Caratterizzazione dinamica dei ponti in calcestruzzo precompresso: l'interferometria radar apre nuove prospettive per il monitoraggio

Come rendere più rapide, meno invasive e altrettanto affidabili le attività di caratterizzazione dinamica dei ponti esistenti? È questa la domanda a cui cerca di rispondere la ricerca presentata da Mattia Zizi a FABRE 2026, che esplora l'impiego dell'interferometria radar come alternativa alle tradizionali campagne strumentali con accelerometri. Lo studio, sviluppato nell'ambito del progetto InterBridge, dimostra come sia possibile identificare le principali frequenze di vibrazione di un ponte in calcestruzzo armato precompresso anche attraverso rilievi rapidi effettuati a distanza, aprendo nuove prospettive per il monitoraggio delle infrastrutture.

Dalla sperimentazione tradizionale a un monitoraggio più rapido e sostenibile

La gestione del patrimonio infrastrutturale esistente richiede oggi strumenti di indagine sempre più rapidi, affidabili e capaci di ridurre al minimo l'impatto sulle normali condizioni di esercizio delle opere. In questo contesto si inserisce la ricerca presentata da Mattia Zizi dell'Università degli Studi della Campania "Luigi Vanvitelli" durante FABRE 2026, dedicata alla caratterizzazione dinamica dei ponti in calcestruzzo armato precompresso attraverso tecniche interferometriche radar. Lo studio propone un approccio innovativo che punta a semplificare le campagne sperimentali senza rinunciare alla qualità delle informazioni ottenute, aprendo interessanti prospettive per il monitoraggio delle infrastrutture esistenti.

La caratterizzazione dinamica come strumento per conoscere il comportamento del ponte

La caratterizzazione dinamica rappresenta uno degli strumenti più efficaci per comprendere lo stato di salute di una struttura. L'identificazione delle frequenze proprie, delle forme modali e delle caratteristiche di vibrazione consente infatti di ricavare informazioni preziose sul comportamento globale dell'opera e di individuare eventuali anomalie che potrebbero indicare un'evoluzione del quadro strutturale.

Nel panorama delle attività di monitoraggio è possibile distinguere due approcci principali. Da una parte il monitoraggio continuo, che consente di seguire nel tempo l'evoluzione dei parametri modali e di cogliere eventuali variazioni riconducibili a fenomeni di degrado o danneggiamento. Dall'altra la caratterizzazione dinamica eseguita in campagne sperimentali puntuali, che permette di acquisire una fotografia dello stato della struttura in uno specifico momento.

Entrambe le metodologie presentano vantaggi e criticità. Il monitoraggio continuo richiede sistemi permanenti, gestione di grandi quantità di dati e procedure sofisticate di interpretazione. Le campagne sperimentali tradizionali, invece, comportano spesso operazioni complesse sul campo, installazione di numerosi sensori, impiego di mezzi d'opera e, in molti casi, limitazioni o chiusure temporanee del traffico. È proprio dalla necessità di ridurre tali complessità operative che nasce il progetto di ricerca InterBridge, sviluppato dall'Università della Campania e finalizzato alla validazione di metodologie rapide basate su misurazioni interferometriche.

L'interferometro radar: misure a distanza con precisione sub-millimetrica

L'elemento più innovativo della ricerca è rappresentato dall'impiego di un interferometro radar capace di rilevare gli spostamenti della struttura attraverso l'emissione di microonde elettromagnetiche e l'analisi delle onde riflesse dai punti di osservazione presenti sul ponte.

Rispetto alle tecniche tradizionali basate sull'installazione di accelerometri direttamente sull'impalcato, questa soluzione presenta diversi vantaggi operativi. Innanzitutto consente di effettuare le misurazioni completamente a distanza, limitando l'interferenza con il traffico e riducendo drasticamente i tempi necessari per predisporre la campagna sperimentale. Inoltre lo strumento è in grado di misurare spostamenti dell'ordine del centesimo di millimetro anche a distanze significative, offrendo una precisione particolarmente interessante per le applicazioni di monitoraggio strutturale.

Naturalmente non mancano le difficoltà tecniche. Una delle principali riguarda l'individuazione dei corretti punti di riflessione sulla struttura, aspetto fondamentale affinché i dati acquisiti risultino realmente rappresentativi del comportamento dinamico del ponte. Proprio questa fase costituisce uno degli elementi su cui la ricerca sta continuando a concentrarsi per migliorare ulteriormente l'affidabilità della metodologia.

Il caso studio: confronto tra accelerometri e interferometria radar

La sperimentazione è stata condotta su un ponte in calcestruzzo armato precompresso situato nella provincia di Caserta, caratterizzato da campate di circa 30 metri e da un impalcato costituito da sei travi principali.

