La digitalizzazione e l’automazione per la gestione dei ponti attraverso un sistema organizzato è il tema centrale del nuovo progetto di ricerca promosso dall’Università di Padova, con sostegno europeo e approvazione regionale, al quale Contec Ingegneria partecipa come partner con le proprie competenze ed esperienze nella progettazione infrastrutturale viaria.

Riportando quanto descritto dagli atti presentati per l’approvazione, il progetto iBrIDS è un’iniziativa di ricerca che prevede di creare una metodologia innovativa per la gestione di ponti e viadotti esistenti, intervenendo, in un contesto digitale e automatizzato, nell’integrazione bidirezionale delle informazioni di tipo geometrico, materico, prestazionale e strutturale con le condizioni di degrado dei manufatti e la sensoristica attiva.
Tale integrazione rientra nell’ottica di salvaguardia dei cittadini e di sostenibilità economica e ambientale per l’Amministrazione Pubblica.

iBriDS integra differenti settori scientifici con l’obiettivo di costruire centri di ricerca di cui l’Università di Padova rappresenta un capofila. Tale approccio è un passaggio obbligato per una gestione completa di ponti secondo gli indirizzi di Industria 4.0 e Agenda 2030, garantendo un accesso digitale agli interventi di manutenzione per la filiera delle costruzioni a essa legata.

Il progetto prevede di stimolare il comparto infrastrutturale a partire dalla sistematizzazione coerente nella gestione di ponti, costruendo un sistema informativo intelligente rivolto alle amministrazioni per la raccolta, la gestione, l’elaborazione dei dati raccolti, specificando il know-how veneto delle aziende e concorrendo così alla definizione di una Smart City in grado di ottimizzare le decisioni sugli interventi delle opere infrastrutturali.

Il fabbisogno del contesto nella digitalizzazione e automazione per i ponti

Secondo i dati territoriali, i manufatti veneti risultano pari a 6100 unità, 3814 ponti e viadotti e 2300 opere di attraversamento minori. Anche in riferimento alla notevole quantità, la gestione e la conseguente decisione di manutenzione ordinaria e straordinaria o di interventi statici, rappresenta un’attività onerosa in termini di tempo e di risorse. Qualora prese in considerazione singolarmente, queste attività rappresentano un grado di complessità implicito, dovuto da:
1. la complessità di accesso ai manufatti per la vigilanza e l’ispezione;
2. la variabilità di soluzioni costruttive e tecnologico-strutturali;
3. la difficile conoscenza dei manufatti in termini di progetto in riferimento al periodo di progettazione;
4. la difficoltà di interpretazione dei risultati del monitoraggio tramite sensoristica in riferimento allo schema strutturale, con forti ricadute circa la professionalità necessarie in questa fase.

Il modello di gestione e monitoraggio deve quindi essere in grado di semplificare le procedure per mezzo di strumenti digitali, in un’ottica di risparmio delle risorse di intervento e di salvaguardia ambientale, attraverso:
1. rilievi digitali accurati, i disegni as-built e le specifiche di progetto;
2. la loro organizzazione all’interno di modelli BIM (Building Information Modeling – specifici per ponti), capaci di supportare la descrizione puntuale dei degradi e la progettazione degli interventi, e di abilitare simulazioni sismiche, geotecniche e fluidodinamiche anche nell’ottica dell’aumento dei flussi per il cambiamento climatico;
3. l’utilizzo di sensoristica avanzata per le valutazioni di criticità strutturali;
4. il caricamento delle informazioni all’interno di un Bridge Management System (BrMS) per la predizione delle problematiche e degli interventi, anche attraverso strumenti di Machine Learning.

Lo schema così impostato permette di intervenire trasversalmente e in maniera pluridisciplinare sulle due traiettorie tematiche “Edifici e città intelligenti e sostenibili” e “Benessere della persona e sostenibilità degli ambienti di vita” ai sensi del RIS3 Sustainable Living.

Gli obiettivi del progetto

Nel complesso, il progetto ha come obiettivo la definizione di un processo per la gestione intelligente delle attività di manutenzione di ponti e viadotti. Per raggiungere questo obiettivo occorre mettere a sistema la migliore impostazione in 3 categorie di ricerca differenti:
1) la tecnica della costruzioni, per la stabilità statica e dinamica delle strutture, eventualmente soggette non solo al carico stradale/ferroviario ma anche alle crescenti sollecitazioni a seguito del cambiamento climatico;
2) il rilievo digitale e la digitalizzazione delle infrastrutture in ambiente BIM;
3) la gestione delle informazioni derivate dalla sensoristica in ottica IoT riguardo il passaggio dei mezzi, eventuali cedimenti strutturali, cambiamenti delle spinte alla base dell’opera ingegneristica.

La manutenzione di ponti e viadotti è necessariamente un’attività continua, in cui alcuni interventi minori non vanno a condizionare il sistema statico dell’opera, ma migliorano il comportamento dei materiali (calcestruzzo), la sicurezza dell’infrastruttura stradale (danneggiamento guard-rail) o il suo corretto utilizzo (mancanza di una illuminazione adeguata).

 

Obiettivi scientifici e tecnologici

Gli obiettivi scientifici risiedono nella definizione di un processo (metodologie, strumenti, tipologia di aziende coinvolte, tempistiche, costi) che rende possibile tale digitalizzazione e gestione intelligente, offrendo alle amministrazioni e agli enti gestori un piano chiaro di implementazione.  Quest’ultimo è rivolto ad una molteplicità di stakeholder interessati, grazie alla sua pubblicazione in atti di convegno, articoli di rivista e seminari tecnici.

Gli obiettivi tecnologici risiedono nella collaborazione con le aziende partner, che si occupano non solo di sviluppo software adeguato ma anche hardware, per la messa a punto di sensori per l’analisi dei ponti.

La ricerca intende sviluppare specifiche competenze di gestione del dato e delle informazioni: la creazione di un ambiente digitale in cui le informazioni vengono scambiate e organizzate risulta una mancanza nella letteratura esistente e nei risultati di un sondaggio presso società di ingegneria, amministrazioni e concessionari svolto per la progettazione del progetto.
Si tratta infine di definire protocolli di collaborazione tra enti che eccellono nella propria produzione (modelli strutturali analitici, manutenzione ordinaria, gestione appalti), ma che in strutture organizzative complesse difficilmente riescono a collaborare.

 

iBrids (intelligent Bridge Information Decision System)
BIM CHECKING e protocolli IoT per l’analisi dello stato conservativo di ponti esistenti

RIS3 Sustainable Living
DGR 1463/2019 Innovazione e ricerce per un Veneto più competitivo

Università degli Studi di Padova
 Dipartimento ICEA (https://www.dicea.unipd.it/)
Laboratorio di Prove e Laboratorio Informatizzato di Modellazione (LIM)

Partners Aziendali
Contec Ingegneria (www.contecingegneria.it)
Arcsystem (www.arcsystem.it)
CSPFEA (www.cspfea.net)
G&P Intech (www.gpintech.com)
SMC (www.smc.it)

Partners di rete
Ance Veneto (www.veneto.ance.it)

Discipline scientifiche di progetto nella digitalizzazione e automazione per i ponti
Tecnica delle costruzioni
Rappresentazione e geometria
Produzione edilizia

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