Monitoraggio strutturale del primo Ponte in Alluminio Riciclato della Scandinavia.
June 9, 2026
L'Hangar Bridge di Trondheim, in Norvegia, è il primo ponte pedonale scandinavo costruito interamente in alluminio riciclato, un traguardo significativo per le infrastrutture sostenibili. Progettata nell'ambito dell'iniziativa di ricerca norvegese FjordX, la struttura leggera presenta sfide dinamiche e strutturali uniche. Per supportare la ricerca e convalidare i codici di progettazione, Dewesoft Monitoring e NTNU hanno implementato un sistema permanente di monitoraggio strutturale (SHM). Il sistema garantisce prestazioni a lungo termine e combina accelerometri, estensimetri e tecnologia di collegamento in serie sincronizzato.
Introduzione
L'Hangar Bridge è un ponte pedonale ad arco caratterizzato da una configurazione a rete di cavi. È realizzato interamente in alluminio riciclato proveniente dalla piattaforma petrolifera dismessa di Trondheim, in Norvegia. L'Hangar Bridge è il primo del suo genere. Si estende per 55 metri ed è stato commissionato dall'Amministrazione Norvegese delle Strade Pubbliche (Statens Vegvesen) per esplorare soluzioni infrastrutturali economiche e sostenibili.
COWI, una società di consulenza internazionale specializzata in ingegneria, architettura, energia e ambiente, ha progettato l'Hangar Bridge. COWI fa parte del progetto di ricerca e sviluppo FjordX. Il programma FjordX in Norvegia è un'importante iniziativa di ricerca e sviluppo incentrata su soluzioni innovative, sostenibili ed economiche per l'attraversamento dei fiordi, in particolare ponti galleggianti e altre infrastrutture complesse. Il programma include progetti come l'Hangar Bridge, che utilizza alluminio riciclato per una costruzione più ecologica.
Il progetto Hangar Bridge è coordinato con Bane Nor, l'ente responsabile della gestione, manutenzione e costruzione delle ferrovie in tutta la Norvegia, in quanto il ponte attraversa le linee ferroviarie. Leirvik AS, un fornitore di grandi strutture in alluminio e leader nella tecnologia di saldatura dell'alluminio ha fabbricato e costruito il ponte.
L'Hangar Bridge affronta sfide dinamiche a causa della sua leggerezza sia nei materiali che nella progettazione. Il principale codice di progettazione strutturale per le strutture in alluminio in Europa è l'Eurocode 9 (EN 1999), che si applica in combinazione con specifici Allegati Nazionali (AN) che forniscono parametri e regole specifici per ciascun paese.
Per comprendere le dinamiche del sistema e calibrare l'Allegato del Codice di progettazione strutturale delle strutture in alluminio della Norvegia, la Norwegian University of Science and Technology (NTNU) e Dewesoft Monitoring hanno progettato un sistema permanente di monitoraggio strutturale che combina accelerometri, estensimetri e la tecnologia di collegamento in serie di Dewesoft.
Il ponte Hangar
Il ponte Hangar è un ponte in alluminio lungo 55 metri. È il primo del suo genere, installato a Trondheim, in Norvegia. Ha una larghezza di 9 metri e un peso totale di 60 tonnellate. Il ponte Hangar è un ponte pedonale e ciclabile che attraversa i binari ferroviari presso la stazione di Leangen.
Il ponte ad arco, con una topologia a rete per gli hangar, è costruito interamente con alluminio riciclato proveniente dalla piattaforma petrolifera dismessa di Gyda. COWI e Hydro Aker Solutions hanno collaborato alla progettazione del ponte Hangar.
