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Sperimentazione sull’impiego dei droni nell’ispezione dei ponti ferroviari DIREZIONE TECNICA STANDARD INFRASTRUTTURA CIVILE E SPERIMENTALI PONTI E STRUTTURE Sorrento 16-10-2015 Ing. Vecchi Andrea

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Sperimentazione sull’impiego dei droni nell’ispezione dei

ponti ferroviari

DIREZIONE TECNICA STANDARD INFRASTRUTTURA CIVILE E SPERIMENTALI

PONTI E STRUTTURE

Sorrento 16-10-2015 Ing. Vecchi Andrea

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LA RETE FERROVIARIA E LE TIPOLOGIE DI PONTI PRESENTI

ISPEZIONE ALLE OPERE D’ARTE

PRIME APPLICAZIONI DEI DRONI NELLE ISPEZIONI

INDICE

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~ 943 km

~ 6.444 km ~ 9339 km

Nodi metropolitani

Rete fondamentale Rete complementare

Doppio binario: ∼ 7.500 Km Binario unico: ∼ 9.200 Km Linee elettrificate: ∼ 11.900 km (71 %) Stazioni passeggeri: 2.214

La Rete Ferroviaria Italiana

Estensione della rete ∼ 17.160 km

di cui ∼16.700 km in esercizio

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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

Opere civili soggette a sorveglianza

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Ponti ( ~ 570 km di linea)

Tipologie prevalenti

Ponte ad arco

Viadotto in c.a.p.

Travata metallica

Solettone

Scatolare

Acciaio e misti 18%

C.a. e C.a.p 46%

Muratura 36%

Materiale costitutivo

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TIPOLOGIE PONTI

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

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Viadotto Borratino – DD Roma -Firenze

IMPALCATI IN C.A.

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IMPALCATI IN C.A.

Impalcato a travi gettate in opera

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IMPALCATI IN C.A.P.

A 2 CASSONI PREFABBRICATI IN OPERA IN C.A.P. AFFIANCATI E SOLIADARIZZATI CON PRECOMPRESSIONE DEI TRASV. E

GETTO DI SUTURA IN SOLETTA

IMPALCATI A TRAVI PREFABB.TE IN C.A.P. CON SOLETTA E TRAVERSI GETTATA I N OPERA

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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

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IMPALCATI IN C.A.P.

IMPALCATI A VIA

INFERIORE

CASSONE MONO

CELLULARE

CASSONE BI-CELLULARE

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TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO

o TRAVI GEMELLE o TRAVI A PARETE PIENA o TRAVI RETICOLARI o PONTI AD ARCO

Tipologie “Storiche”ad attacco diretto

Ponte sul PO . Ostiglia – BO-VR

Nuove Tipologie con ballast

o STRUTTURE MISTE A/C isostatiche o STRUTTURE MISTE A/C continue o TRAVI RETICOLARI o PONTI AD ARCO a via inferiore

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Travi gemelle

Luce : 16-18 m

Singolo e doppio binario

TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO

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TRAVI A PARETE PIENA a VIA INFERIORE

LUCE: 16 ÷ 25 m

Singolo e doppio binario

TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO

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TRAVI RETICOLARI APERTE SUPERIORMENTE – A VIA INFERIORE

Trasversal section

LUCE: 25 ÷ 40 m

Singolo e doppio binario

TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO

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TRAVATA A MAGLIA TRIANGOLARE A PASSAGGIO SUPERIORE

AMPIEZZE LUCE: da 30 a 50 m singolo e doppio binario

TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO

Ponte Aliano

(Civitavecchia-Orte)

LUCE: 68 m

Singolo binario

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PONTE AD ARCO SULL’ADDA A PADERNO LINEA PONTE S. PIETRO - SEREGNO

Anno di costruzione 1887 – 1890 Lunghezza totale 226 m

TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO

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STRUTTURE MISTE acciaio/calcestruzzo

Luce: 30 ÷ 75 m Singolo e Doppio Binario

Luce: 30 ÷ 46 m Singolo e Doppio Binario

V max fino a 300 km/h

TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO/CLS

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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.)

LINEA A.V. TO-VE TRATTA TORINO - MILANO

TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO/CLS

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Travate reticolari ad armamento su ballast con soletta in c.a. Vmax>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)

TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO/CLS

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PONTE AD ARCO a via inf. 2 campate, lunghezza 75.0 m ciascuna

TIPOLOGIE DI PONTI IN ACCIAIO/CLS

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I PONTI IN MURATURA

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ISPEZIONE ALLE OPERE D’ARTE

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Istruzione ferroviaria 44C

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

ATTIVITA’ DI CONTROLLO REGOLE:

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VISITE PERIODICHE ORDINARIE

(annuale)

VISITE PERIODICHE SPECIALI AI PONTI,

VIADOTTI, SOTTOVIA, AD ARCO O IMPALCATO

VISITE STRAORDINARIE

VISITE

PERIODICHE PRINCIPALI (triennale)

VISITE

PERIODICHE GENERALI

(sessennale)

VISITE ALLE OPERE NUOVE (frequenza fissata in funzione

della tipologia)

VISITE STRAORDINARIE SPECIALISTICHE

VISITE STRAORDINARIE A SEGUITO DI EVENTI

ECCEZIONALI

Tipologia delle visite di controllo

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.

