Focus sul viadotto Colle Isarco (A22), ovvero un un “lab” ingegneristico europeo: dalla grande manutenzione 2014 al monitoraggio 2022, fino all’evoluzione IA
di CARLO COSTA | Direttore Tecnico Generale Autostrada del Brennero
FABRIZIO APOSTOLO | Direttore VISIONJ
Costruzione, manutenzione, nonché digitalizzazione ed evoluzione. Quattro parole chiave per descrivere uno “splendido cinquantenne” come il viadotto Colle Isarco dell’A22 del Brennero, opera specchio della grande ingegneria italiana insieme iconica e strategica. Torneremo sull’argomento, proponendo questo contenuto in italiano e inglese nel Dossier Smart Infrastructure dello numero speciale di Ottobre, in via di finalizzazione. Anticipiamo sul web il contenuto in italiano.
Costruzione
I lavori per la realizzazione del manufatto, progettato alla fine degli anni Sessanta, si sono conclusi nel 1972, oltre cinquant’anni fa. Si tratta di un viadotto posto a oltre 1.100 m di altezza sul livello del mare, dall’estensione pari a 1.028 m e articolato in 13 campate di luce compresa tra 45,7 e 163 m. La sua “casa” è l’arteria autostradale gestita da Autostrada del Brennero in prossimità del Confine di Stato tra Italia e Austria.
Lo schema strutturale dell’impalcato del Colle Isarco è quello di una trave Gerber tipo Niagara, mentre il sistema costruttivo, particolarmente ardito per l’epoca (avanzamento a sbalzo dei conci, con maturazione in opera e precompressione per fasi successive con l’utilizzo di barre Dywidag post-tese) se da un lato ha reso possibile dotarla di luci rilevanti, dall’altro ha avuto come conseguenza la manifestazione di deformazioni lente di tipo viscoso, riscontrate e gestite a seguito della grande manutenzione del 2014, di cui diremo, e quindi monitorate. Tra le cause, oltre all’età che avanza, vanno registrati essenzialmente l’aumento esponenziale dei volumi di traffico e le temperature rigide dell’area, che impongono l’utilizzo di fondenti salini.
Manutenzione
Esattamente dieci anni or sono, ovvero al quarantaduesimo compleanno del viadotto, Autostrada del Brennero ha messo in campo una manutenzione sostanziale ed epocale. Si è trattato di un intervento di consolidamento strutturale articolato in una cospicua serie di attività, tra cui la sostituzione dei giunti, il risanamento e rinforzo delle solette, il ripristino dell’impermeabilizzazione, la riconfigurazione dei cordoli, l’adeguamento delle barriere di sicurezza, senza dimenticare il consolidamento degli impalcati a cassone delle campate principali attraverso un sistema di precompressione esterna aggiuntiva.
La grande manutenzione straordinaria del viadotto Colle Isarco, diventata un caso di studio nella letteratura tecnica, è stata anche l’occasione per trasformare l’opera anche in un vero e proprio laboratorio tecnologico, in virtù dell’introduzione di un sistema di monitoraggio finalizzato alla misurazione, in continuo, degli spostamenti dell’impalcato impiegando due stazioni totali, nonché di altre attività quali l’analisi delle deformazioni istantanee, la mappatura termica con sensori a fibra ottica tipo FBG (Fiber Bragg Grating) e termocoppie PT100, il monitoraggio dell’efficacia nel tempo della precompressione esterna tramite celle di carico.
Digitalizzazione
Otto anni più tardi, nel 2022, Autostrada del Brennero ha ulteriormente premuto l’acceleratore dell’innovazione, dando vita a un vero e proprio gemello digitale del viadotto Colle Isarco. Nell’anno in cui la società ha ospitato, con ASECAP e AISCAT, l’ASECAP Road Safety Conference a Madonna di Campiglio (Trento), edizione incentrata proprio sui temi delle smart infrastructure, è stato quindi toccato un altro traguardo significativo, dagli obiettivi ben definiti: conoscere in tempo reale le condizioni e il comportamento strutturale del viadotto, prevederne l’evoluzione, con annessi i potenziali difetti, e programmare in modo dettagliato gli interventi di manutenzione necessari.
Dal 2022, in sintesi, grazie al digital twin Autostrada del Brennero è dotata di un sistema automatico che elabora e processa i dati misurati in sito dai sensori e quelli calcolati attraverso un modello FEM del manufatto. L’output è una copia digitale del viadotto che consente una valutazione dello stato della struttura, ispezionabile tridimensionalmente da remoto, in ogni punto e in ogni momento semplicemente stando davanti allo schermo del pc, attraverso una piattaforma ad hoc.
In una modellazione di questo tipo, per fasi, ogni componente strutturale viene aggiunto al modello in step successivi come avviene durante la costruzione reale. Le simulazioni tengono in considerazione gli effetti dipendenti dal tempo, quale la viscosità e il ritiro del calcestruzzo. La validazione del modello di calcolo è stata effettuata con successo, confrontando i risultati ottenuti con le misurazioni effettuate durante l’esecuzione di prove di carico sul viadotto. Il sistema permette inoltre un’analisi dell’evoluzione dei parametri nel tempo nonché la produzione di documentazione e segnalazione in caso di superamento di soglie di allarme predefinite.
Evoluzione
Dato che la l’innovazione, per sua natura, corre veloce, chi la sviluppa e sostiene non può essere da meno. Ecco, dunque, che già nel 2023, a un anno dal mezzo secolo del viadotto, Autostrada del Brennero ha iniziato a dotare il modello di ulteriori funzionalità, su tutte un sistema di analisi predittiva del comportamento dell’opera nel corto-medio periodo basato su algoritmi AI, Intelligenza Artificiale.
Questa specifica attività, svolta in continuo, consentirà di analizzare l’evoluzione dello stato della struttura nel tempo, confrontando l’andamento previsto ed effettivo dei dati a disposizione e fornendo indicazioni riguardanti le zone suscettibili di deterioramento.
Questo approccio supporta l’affidabilità e la precisione del gemello digitale nel tempo e permette di concepire l’intera attività manutentiva come un processo del tutto oggettivabile, consentendo da un lato di individuare in tempo reale eventuali danni e, dall’altro, di agire con congruo anticipo con interventi mirati, programmati e dunque sempre più efficaci sia sul piano della sicurezza sia su quello della gestione del traffico.
