Ponti, viadotti e gallerie: ancoraggi intelligenti con SHM integrato e manutenzione predittiva

Ponti, viadotti e gallerie sono soggetti a sollecitazioni combinate - carichi dinamici da traffico pesante e ferroviario, variazioni termiche, umidità persistente, rischio sismico - che accelerano il degrado dei sistemi di fissaggio e richiedono soluzioni costruttive certificate per l'intero ciclo di vita dell'opera.

In questo contesto, fischer propone un approccio integrato che unisce sistemi di ancoraggio post-installati ad alte prestazioni - tra cui l'ancorante a sottosquadro auto-fresante FSU e la resina epossidica strutturale FIS EM Plus con vita utile dichiarata fino a 100 anni - a fischer Construction Monitoring, piattaforma di monitoraggio strutturale continuo (SHM) basata su sensori miniaturizzati e cloud.

Il risultato è una gestione manutentiva predittiva che riduce i fermi servizio e sostituisce le ispezioni manuali discontinue con dati real-time sullo stato delle connessioni critiche.

Carichi dinamici, corrosione e sisma: le criticità strutturali di ponti, viadotti e gallerie

Le infrastrutture di trasporto, come ponti, viadotti e gallerie, presentano problematiche costruttive differenti, ma condividono requisiti fondamentali di durabilità e sicurezza.

I carichi dinamici generati da treni ad alta velocità e veicoli pesanti, insieme alle vibrazioni continue e all’esposizione agli agenti atmosferici, accelerano il processo di degrado, compromettendo progressivamente l’integrità delle strutture nel tempo.

Nelle zone a rischio sismico, inoltre, un ancoraggio non adeguato può compromettere la stabilità complessiva dell’opera. Durante un evento sismico, i sistemi di fissaggio devono essere in grado di dissipare elevate quantità di energia senza provocare cedimenti; un dimensionamento insufficiente li trasforma invece in punti critici di propagazione del danno, mettendo a rischio l’integrità strutturale dell’intera infrastruttura.

Di fronte a tali complessità, la gestione di queste strutture non può più essere affidata esclusivamente alle ispezioni manuali e diventa sempre più evidente la necessità di disporre di dati in tempo reale e di sistemi di monitoraggio continuo. Le ispezioni visive periodiche, per quanto accurate, lasciano infatti inevitabili lacune informative tra un controllo e l’altro; al contrario, il monitoraggio continuo garantisce una visione costante dello stato di salute della struttura, consentendo interventi tempestivi e preventivi prima che eventuali anomalie evolvano in criticità.

Quando la complessità strutturale richiede soluzioni integrate

Ponti, viadotti e gallerie affrontano un insieme di sfide strutturali che, pur manifestandosi con intensità e modalità diverse, presentano caratteristiche fondamentalmente comuni.

Ponti stradali e ferroviari: requisiti di resistenza a fatica e durabilità degli ancoraggi

Nei ponti, i carichi concentrati trasmessi attraverso connessioni critiche - come i giunti tra travi e gli ancoraggi delle armature - si combinano con l’esposizione diretta agli agenti atmosferici, particolarmente aggressivi in ambienti costieri, e con le vibrazioni continue generate dal traffico. Questi fattori concorrono al progressivo deterioramento dei sistemi di fissaggio nel tempo.

Viadotti di grande luce: gestione delle dilatazioni termiche e integrazione con impianti MEP

I viadotti presentano una complessità costruttiva ancora più elevata: ai carichi dinamici si affiancano le dilatazioni termiche, amplificate dalla maggiore estensione delle strutture, l’integrazione simultanea di elementi strutturali e sistemi MEP (tubazioni, cavi, condotti) e condizioni di accesso spesso limitate, che rendono significativamente più difficili le attività di ispezione e manutenzione.

Gallerie ferroviarie e autostradali: ancoraggio in ambienti con umidità e vincoli di accesso

Nelle gallerie, l’ambiente può diventare particolarmente critico: la presenza persistente di umidità, spesso legata alle condizioni geologiche e ai sistemi di ventilazione, favorisce nel tempo fenomeni di degrado e, in alcuni casi, di corrosione. A ciò si aggiungono condizioni operative complesse, poiché le ispezioni manuali richiedono frequentemente la chiusura della tratta, con impatti rilevanti sui costi e sulla gestione dell’esercizio.

In termini strutturali, sebbene ponti, viadotti e gallerie presentino specificità operative diverse, condividono criticità ricorrenti legate alla durabilità delle connessioni, all’azione combinata delle sollecitazioni dinamiche e ambientali e alla difficoltà di monitorare in modo efficace lo stato della struttura nel tempo.

È proprio questa convergenza di fattori a rendere essenziale un approccio integrato alla gestione e al controllo delle prestazioni strutturali.