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Il caso particolare dei ponti, viadotti e sottovia, ad arco o impalcato

Visita generale (ogni 6 anni)

Visita ordinaria

semplificata

Visita ordinaria

semplificata

Visita principale

(ogni 3 anni)

Visita ordinaria

semplificata

Visita ordinaria

semplificata

Registrazione dei difetti

con il sistema di B.M.S. DOMUS

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1. Esame visivo 2. Riconoscimento difetti da catalogo

3. Applicazione dei coefficienti in funzione di tipo, localizzazione intensità, estensione e evoluzione

4. Emissione giudizio

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).

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VERDE GRIGIO AZZURRO GIALLO ROSA 2

Difetti nelle sovrastrutture

(V) e 6 Difetti

sottostrutture (S)

28 Difetti in

elementi in c.a. e c.a.p (C)

15 Difetti

elementi in acciaio (A)

9 Difetti

elementi in muratura

(M)

14 Difetti nei

meccanismi di collegamento degli appoggi (MCA) e 4 dei giunti (MCG)

Catalogo difetti ponti

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GIALLO GRIGIO ROSA VERDE

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Difetti in elementi in muratura (M)

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Difetti in elementi in c.a. e c.a.p (C)

10

Difetti in elementi in spritzbeton (SB)

3

Difetti generici in galleria (G)

Catalogo difetti gallerie

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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.................................. .

Compilazione delle registrazioni sullo stato di conservazione delle opere

valutazione delle condizioni attuali della struttura

•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.

determinazione delle più adeguate misure da adottare

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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

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“by bridge” piattaforma elevabile

Mezzo “by bridge”

Mezzi per l’esecuzione delle visite di controllo

carrelli mobili per travate metalliche barca

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Carrello mobile per le travate metalliche

Mezzi per l’esecuzione delle visite di controllo

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Piattaforma elevabile H 15 e 25 m

Mezzi per l’esecuzione delle visite di controllo

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Mezzi per l’esecuzione delle visite di controllo

Barca per ispezioni in alveo

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PONTI IN CA CAP E MURATURA

PONTI IN FERRO

By-bridge

Automezzo con piattaforma elevabile

Opere con intradosso a più di ~ 25 m dal p.c. e opere non accessibili dal basso

Opere con intradosso a ~ 5-25 m dal p.c., accessibili dal basso

Travate metalliche da corredare di due vie di corsa longitudinali adeguatamente progettate per montare il carrello

Carrello mobile

Casi di impiego Mezzo d’opera Tipologia

Mezzi per l’esecuzione delle visite di controllo

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Applicazione dei DRONI nell’ispezione dell’ infrastruttura ferroviaria

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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.

Utilizzo dei Droni nelle ispezioni

Difficoltà di ispezione di componenti incassati o di quelli difficilmente accessibili per loro stessa natura: apparecchi di appoggio, solette, ritegni etc.

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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.

Utilizzo dei Droni nelle ispezioni

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ATTIVITA’ PROPEDEUTICHE: Visite pilota sul ponte sul Tevere

AIBOTIX 05/13

SITO PROVA

MICRODRONES 10/13

ITALDRON 02/14

GEOGRAPHIKE 03/14

NUOVI SISTEMI 02/14

SERVIZI TOPOGRAFICI 02/14

AISICO 12/13

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- Ponte ad impalcato in C.A.P con pile in C.A. (3 campate)

- Ponte ad arco in muratura (3 campate)

ATTIVITA’ PROPEDEUTICHE: Analisi preliminare della tecnologia

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Visita ponte ad arco monocampata sulla Dora Baltea

ATTIVITA’ PROPEDEUTICHE: Analisi preliminare della tecnologia

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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.

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.

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Avvio della sperimentazione

È attualmente in corso la procedura di gara…

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Opere oggetto della sperimentazione Opere composte da 2 a 10 campate site nella Direzione Territoriale di Firenze classificabili nelle seguenti tipologie :

ponte ad arco in muratura o cls viadotto in c.a.p. con pile alte (altezza >10m);

travata metallica; ponti in alveo

Ponti e viadotti NON ricadenti nelle «no fly zone» (ad eccezione del buffer «ferrovie»);

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Sperimentazione

a valle delle attività di campo sarà richiesta la realizzazione:

Key plan generale

Scomposizione dell’opera: •Impalcato •Pile e spalle •Componenti strutturali

Report fotografico completo dell’ispezione effettuata

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Sperimentazione

Video dell’ispezione dell’opera

Modello 3D fotografico e misurabile

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1. Fase di volo 3. Riconoscimento difetti da catalogo

4. Applicazione dei coefficienti in funzione di tipo, localizzazione intensità, estensione e evoluzione

5. Emissione giudizio

2. Restituzione

Obiettivi della sperimentazione

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Rilievo geometrico strutturale

Vista planimetrica;

Pianta con sezione di pile e spalle;

Prospetti principali;

Modello 3D dell’opera.

Obiettivi della sperimentazione

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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

Cronoprogramma delle attività e futuri sviluppi

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