Sperimentazione sull impiego dei droni nell ispezione dei ponti ferroviari

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1 DIREZIONE TECNICA STANDARD INFRASTRUTTURA CIVILE E SPERIMENTALI PONTI E STRUTTURE Sperimentazione sull impiego dei droni nell ispezione dei ponti ferroviari Sorrento Ing. Vecchi Andrea

2 INDICE LA RETE FERROVIARIA E LE TIPOLOGIE DI PONTI PRESENTI ISPEZIONE ALLE OPERE D ARTE PRIME APPLICAZIONI DEI DRONI NELLE ISPEZIONI 2

3 La Rete Ferroviaria Italiana Estensione della rete km di cui km in esercizio Doppio binario: Binario unico: Linee elettrificate: (71 %) Km Km km Stazioni passeggeri: ~ km Rete fondamentale ~ 9339 km ~ 943 km Nodi metropolitani Rete complementare 3 3

4 Opere civili soggette a sorveglianza 1.Gallerie 2.Sottopassaggi di Località 3.Barriere antirumore 4.Paratia/Diaframma/Palancolata 5.Sistemazione Idraulica (briglie, platee, pennelli, taglioni, rivestimenti, placcaggi e/o riprofilatura in terra dell alveo) 6.Muro/Duna 7.Opere paramassi/paravalanghe 8.Scogliere 9.Rivestimento di parete di sede ferroviaria 10.Pozzo 11.Ponti/Viadotti/Cavalcavia/Sottovia 12.Ponticelli/Tombini/Sifoni/Cunicoli 13.Tratto di Cunette di piattaforma 14.Tratto di fossi di guardia e opere accessorie 15.Scivoli ed elementi trasversali deflusso delle acque 16.Tratto di cunicoli drenanti 17.Drenaggi sub-orizzontali 18.Pensiline 4

5 Ponti ( ~ 570 km di linea) Muratura 36% Materiale costitutivo Acciaio e misti 18% C.a. e C.a.p 46% Tipologie prevalenti Ponte ad arco Viadotto in c.a.p. Travata metallica Solettone Scatolare 5

6 TIPOLOGIE PONTI Suddivisione in base al materiale costituente: - Cemento armato - Cemento armato precompresso - Acciaio - Struttura mista acciaio- calcestruzzo - In muratura ad arco 6

7 IMPALCATI IN C.A. Viadotto Borratino DD Roma -Firenze 7

8 IMPALCATI IN C.A. Impalcato a travi gettate in opera 8

9 IMPALCATI IN C.A.P. IMPALCATI A TRAVI PREFABB.TE IN C.A.P. CON SOLETTA E TRAVERSI GETTATA I N OPERA A 2 CASSONI PREFABBRICATI IN OPERA IN C.A.P. AFFIANCATI E SOLIADARIZZATI CON PRECOMPRESSIONE DEI TRASV. E GETTO DI SUTURA IN SOLETTA 9

10 IMPALCATI IN C.A.P. 4 CASSONCINI PREFABB.TI CON GETTO SOLETTA E PRECOMPRESSIONE DEI TRAVERSI IN OPERA 4 TRAVI PREFABB.TE CON GETTO SOLETTA E PRECOMPRESSIONE TRAVERSI IN OPERA 2 CASSONI IN C.A.P. CON SOLETTA E PRECOMPRESSIONE TRAVERSI IN OPERA 10

11 IMPALCATI IN C.A.P. CASSONE MONO CELLULARE CASSONE BI- CELLULARE IMPALCATI A VIA INFERIORE 11

12 TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO Tipologie Storiche ad attacco diretto o o o o TRAVI GEMELLE TRAVI A PARETE PIENA TRAVI RETICOLARI PONTI AD ARCO Nuove Tipologie con ballast o o o o STRUTTURE MISTE A/C isostatiche STRUTTURE MISTE A/C continue TRAVI RETICOLARI PONTI AD ARCO a via inferiore Ponte sul PO. Ostiglia BO-VR 12

13 TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO Travi gemelle Luce : m Singolo e doppio binario 13

14 TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO TRAVI A PARETE PIENA a VIA INFERIORE LUCE: m Singolo e doppio binario 14

15 TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO TRAVI RETICOLARI APERTE SUPERIORMENTE A VIA INFERIORE Trasversal section LUCE: m Singolo e doppio binario 15

16 TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO TRAVATA A MAGLIA TRIANGOLARE A PASSAGGIO SUPERIORE Ponte Aliano (Civitavecchia-Orte) LUCE: 68 m Singolo binario AMPIEZZE LUCE: da 30 a 50 m singolo e doppio binario 16

17 TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO PONTE AD ARCO SULL ADDA A PADERNO LINEA PONTE S. PIETRO - SEREGNO Anno di costruzione Lunghezza totale 226 m 17

18 TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO/CLS STRUTTURE MISTE acciaio/calcestruzzo V max fino a 300 km/h Luce: m Singolo e Doppio Binario Luce: m Singolo e Doppio Binario 18