Il progetto è sviluppato dall'Amministrazione Norvegese delle Strade Pubbliche (Statens Vegvesen) nell'ambito del programma di ricerca FjordX e realizzato da Leirvik AS in qualità di appaltatore principale. La costruzione del progetto è iniziata nel maggio 2024 ed è stata effettuata una fase di assemblaggio di prova presso lo stabilimento di Leirvik nel dicembre 2024. Quattro segmenti del ponte sono stati spediti da Stord a Trondheim nel marzo 2025 e, grazie alla tecnologia di saldatura dell'alluminio all'avanguardia di Leirvik, sono stati assemblati in loco con le barre di sospensione e le ringhiere.
L'Hangar Bridge è un punto di riferimento per gli ingegneri strutturali, offrendo l'opportunità di testare e sviluppare soluzioni strutturali sostenibili, economiche ed ecocompatibili.
Costruzione dell'Hangar Bridge
La costruzione dell'Hangar Bridge ha incluso:
La costruzione delle spalle del ponte
La costruzione dei muri di sostegno
L'installazione della rete idrica e fognaria
L'illuminazione stradale
Il reindirizzamento dei cavi elettrici ad alta tensione delle stazioni e della rete di distribuzione cittadina
Lo sviluppo delle infrastrutture pedonali adiacenti
Il processo di costruzione e installazione del Ponte Hangar comprende le seguenti fasi: le figure 1 e 2 ne illustrano alcune:
Sollevamento di prova preliminare per garantire l'equilibrio (utilizzando quattro ganci di sollevamento)
Sollevamento e posizionamento del ponte
Posizionamento preciso sui punti di sollevamento
Smontaggio della gru
Installazione e fusione degli appoggi
Installazione dei giunti di dilatazione
Rimozione dei ganci di sollevamento
Completamento dei muri di sostegno e delle strade di accesso
Pavimentazione in asfalto del ponte e delle strade adiacenti
Installazione delle rotaie spazzaneve
Integrazione dell'illuminazione nelle rotaie
Il ponte Hangar come progetto di ricerca
Il progetto del ponte Hangar esplora tecniche di costruzione economicamente vantaggiose e sistemi sicuri ed ecosostenibili. La struttura leggera può essere facilmente installata da una singola gru. Non richiede supporti tra i binari ferroviari ed è esente da manutenzione per tutta la sua vita utile di 100 anni.
L'NTNU ha utilizzato il Ponte Hangar come laboratorio di ricerca in loco per lo sviluppo di tesi di laurea magistrale e progetti di dottorato. A tal fine, l'NTNU ha implementato un sistema di monitoraggio strutturale per studiare il comportamento dinamico e l'integrità della struttura.
Il sistema di monitoraggio strutturale fornirà dati e informazioni preziose per contribuire allo sviluppo di standard di progettazione per i futuri ponti in alluminio, evidenziando i principali vantaggi dell'alluminio come materiale da costruzione, quali:
Resistenza alla corrosione, che richiede una manutenzione minima
Progettazione flessibile, che consente un'installazione più rapida
Completamente riciclabile, con una bassa impronta di carbonio
Circa il 75% di tutto l'alluminio mai prodotto è ancora in uso oggi
Sistema di monitoraggio e piano di strumentazione
Il sistema di misura comprende 20 accelerometri triassiali, una stazione meteorologica e registratori di dati.
Il sistema di misura consente di collegare più sensori allo stesso cavo, semplificando al massimo l'installazione grazie alla tecnologia di collegamento a catena di Dewesoft.
Il sistema di monitoraggio strutturale proposto da Dewesoft offre le seguenti caratteristiche principali:
Nodi sensore digitali (all-in-one) per accelerometri 3D che riducono il costo degli accelerometri convenzionali per il monitoraggio strutturale e dei canali di acquisizione dati esterni.
Dispositivi di acquisizione dati a canale singolo, configurabili via software (per la misura della deformazione lungo il ponte), per la realizzazione di sezioni trasversali. I dispositivi possono essere posizionati molto vicino al sensore, riducendo significativamente la lunghezza dei cavi analogici e il rischio di interferenze elettromagnetiche (DAU).
