    Le caratteristiche dei materiali
    Le caratteristiche dei materiali
  • Il set di accelerogrammi utilizzati per le verifiche allo SLV
    Il set di accelerogrammi utilizzati per le verifiche allo SLV
    Il set di accelerogrammi utilizzati per le verifiche allo SLV
  • I periodi di vibrazione e di massa partecipante
    I periodi di vibrazione e di massa partecipante
    I periodi di vibrazione e di massa partecipante
  • Lo schema di installazione dei dissipatori MR e degli isolatori FPS tra impalcato e pila
    Lo schema di installazione dei dissipatori MR e degli isolatori FPS tra impalcato e pila
    Lo schema di installazione dei dissipatori MR e degli isolatori FPS tra impalcato e pila
  • La disposizione dei due tipi di dissipatori magnetoreologici MR1 e MR2
    La disposizione dei due tipi di dissipatori magnetoreologici MR1 e MR2
    La disposizione dei due tipi di dissipatori magnetoreologici MR1 e MR2
  • Il confronto Capacità-Domanda in termini di momento flettente in condizioni pre e post-intervento di adeguamento, alla base delle pile
    Il confronto Capacità-Domanda in termini di momento flettente in condizioni pre e post-intervento di adeguamento, alla base delle pile
    Il confronto Capacità-Domanda in termini di momento flettente in condizioni pre e post-intervento di adeguamento, alla base delle pile
  • Il confronto Capacità-Domanda in termini di taglio in condizioni pre e post-intervento di adeguamento, alla base delle pile
    Il confronto Capacità-Domanda in termini di taglio in condizioni pre e post-intervento di adeguamento, alla base delle pile
    Il confronto Capacità-Domanda in termini di taglio in condizioni pre e post-intervento di adeguamento, alla base delle pile

I diversi Partner del progetto, per dimostrare sul campo la validità dei risultati della ricerca, hanno sviluppato degli interventi dimostratori integrati che hanno riguardato un sistema infrastrutturale reale o delle prove sperimentali in laboratorio su modelli in scala. Il presente lavoro riguarda la verifica dell’applicabilità e dell’efficacia di un sistema di protezione strutturale semi-attivo integrato ad un sistema di Early Warning Sismico. L’attività di ricerca è stata condotta dal Prof. Ing. Giuseppe Maddaloni dell’Università degli Studi del Sannio di Benevento, dal Prof. Ing. Nicola Caterino e dall’Ing. Iolanda Nuzzo dell’Università degli Studi di Napoli Parthenope, tutti coinvolti nelle attività di progetto da AMRA Scarl. I sistemi di isolamento “Friction Pendulum System” e i dissipatori magnetoreologici (MR) per i ponti stradali e autostradali Lo stato dell’arte distingue differenti sistemi di controllo strutturale: passivo, attivo, semi-attivo e ibrido. Mentre nei sistemi passivi la protezione viene attivata direttamente dalla deformazione strutturale indotta dall’evento sismico, gli altri sistemi di controllo hanno bisogno di fonti di energia esterne, di entità più o meno ingente, per essere attivati. Nei sistemi di controllo attivo, il miglioramento della risposta strutturale si ottiene applicando sulla struttura un sistema di forze esterne che oltre a richiedere un’ingente quantità di energia, necessitano di un complicato sistema di calcolo per elaborare l’algoritmo che stabilisca l’entità della forza da generare in funzione della domanda sismica.

Il controllo semi-attivo, invece, consiste in un sistema intermedio tra quello attivo e quello passivo, in quanto attuato mediante l’utilizzo di dispositivi passivi ma intelligenti, capaci cioè di variare le proprie caratteristiche in funzione dell’evento sismico. Come per il controllo attivo, ha bisogno di una quantità di energia esterna per poter essere attuato, ma in misura più contenuta. Studi recenti e molto innovativi nel campo dell’ingegneria sismica hanno dimostrato le grandi potenzialità della strategia di controllo semi-attiva, in particolare quando usata in combinazione con un Sistema di Early Warning Sismico (SEWS). I SEWS consentono di anticipare informazioni relative a un terremoto in arrivo, alcuni secondi prima che lo stesso si verifichi in un determinato sito. I SEWS, che inizialmente erano uno strumento per lanciare l’allarme e consentire rapidi interventi di soccorso in caso di evento sismico, oggi permettono di ottenere, con una decina di secondi di anticipo, importanti informazioni caratterizzanti l’onda sismica in arrivo al sito, quali PGA (Peak Ground Acceleration) e PGV (Peak Ground Velocity). Nota l’intensità dell’evento sismico in ingresso, fornita da un SEWS è possibile tarare ad hoc, per quel particolare terremoto, le caratteristiche meccaniche dei dispositivi semi-attivi installati sulla struttura. In questo lavoro si descrive la tecnica di controllo semi-attivo implementata dimostrando l’efficacia dell’uso della PGA, fornita da una rete SEWS, dell’imminente terremoto, per ottimizzare la risposta sismica di un viadotto esistente, isolato mediante l’utilizzo di “Friction Pendulum System” (FPS) e di dispositivi di dissipazione semi attiva basata sull’uso di fluidi magnetoreologici (MR).