19 TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO/CLS LINEA A.V. TO-VE TRATTA TORINO - MILANO VIADOTTO AGOGNATE continuo a 3 campate: 29,9 m - 53 m - 29,9 m doppio binario altezza variabile: 2,45 m (min.) - 4 m (max.) 19

20 TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO/CLS Travate reticolari ad armamento su ballast con soletta in c.a. V max >200 km/h Sul PO (24 campate Singolo binario) L=73,6 m - L=64,4 m Sul BRENTA (4 travate a singolo binario L=55,0 m) 20

21 TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO/CLS PONTE AD ARCO a via inf. 2 campate, lunghezza 75.0 m ciascuna 21

22 I PONTI IN MURATURA 22

23 ISPEZIONE ALLE OPERE D ARTE 23

24 Istruzione ferroviaria 44C ATTIVITA DI CONTROLLO REGOLE: ISTRUZIONE 44C: VISITE DI CONTROLLO AI PONTI, ALLE GALLERIE ED ALLE ALTRE OPERE D ARTE DELL INFRASTRUTTURA FERROVIARIA. (nuova edizione agosto 2013) 24

25 Tipologia delle visite di controllo VISITE PERIODICHE ORDINARIE (annuale) VISITE STRAORDINARIE VISITE PERIODICHE SPECIALI AI PONTI, VIADOTTI, SOTTOVIA, AD ARCO O IMPALCATO VISITE STRAORDINARIE A SEGUITO DI EVENTI ECCEZIONALI VISITE STRAORDINARIE SPECIALISTICHE VISITE PERIODICHE PRINCIPALI (triennale) VISITE PERIODICHE GENERALI (sessennale) VISITE ALLE OPERE NUOVE (frequenza fissata in funzione della tipologia) Le visite periodiche ai ponti, viadotti e sottovia, ad arco o a impalcato sono focalizzate sugli aspetti di sicurezza e consistono in una ispezione visiva e, se necessario, possono essere completate con indagini strumentali. 25

26 Il caso particolare dei ponti, viadotti e sottovia, ad arco o impalcato Visita generale (ogni 6 anni) Visita ordinaria semplificata Visita ordinaria semplificata Registrazione dei difetti con il sistema di B.M.S. DOMUS Visita ordinaria semplificata Visita ordinaria semplificata Visita principale (ogni 3 anni) 26

27 Il Sistema DOMUS per la visita dei ponti, viadotti e sottovia Uno strumento di supporto per effettuare le visite ispettive ai ponti, composto da un applicazione web con la quale l operatore può prendere visione di tutti i documenti relativi all opera e un software di campo (MOBILE). 1. Esame visivo 2. Riconoscimento difetti da catalogo 4. Emissione giudizio 3. Applicazione dei coefficienti in funzione di tipo, localizzazione intensità, estensione e evoluzione 27

28 Catalogo difetti ponti VERDE GRIGIO AZZURRO GIALLO ROSA 2 14 Difetti nelle 9 Difetti nei sovrastrutture Difetti meccanismi di Difetti in Difetti (V) e elementi in collegamento elementi in c.a. elementi in 6 Difetti muratura degli appoggi e c.a.p (C) acciaio (A) sottostrutture (M) (MCA) e 4 dei (S) giunti (MCG) 28

29 Catalogo difetti gallerie GIALLO GRIGIO ROSA VERDE 17 Difetti in elementi in muratura (M) 24 Difetti in elementi in c.a. e c.a.p (C) 10 Difetti in elementi in spritzbeton (SB) 3 Difetti generici in galleria (G) 29

30 Compilazione delle registrazioni sullo stato di conservazione delle opere Tutte le registrazioni sullo stato di conservazione delle opere dovranno contenere per ciascuna opera visitata un giudizio globale che dovrà essere espresso con una delle seguenti dichiarazioni: a)l'opera è pienamente efficiente nei riguardi della sicurezza e della regolarità della circolazione dei treni; b)l'opera è efficiente nei riguardi della sicurezza e della regolarità della circolazione dei treni con le seguenti limitazioni e cautele... finché non saranno portati a termine i provvedimenti proposti; c)l'opera è efficiente nei riguardi della sicurezza e della regolarità della circolazione dei treni con le seguenti limitazioni e cautele.... valutazione delle condizioni attuali della struttura determinazione delle più adeguate misure da adottare interventi di manutenzione, aumento della frequenza delle visite, prescrizioni particolari per le successive visite ordinarie e principali, monitoraggio strumentale continuato o non, limitazioni di velocità e/o di carico dei treni in transito. 30

31 Strumenti per l esecuzione delle visite di controllo Livello Distanziometro laser Kit di fessurimetri Rotelle metriche (20 mt ; 50 mt) Metro rigido Calibro Filo a piombo Torcia Binocolo Lente di ingrandimento Scala telescopica altezza 5m Martello Fotocamera digitale Reflex Pc portatile o tablet per utilizzo DOMUS Flessimetri Lente di ingrandimento Sclerometro Livello ottico + cavalletto + stadia Spazzola in acciaio Chiave dinamometrica Liquidi penetranti Spessimetro per vernici Martello + mazza Motocompressore Trapano pneumatico Mola pneumatica 31