I nodi sensore e le unità di acquisizione dati (DAU) front-end sono collegati tramite EtherCAT lungo tutta la struttura, riducendo il numero complessivo di DAU e la quantità di cablaggio di diverse unità (con conseguente risparmio di costi e tempi di installazione).
Gli ingegneri civili possono accedere ai dati tramite il software client Dewesoft (Dewesoft Historian) o la dashboard open-source Grafana.
I componenti disponibili per Dewesoft Historian sono:
Client MQTT DewesoftX - un plugin che consente di pubblicare canali in DewesoftX su un broker MQTT. Il plugin può anche fungere da sottoscrittore MQTT, trasmettendo in streaming i canali da un broker.
Dewesoft HISTORIAN - Consente la comunicazione dei dati tra unità di misura, database e client. Include un broker MQTT, un database e il client web open-source Grafana. Sono necessari i plugin MQTT Client sulle unità di misura.
Client DewesoftX View - consente l'accesso ai dati del database e delle unità di misura da un'istanza Dewesoft. Il plugin MQTT Client fornisce lo streaming di dati in tempo reale in modalità Misura. Il plugin Historian Importer consente l'importazione di dati storici in modalità Analisi. Include una chiavetta USB.
La Figura 3 mostra l'architettura della piattaforma Dewesoft Historian.
La comunicazione EtherCAT tra i dispositivi garantisce la sincronizzazione uno a uno dei campioni lungo tutta la catena. La distanza tra i dispositivi non influisce sulla precisione della sincronizzazione. Il sistema di misura consente agli ingegneri civili di collegare più sensori a un singolo cavo, semplificando al massimo l'installazione. La proposta generale dell'NTNU segue la topologia illustrata nella Figura 4.
Il lato ovest e il lato est del piano di strumentazione sono illustrati rispettivamente nelle figure 5 e 6.
La stazione meteorologica e gli estensimetri posti sotto il ponte in alluminio sono mostrati rispettivamente nelle figure 7 e 8.
La soluzione Dewesoft: montaggio esterno permanente con custodia impermeabile IP67
I dispositivi di acquisizione dati IOLITE sono disponibili in una custodia in alluminio impermeabile con pressacavi. La custodia è progettata per il montaggio esterno ed è completamente impermeabile. È conforme alla classificazione ambientale IP67.
I cavi vengono inseriti attraverso i pressacavi nel punto di installazione e crimpati ai connettori RJ45 maschio. I connettori RJ45 femmina dell'IOLITE 3xMEMS-ACC si trovano all'interno della custodia impermeabile.
Dopo aver collegato i connettori, il coperchio superiore può essere fissato alla custodia tramite una guarnizione O-ring e quattro bulloni. La custodia per esterni sfiata automaticamente l'aria per equalizzare la pressione interna con la pressione atmosferica esterna, impedendo al contempo l'ingresso di acqua. Questa equalizzazione prolunga la durata della guarnizione e aumenta la robustezza della custodia.
Sensore accelerometro triassiale
Per tutte le posizioni, proponiamo il Dewesoft IOLITEiw-3xMEMS-ACC. I dispositivi integrano un accelerometro MEMS triassiale. Si tratta di un dispositivo sensore-DAQ integrato che utilizza il protocollo EtherCAT, consentendo un semplice collegamento in serie di più dispositivi montati sulla struttura.
Abbiamo utilizzato un singolo cavo Ethernet CAT6 per la trasmissione dei dati, l'alimentazione e la sincronizzazione tra i dispositivi collegati in serie. È importante sottolineare che il costo del sensore include il costo totale della misura dell'accelerazione, in quanto non è necessaria alcuna unità DAQ aggiuntiva per l'acquisizione dei dati. Il dispositivo è alloggiato in un apposito contenitore impermeabile.