Come riferimento sono state inizialmente eseguite prove dinamiche tradizionali mediante accelerometri triassiali e biassiali distribuiti lungo la struttura. L'elaborazione dei dati, effettuata attraverso una procedura sviluppata dal gruppo di ricerca basata sulla Frequency Domain Decomposition, ha consentito di identificare le principali forme modali e le relative frequenze di vibrazione.

Tra i risultati più significativi emergono una frequenza traslazionale fuori piano di circa 1,9 Hz e una frequenza flessionale prossima ai 3,7 Hz, oltre ad altre forme torsionali e flessionali di ordine superiore.

Successivamente gli stessi parametri sono stati ricavati mediante l'interferometro radar, posizionato sia longitudinalmente sia trasversalmente rispetto alla campata. Nonostante le inevitabili complessità legate all'acquisizione dei segnali, i risultati ottenuti mostrano una notevole corrispondenza con quelli derivanti dalla strumentazione tradizionale: le frequenze individuate si attestano infatti intorno ai 2 Hz e ai 3,8 Hz, confermando la capacità dell'approccio interferometrico di cogliere efficacemente le principali caratteristiche dinamiche della struttura.

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Verso campagne di misura sempre più snelle

Uno degli aspetti più interessanti emersi dalla ricerca riguarda la possibilità di ridurre sensibilmente sia il numero delle misure sia la durata delle acquisizioni.

Le elaborazioni preliminari mostrano infatti che risultati confrontabili possono essere ottenuti concentrando l'analisi anche su un singolo punto di osservazione, corrispondente a una sola trave dell'impalcato. Ancora più significativa è la verifica effettuata limitando la finestra temporale di acquisizione a un solo minuto, purché durante tale intervallo transitino veicoli pesanti in grado di eccitare adeguatamente la struttura.

Se questi risultati saranno confermati dalle future attività di ricerca, sarà possibile immaginare campagne di caratterizzazione dinamica estremamente rapide, facilmente ripetibili nel tempo e compatibili con il normale esercizio delle infrastrutture, senza ricorrere a chiusure prolungate della viabilità o a installazioni strumentali particolarmente invasive.

Un supporto concreto alla gestione dei ponti esistenti

I risultati presentati da Mattia Zizi rappresentano un importante passo verso l'integrazione delle tecniche interferometriche nelle attività di ispezione e monitoraggio dei ponti in esercizio. Pur trattandosi di risultati ancora preliminari, la buona corrispondenza tra le frequenze modali ottenute con accelerometri e quelle rilevate mediante radar suggerisce che questa tecnologia possa diventare uno strumento di supporto estremamente efficace per la valutazione dello stato delle opere esistenti.

La possibilità di effettuare rilievi rapidi, non invasivi e ripetibili nel tempo potrebbe infatti contribuire a rendere più sostenibili le strategie di gestione delle infrastrutture, consentendo controlli più frequenti e una migliore conoscenza del comportamento dinamico dei ponti lungo il loro intero ciclo di vita. Come evidenziato nelle conclusioni della ricerca, il lavoro proseguirà con l'affinamento delle procedure di elaborazione dei dati e con ulteriori validazioni sperimentali, nella prospettiva di trasformare l'interferometria radar in uno strumento operativo per il monitoraggio strutturale delle opere esistenti.

DI SEGUITO L'INTERVENTO INTEGRALE DI MATTIA ZIZI.

Il testo è stato elaborato mediante la videoregistrazione dell'intervento, con l'aiuto di strumenti di IA (ChatGpT).

IN SINTESI
-Nuove tecniche per il monitoraggio dei ponti: la ricerca valuta l'impiego dell'interferometria radar per effettuare una caratterizzazione dinamica rapida e non invasiva dei ponti in calcestruzzo armato precompresso.
-Confronto con i metodi tradizionali: le misure ottenute tramite interferometro radar sono state confrontate con quelle ricavate mediante accelerometri, evidenziando una buona corrispondenza nell'identificazione delle principali frequenze e forme modali.
-Riduzione di tempi e complessità operative: la metodologia proposta consente di limitare l'installazione della strumentazione, evitare interventi invasivi e ridurre le interferenze con il traffico durante le campagne di misura.
-Risultati promettenti anche con acquisizioni brevi: le prove preliminari dimostrano che è possibile identificare i principali modi di vibrazione anche analizzando un solo punto della struttura e finestre temporali di circa un minuto.
-Prospettive per la gestione delle infrastrutture esistenti: lo studio apre la strada a sistemi di controllo più frequenti, economici e facilmente ripetibili, con l'obiettivo di supportare il monitoraggio e la manutenzione dei ponti lungo il loro ciclo di vita.