32 Mezzi per l esecuzione delle visite di controllo by bridge piattaforma elevabile carrelli mobili per travate metalliche barca Mezzo by bridge 32

33 Mezzi per l esecuzione delle visite di controllo Carrello mobile per le travate metalliche 33

34 Mezzi per l esecuzione delle visite di controllo Piattaforma elevabile H 15 e 25 m 34

35 Mezzi per l esecuzione delle visite di controllo Barca per ispezioni in alveo 35

36 Mezzi per l esecuzione delle visite di controllo Tipologia Mezzo d opera Casi di impiego PONTI IN CA CAP E MURATURA By-bridge Opere con intradosso a più di ~ 25 m dal p.c. e opere non accessibili dal basso PONTI IN FERRO Automezzo con piattaforma elevabile Opere con intradosso a ~ 5-25 m dal p.c., accessibili dal basso Carrello mobile Travate metalliche da corredare di due vie di corsa longitudinali adeguatamente progettate per montare il carrello 36

37 Applicazione dei DRONI nell ispezione dell infrastruttura ferroviaria 37

38 Utilizzo dei Droni nelle ispezioni Alcune opere d arte, a causa della morfologia del territorio e/o delle loro caratteristiche geometriche risultano essere di difficile ispezione anche con l ausilio dei mezzi speciali. Difficoltà di ispezione di componenti incassati o di quelli difficilmente accessibili per loro stessa natura: apparecchi di appoggio, solette, ritegni etc. 38

39 Utilizzo dei Droni nelle ispezioni Con l intento di risolvere tale problematica, RFI ha avviato un attività di prova per l esecuzione di ispezioni con l ausilio di aeromobile a pilotaggio remoto da eseguire su alcuni ponti in esercizio sulla rete italiana. 39

40 ATTIVITA PROPEDEUTICHE: Visite pilota sul ponte sul Tevere SITO PROVA AIBOTIX 05/13 GEOGRAPHIKE 03/14 MICRODRONES 10/13 ITALDRON 02/14 AISICO 12/13 NUOVI SISTEMI 02/14 SERVIZI TOPOGRAFICI 02/14 40

41 ATTIVITA PROPEDEUTICHE: Analisi preliminare della tecnologia - Ponte ad impalcato in C.A.P con pile in C.A. (3 campate) - Ponte ad arco in muratura (3 campate) 41

42 ATTIVITA PROPEDEUTICHE: Analisi preliminare della tecnologia Visita ponte ad arco monocampata sulla Dora Baltea 42

43 Utilizzo dei Droni nelle ispezioni Visti gli esiti delle prove, al fine di una valutazione del possibile utilizzo dei Droni è stata deciso di avviare una sperimentazione su un numero più significativo di opere rappresentative delle tipologie presenti sulla rete ferroviaria. Le modalità con le quali svolgere la prova sono specificate in un apposito protocollo di sperimentazione redatto da R.F.I. in accordo alla normativa di settore. 43

44 Avvio della sperimentazione È attualmente in corso la procedura di gara 44

45 Opere oggetto della sperimentazione Opere composte da 2 a 10 campate site nella Direzione Territoriale di Firenze classificabili nelle seguenti tipologie : viadotto in c.a.p. con pile alte (altezza >10m); ponte ad arco in muratura o cls travata metallica; Ponti e viadotti NON ricadenti nelle «no fly zone» (ad eccezione del buffer «ferrovie»); ponti in alveo 45

46 Sperimentazione a valle delle attività di campo sarà richiesta la realizzazione: Report fotografico completo dell ispezione effettuata Key plan generale Scomposizione dell opera: Impalcato Pile e spalle Componenti strutturali 46

47 Sperimentazione Modello 3D fotografico e misurabile Video dell ispezione dell opera 47

48 Obiettivi della sperimentazione 2. Restituzione 1. Fase di volo 3. Riconoscimento difetti da catalogo 5. Emissione giudizio 4. Applicazione dei coefficienti in funzione di tipo, localizzazione intensità, estensione e evoluzione 48

49 Obiettivi della sperimentazione Rilievo geometrico strutturale Vista planimetrica; Pianta con sezione di pile e spalle; Prospetti principali; Modello 3D dell opera. 49

50 Cronoprogramma delle attività e futuri sviluppi Previsione fine sperimentazione entro metà 2016; Qualora la tecnologia si manifesti particolarmente efficace dal punto di vista del bilancio benefici/costi, si valuterà la possibilità di estendere l utilizzo nelle ispezioni anche a un più ampio gruppo di tipologie di opere indipendentemente dalla loro accessibilità. Possibile utilizzo dei Droni in altri settori della manutenzione dell infrastruttura e della security. GRAZIE DELL ATTENZIONE 50