Monitoraggio strutturale continuo di ponti e gallerie: sensori integrati e manutenzione predittiva

Se nella progettazione di nuove infrastrutture il focus è su resistenza a fatica e durabilità certificata, nella manutenzione e riqualificazione di quelle esistenti la sfida è gestire materiali degradati, adeguarsi a normative in costante evoluzione e predire le criticità prima che emergano.

Fischer Construction Monitoring: sensori integrati negli ancoraggi e trasmissione dati in cloud

fischer Construction Monitoring si inserisce in questo contesto come evoluzione del concetto di fissaggio, da elemento “passivo” a componente “intelligente”, in grado di fornire informazioni sul proprio comportamento nel tempo.

Sensori miniaturizzati integrati nei sistemi di ancoraggio rilevano dati relativi a carichi, movimenti e condizioni ambientali, trasmettendoli a una piattaforma cloud dedicata. Questo approccio consente di individuare eventuali anomalie già nelle fasi iniziali, permettendo una gestione manutentiva predittiva e riducendo significativamente il rischio di interventi in emergenza.

Questo garantisce una visibilità real-time del comportamento dei giunti critici sotto carichi dinamici, consente il monitoraggio di centinaia di connessioni diverse senza ispezioni in loco e trasforma completamente il paradigma manutentivo da reattivo a predittivo, riducendo drammaticamente i tempi di fermo servizio.

Inoltre, i dati storici consentono di costruire modelli predittivi di degradazione a lungo termine, trasformando la manutenzione da operazione episodica a processo scientifico e programmato, dove ogni intervento è supportato da evidenza dati reali.

Da manutenzione reattiva a predittiva: monitoraggio real-time di giunti e connessioni critiche

Il cuore di fischer Construction Monitoring è rappresentato da fissaggi intelligenti, progettati per essere parte attiva del sistema di controllo strutturale.

In questa logica si inserisce fischer FSU: grazie alla tecnologia auto-fresante a sottosquadro, il sistema assicura elevate prestazioni in termini di stabilità e sicurezza anche in presenza di carichi estremi e sollecitazioni sismiche. Ogni ancorante è dotato di un DataMatrix-Code, che ne consente la tracciabilità digitale tramite la fischer PRO app e la connessione a una piattaforma cloud, rendendo disponibili dati di installazione e di performance lungo l’intero ciclo di vita.

Fischer FSU e FIS EM Plus: tracciabilità digitale e vita utile fino a 100 anni

In un contesto in cui la valutazione delle prestazioni si deve estendere necessariamente all’intero ciclo di vita dell’opera, la durabilità degli ancoraggi incide direttamente sulla vita utile complessiva e sulla sostenibilità degli interventi manutentivi. La resina epossidica ad alte prestazioni fischer FIS EM Plus è progettata per applicazioni strutturali critiche e per assicurare una vita utile fino a 100 anni anche in condizioni gravose.

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L’estensione della durabilità dei sistemi di fissaggio consente di ridurre la frequenza degli interventi, migliorare la continuità di esercizio e contenere l’impiego di risorse nel tempo, integrando così i requisiti di sicurezza strutturale con quelli di sostenibilità.

Predimensionamento, calcolo e verifica in cantiere: il supporto tecnico fischer per grandi opere

In un settore caratterizzato da elevata complessità, le prestazioni del prodotto devono essere affiancate da un adeguato supporto progettuale. In questo senso, ai sistemi di ancoraggio e monitoraggio fischer integra un supporto tecnico che accompagna le diverse fasi dell’intervento, dalla progettazione all’installazione, tenendo conto delle specifiche condizioni applicative.

Tra le attività incluse rientrano il predimensionamento, il calcolo e la verifica normativa degli ancoranti, la definizione di soluzioni per contesti non standard e il supporto in cantiere, secondo un approccio che combina prestazioni meccaniche, controllo nel tempo e competenze ingegneristiche.

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FAQ TECNICHE - Ponti, viadotti e gallerie: ancoraggi con SHM e manutenzione predittiva

Cosa si intende per sistema di ancoraggio post-installato in ambito infrastrutturale?

Per sistema di ancoraggio post-installato in ambito infrastrutturale si intende un sistema di fissaggio installato successivamente alla realizzazione del supporto strutturale (calcestruzzo o muratura), mediante operazioni di foratura e posa di specifici ancoranti.

In particolare, rientrano in questa definizione ancoranti meccanici (ad espansione, sottosquadro, ecc.), ancoranti chimici (resina + barra), ferri di ripresa installati con resina (riprese di getto). Questi possono essere certificati per carichi statici, sismici, dinamici e d’incendio.

In ambito infrastrutturale (ponti, viadotti, gallerie, barriere stradali, impianti ferroviari, opere idrauliche), gli ancoranti post-installati vengono utilizzati per:

• collegare elementi strutturali o secondari a strutture esistenti
• realizzare rinforzi o adeguamenti strutturali
• installare apparecchiature e impianti

Dal punto di vista normativo, il dimensionamento segue riferimenti come l’eurocodice EN 1992-4 e gli ancoranti post-installati in calcestruzzo sono generalmente coperti da Valutazioni Tecniche Europee (ETA) per la qualifica e marcatura CE.