Estensimetri
Il sistema include estensimetri KCW (montaggio impermeabile tramite saldatura) e estensimetri a quarto di ponte e a ponte intero. Colleghiamo gli estensimetri ai moduli di acquisizione dati modulari IOLITEw-1xSTG a 1 canale. Tutti i canali estensimetrici possono essere convertiti dalla modalità a quarto di ponte alla modalità a ponte intero tramite un'interfaccia utente grafica, consentendo la modifica del sistema di monitoraggio.
Stazione meteorologica
Per il monitoraggio della velocità e della direzione del vento, utilizziamo una stazione meteorologica METSense500. Il dispositivo ha un intervallo di temperatura operativa compreso tra -40 °C e +70 °C. La misura della velocità del vento va da 0,01 a 60 m/s, mentre la misura della direzione del vento va da 0° a 359°.
Sistema di acquisizione dati (DAQ)
Il sistema DAQ è costituito da un PC industriale (processore i7 e 4 TB di spazio su disco) con un'istanza locale del software DewesoftX e da dispositivi di acquisizione dati (DAQ) esterni. Colleghiamo i dispositivi DAQ al PC tramite la porta Ethernet (ad eccezione della stazione meteorologica, che utilizza Modbus TCP/IP per comunicare con il nostro DAQ). Questo setup consente di distribuire i dispositivi DAQ in tutta la struttura, riducendo il numero complessivo di sistemi DAU e la quantità di cablaggio. L'alimentatore è alloggiato all'interno dell'armadio di monitoraggio del sistema.
Riassumendo i dispositivi, si tratta dei seguenti:
Dispositivo DAQ MESM triassiale IOLITEiw-3xMEMS-ACC
Sistema DAQ con estensimetro a canale singolo IOLITEw-1xSTG
Sistema DAQ per velocità e direzione del vento METSense500 Modbus TCP/IP
La Figura 9 mostra un esempio della configurazione.
La tecnologia a catena permette agli utenti di aggiungere sensori alla catena di misura per future campagne di strumentazione. Aggiungendo un altro iniettore di alimentazione, è possibile realizzare una catena di misura completamente nuova, con alimentazione, segnale e sincronizzazione in un unico cavo, come mostrato nella Figura 10 per le linee di misura a catena e per la configurazione a stella, rispettivamente.
Per adattarsi ulteriormente a qualsiasi configurazione di sistema, possiamo utilizzare uno switch EtherCAT per implementare più catene di misura sulla struttura, come mostrato nella Figura 11.
Infine, è possibile e adatta al progetto anche una combinazione di sensori diversi sulla stessa linea di misura, riducendo i tempi di installazione grazie al collegamento in serie dei sensori, come mostrato in Figura 12.
La Figura 13 mostra il piano di strumentazione definitivo.
Conclusione
L'Hangar Bridge rappresenta un punto di riferimento fondamentale dal punto di vista dei materiali, delle tecniche costruttive, della tecnologia di saldatura e della progettazione dei ponti. L'installazione del sistema Dewesoft ha portato a numerosi vantaggi, tra cui:
Minimizzazione del cablaggio (minori costi).
Minimizzazione dei tempi di installazione (minori costi per l'integratore di sistema, meno problemi per il gestore dell'infrastruttura).
Minimizzazione dei tempi di inattività del traffico (minori costi per il gestore e l'operatore dell'infrastruttura).
Immunità elettromagnetica (segnali di alta qualità anche in presenza di linee elettriche, come nei ponti ferroviari).
Elevata scalabilità del sistema.
Sincronizzazione al microsecondo.
Integrazione di qualsiasi sensore.
Funzionalità cloud per l'archiviazione dei dati su server e dashboard.
Sistemi di allarme e di attivazione per avvisi tempestivi, archiviazione dati ottimizzata e canali matematici.
Elevato livello di affidabilità, con integrazione e sincronizzazione simultanea in tempo reale di oltre 100 sensori.
Referenze
Dewesoft. (n.d.): Structural health monitoring of bridges.
Statens Vegvesen. (2025, January 6)Vellykket prøvemontering av Hangarbrua.
Leirvik AS. (n.d.): Hangar Bridge.