Utilizzare Bim e digital twin per la gestione del rischio

Utilizzando il processo Bim e il digital twin, il Dipartimento di Ingegneria di Roma Tre sta sviluppando delle metodologie per la gestione della sicurezza stradale e del rischio sismico per i ponti

Prevedere in che modo ha probabilità di avvenire un incidente - e riuscire a impedirlo; visualizzare in tempo reale lo stato di manutenzione di ponti e viadotti - per capire quale ha maggiore priorità di intervento: queste sono le possibilità offerte dal processo Bim, una metodologia usata per la costruzione di edifici e che ora, in modo innovativo, sta venendo introdotta anche per la gestione delle infrastrutture di trasporto e per la prevenzione del rischio statico e sismico. Ne abbiamo parlato con Fabrizio D’Amico, dell’Università di Roma Tre, che fa parte del gruppo di ricerca che ne occupa nel Lazio.

Analizzare il gemello digitale per intervenire nell’elemento reale
Bim è l’acronimo di building information modeling e si rifà a un processo per ricostruire dei modelli digitali e informativi di opere civili o meno. Secondo D’Amico, il Bim “è stato sviluppato inizialmente per gli edifici, mentre adesso si sta allargando a tutte le opere civili, tra le quali anche le infrastrutture di trasporto. Il Bim non è solo questo naturalmente, ma anche il processo che permette di associare a ogni elemento dell’opera dei contenuti informativi di diverso livello. che possono collaborare per fornire modelli informativi interoperabili per permettere una conoscenza avanzata delle infrastrutture”. Per digital twin si intende invece letteralmente il gemello digitale, cioè una riproduzione virtuale di un elemento reale. “Con digital twin si indica la possibilità di creare in digitale un modello generalmente tridimensionale di un elemento reale” - afferma D’Amico - “se parliamo di un edificio, il digital twin di quell’edificio è il modello virtuale dell’edificio. Quindi è la ricostruzione di ogni singola parte dell’edificio per poter avere quel contenuto digitale di cui parlavo prima, caratteristico del processo Bim, del quale il digital twin è una parte, che permette di ripercorre in digitale ciò che avviene nella realtà”.

Come viene utilizzato il Bim per le infrastrutture di trasporto
Voi state utilizzando il processo Bim per le infrastrutture di trasporto. In che modo? "Il progetto è legato all’introduzione delle norme nazionali, la prima delle quali è il Decreto Ministeriale 570 che nel 2017 ha identificato le modalità e i testi progressive di introduzione dei metodi Bim per la modellazione anche per infrastrutture” - risponde D’Amico. “Noi stiamo facendo diverse ricerche per applicare il processo Bim ad ambiti più complessi rispetto alle infrastrutture civili puntuali, come le infrastrutture di trasporto, che hanno contenuti  di più ampi rispetto al singolo edificio. Noi come gruppo di ricerca del Dipartimento di Ingegneria da anni abbiamo definito le nostre attività di sicurezza stradale nell’ambito di un laboratorio di sicurezza stradale del Dipartimento di Ingegneria Civile di Roma Tre (Lasstre). Abbiamo due filoni di ricerca principali: una è la simulazione di guida nella realtà virtuale, con un avanzato simulatore di guida grazie al quale valutiamo il comportamento dell’utente alla guida; in più un’altra serie di attività legate al nostro laboratorio di monitoraggio delle infrastrutture di trasporto. A queste due principali attività di ricerca abbiamo affiancato negli ultimi anni lo studio della sicurezza stradale anche tramite strumenti Bim. Stiamo realizzando dei modelli, in ambito urbano ed extraurbano, delle infrastrutture viarie di trasporto, e ne stiamo costruendo dei gemelli digitali per compiere analisi avanzate anche sulla sicurezza stradale. Ricostruendo digitalmente un modello, riusciamo a fare delle verifiche previste dalle normative per la sicurezza stradale, che prevedono una valutazione di sicurezza delle infrastrutture stradali, per esempio misurando la visibilità degli utenti, la sicurezza che l’utente percepisce nel corso della percorrenza del tracciato e un’altra serie di condizioni che generalmente sono analizzate delle ispezioni in situ.

Come funziona il processo di modellazione
“Noi facciamo delle ispezioni in situ, costruiamo il gemello digitale, lo mettiamo come modello all’interno dei nostri sistemi e lo studiamo più nel dettaglio e lo informatizziamo in maniera che per noi diventi un database che potremmo poi aggiornare nel tempo. Questo aggiornamento nel tempo è fondamentale, in quanto qualsiasi intervento di sicurezza stradale che può essere immaginato può anche essere simulato o modellare all’interno dei sistemi per valutarne l’efficacia. In poche parole, vorremmo riuscire a percorrere digitalmente una strada modellata con il processo Bim per poter valutare il comportamento dell’utente in diverse situazioni. A quel punto possiamo ipotizzare gli interventi di adeguamento delle strade esistenti. Il processo inizia con un’analisi incidentale: se il database dice che c’è una ripetitività degli incidenti, ci può dare la causa probabile. Queste informazioni tuttavia sono fornite da persone. Noi sulla base di queste informazioni andiamo sul posto e verifichiamo i fattori di rischio. Dopodiché modelliamo questo contesto, cioè lo ricostruiamo tridimensionalmente. Quello che stiamo tentando di fare è andare a ripercorrere il comportamento dell’utente reale all’interno del simulatore di guida”.

Bim e digital twin per la gestione del rischio sismico dei ponti
Un altro progetto che state portando avanti è quello per la definizione di criteri e linee guida per la manutenzione e gestione del rischio statico e sismico di ponti e viadotti. “Sì, il nostro , MLazio, è un progetto biennale della regione Lazio portato avanti da due gruppi di ricerca, sempre della sezione di Ingegneria Civile del Dipartimento di Ingegneria di Roma Tre” - risponde D’Amico. "In particolare il progetto viene portato avanti dal gruppo di ricerca di Strutture, rappresentato dal professor Fabrizio Paolacci e dal professor Gianmarco De Felice e dal gruppo di Infrastrutture viarie, rappresentato dal professor Andrea Benedetto, con lo scopo di definire delle linee guida per manutenzione di rischi statici e sismici della Regione Lazio. Stiamo arrivando al termine di vita utile delle opere costruite cinquanta o sessanta anni fa. Stiamo tentando di creare una sorta di nuova analisi metodologica affinché la Regione Lazio e l’ente gestore (Astral) possano classificare, gestire e monitorare le opere. Il gruppo di ricerca di Strutture si sta occupando di ogni singola opera, per la quale farà analisi statiche e dinamiche, mentre il gruppo di ricerca di Infrastrutture viarie riuscirà a fare innanzitutto una mappatura generale, quindi una parte di censimento. Poi verranno determinate le difettosità attraverso delle ispezioni. Ma per il digital twin già nella prima fase si creeranno dei modelli Bim delle opere semplificati che possano essere utilizzati per fare analisi avanzate più caratteristiche. Un altro strumento altamente innovativo sarà quello del monitoraggio satellitare: utilizzeremo sistema di monitoraggio ad alta risoluzione basato su una tecnica di interferometria radar satellitare multitemporale che ci permette di valutare nel tempo i dati restitutiti da satellite e in che modo i ponti stanno subendo modifiche nel tempo per poter analizzare zone che potrebbero risultare più critiche. Questo permetterà di ottimizzare il processo iniziale di valutazione, per segnalare le opere che già ora sono meritevoli di attenzione. Il nostro obiettivo comune, anche sulla base delle nuove normative, è quello di tendere ad azzerare la probabilità che ci siano vittime.

Giovanni Peparello