Quali normative regolano il dimensionamento degli ancoraggi per strutture soggette a carichi sismici?

Il dimensionamento degli ancoraggi soggetti ad azioni sismiche è regolato da un insieme coordinato di normative europee e nazionali, oltre che da documenti di qualificazione dei prodotti.

Normativa europea di progettazione:

• EN 1992-4 (Eurocodice 2 – progettazione degli ancoraggi nel calcestruzzo): è il riferimento principale per il dimensionamento degli ancoranti (meccanici e chimici) sia per azioni statiche che sismiche. Definisce i metodi di verifica, le combinazioni di carico e i meccanismi di rottura.
• EN 1998-1 (Eurocodice 8): definisce l’azione sismica e i criteri generali di progettazione antisismica delle strutture, da cui derivano le azioni applicate agli ancoraggi.

Documenti di qualifica:

•  ETA / EAD: le Valutazioni Tecniche Europee dei singoli ancoranti riportano le prestazioni certificate, inclusa la qualificazione sismica (C1 o C2)..

Normativa nazionale (Italia):

•  NTC 2018: recepiscono i principi degli Eurocodici e introducono prescrizioni specifiche per il territorio italiano; richiedono, per applicazioni strutturali in zona sismica, l’utilizzo di ancoranti qualificati sismicamente (tipicamente categoria C2).

Quali vantaggi prestazionali offre la tecnologia a sottosquadro auto-fresante del fischer FSU?

FSU sfrutta una speciale combinazione di materiali e geometria per fresare una sede svasata all'interno del calcestruzzo durante la fase di inserimento. In questo modo il fissaggio avviene per sottosquadro, garantendo il massimo della sicurezza e del carico anche in caso di fessure generate dal sisma. Questo tipo di fissaggio è la soluzione perfetta per strutture di importanza strategica quali centrali nucleari, industria Oil&Gas, ospedali, centri di raccolta, scuole, edifici pubblici, ponti, viadotti, dighe ecc.
FSU integra la tecnologia DataMatrix-Code (DMC) per la tracciabilità digitale dell'installazione tramite PRO App. Progettato per grandi opere e infrastrutture, unisce prestazioni meccaniche superiori alla gestione smart del dato tecnico.

Come funziona il sistema fischer Construction Monitoring e come si integra con la progettazione strutturale?

Il sistema fischer Construction Monitoring rientra nell’ambito dello Structural Health Monitoring (SHM) ed è costituito da una integrazione tra fissaggi “intelligenti”, sensori e piattaforme digitali, con l’obiettivo di monitorare nel tempo il comportamento reale delle connessioni strutturali.

Questo consente di avere un controllo continuo dello stato della connessione durante la vita utile, evidenziando fenomeni quali allentamenti, variazioni di carico o degrado nel tempo.

Il sistema si compone di:

• elementi di fissaggio o accessori sensor-integrati (es. SensorBolt, SensorDisc, SensorAnchor) che misurano le grandezze meccaniche nei giunti.
• unità di trasmissione (SensorNode / lettura NFC) che acquisiscono i dati.
• gateway e piattaforma cloud per archiviazione, analisi e visualizzazione.

Il sistema non modifica le proprietà meccaniche dei fissaggi, mantenendo quindi la validità delle verifiche strutturali eseguite e le certificazioni.

Qual è la vita utile dichiarata della resina epossidica fischer FIS EM Plus e in quali condizioni è certificata?

La resina epossidica fischer FIS EM Plus è marcata CE anche per applicazioni che richiedono una vita utile di servizio di 100 anni e possiede un Rapporto Esperto che estende la vita utile di servizio fino a 120 anni.

La resina è certificata per azioni statiche e quasi statiche, sismiche, dinamiche, d’incendio, per riprese di getto (anche secondo TR069) e per applicazioni infrastrutturali con requisiti di isolamento dielettrico.

Quali sono gli errori più frequenti nell'installazione di ancoraggi post-installati su infrastrutture esistenti?

Nell’installazione di ancoraggi post-installati si riscontrano frequentemente criticità ricorrenti che possono compromettere in modo significativo le prestazioni del fissaggio, come la valutazione del supporto non corretta (es. calcestruzzo fessurato/non fessurato),

scelta dell’ancorante non appropriata (es. ancorante per calcestruzzo impiegato su muratura), errori di foratura (es. diametro foro non conforme a quanto prescritto), pulizia del foro inadeguata (es. mancata esecuzione del ciclo completo di soffiaggio e spazzolatura), coppia di serraggio non controllata o non conforme (es. ancoranti meccani a controllo di coppia), distanze e interassi non rispettati (es. distanza dal bordo insufficiente).