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ponti&viadotti
Franco Bontempi(1)
Francesco Petrini(2)
Marina Mazzacane(3)
Michele Ronchi(4)
Michelangelo Monno(5)
Rosalia Piscopo(5)
Q
uesto articolo illustra come si è potuto procedere a
una estensione controllata della vita di servizio, sep-
pure con prescrizioni e limitazioni d’uso, di un pon-
te ferroviario che, nonostante le dimensioni limitate, assume
un’importanza strategica all’interno della rete ferroviaria.
Sono quindi illustrate le ispezioni e le prove in sito condotte, le
analisi numeriche, le verifiche e il successivo sistema di moni-
toraggio installato, per valutare e controllare l’evoluzione dello
stato dell’opera d’arte assicurandone la sicurezza. Si ritiene che,
nella sua semplicità, questo episodio rappresenti un esempio di
buona pratica utile per le Autorità infrastrutturali.
OGGETTO E CONSIDERAZIONI INIZIALI
Il contesto fisico e infrastrutturale in cui si colloca questo manu-
fatto è determinato da due fattori: pur avendo una luce limitata,
la struttura svolge un compito delicato per il traffico ferroviario,
poiché, essendo una tratta frequentata da pendolari, se andasse
fuori uso causerebbe danni considerevoli per il gran numero di
viaggiatori coinvolti (Figura 1).
L’opera è inserita in un’area urbana altamente trafficata (Figura
2): risulta quindi difficile e non immediata la sostituzione della
struttura.
Lo schema generale della struttura (Figura 3), tipico degli anni
Sessanta, è visibile nella Figura 4, nella quale si nota anche una
leggera obliquità in pianta. La Figura 5 illustra invece la compo-
sizione della sezione trasversale: ogni rotaia poggia su una trave
di legno che, a sua volta, è sostenuta ad intervalli da piastre
verticali in acciaio che trasferiscono i carichi taglianti alle anime
delle due coppie di travi accoppiate; queste, a loro volta, sono
collegate tra loro con traverse verticali a X.
UN CASO SEMPLICE MA RAPPRESENTATIVO DI CONTROLLO E VALUTAZIONE
DELLA SICUREZZA DI UN’OPERA FERROVIARIA, DI LIMITATE DIMENSIONI MA CON CARATTERISTICHE
STRATEGICHE, PER PERMETTERNE IL MANTENIMENTO TEMPORANEO IN SERVIZIO,
PUR CON LIMITAZIONI E PRESCRIZIONI, IN ATTESA DELLA SUA SOSTITUZIONE
CONTROLLO
ED ESTENSIONE
DELLA VITA UTILE
DI UN PONTE FERROVIARIO
1. L’ubicazione del cavalcavia ferroviario
e contesto urbano
3. Vista globale del cavalcavia considerato,
con il supporto di un binario
2. In grigio pallido (in alto) il cavalcavia
considerato, che sostiene un binario
1-2022 STRADE & AUTOSTRADE 3
www.stradeeautostrade.it
Oltre all’esame dei disegni, è interes-
sante vedere nelle Figure 6A, 6B, 7A e
7B come la struttura sia concretamente
composta.
La complessa geometria del ponte,
tipica come si è detto del periodo in
cui è stato costruito, ha comportato la
presenza di dettagli geometrici compli-
cati, suscettibili di aumento di tensione
rispetto ai valori medi nominali e quindi
potenzialmente soggetti a rotture per
fatica [1, 2 e 3].
Un aspetto da evidenziare ulteriormente
a questo proposito riguarda la difficoltà
di ispezione della struttura. Dalla Figura
7B è chiaro come sia difficile individuare
eventuali inizi di crisi, come fratture nelle
flange o chiodi rotti. Questo aspetto è
ancora più critico in considerazione del
collegamento delle varie parti strutturali,
illustrato in Figura 5: il cedimento di una
delle flange che collegano le travi longi-
tudinali sotto la singola rotaia potrebbe
innescare un progressivo collasso delle
altre, con effetti drammatici [4 e 5].
LE VALUTAZIONI PRELIMINARI
Il Gestore dell’infrastruttura che ha
in carico il cavalcavia è Ferrotram-
viaria SpA - Divisione Infrastruttura
(FT-DI) che opera sulla rete regio-
nale nell’area di Bari Nord. Oltre a
essere il Gestore dell’infrastruttura,
FT-DI opera anche come Impresa
ferroviaria per la stessa rete e for-
nisce servizi di trasporto pubblico
locale interurbano su linee di auto-
bus, nella stessa area geografica, e
con servizi ferroviari merci sulla rete
RFI (Azienda Ferroviaria Italiana).
Questa Azienda, grazie alla sua
lunga e solida cultura basata sul-
la sicurezza e sull’affidabilità, per
garantire la sorveglianza e la ge-
stione delle proprie infrastrutture,
ha avviato una specifica attività di
controllo su questo sovrappasso,
dopo aver rilevato la presenza di
fenomeni di corrosione durante
un’ispezione visiva condotta nel
2019 [6].
In primo luogo, è stata condotta
una prova statica di carico all’inizio
del 2019 collocando 25 blocchi di
5. La composizione della sezione trasversale del cavalcavia
6A e 6B. Lati sinistro (6A) e destro (6B) del cavalcavia (guardando verso Nord)
7A e 7B. Il sistema di controventatura trasversale verticale (7A) e trasversale orizzontale (7B) tra le ali
inferiori delle travi longitudinali. Nella 7A è possibile vedere anche parte della strumentazione per il
monitoraggio dello stato strutturale e per la 7B si rimanda anche alla Figura 4
MONITORAGGIO DI PONTI
4. Lo schema generale del cavalcavia
ponti&
viadotti
4 STRADE & AUTOSTRADE 1-2022 www.stradeeautostrade.it
calcestruzzo con un peso unitario di 15,5 kN, per un totale di
387,50 kN (Figure 8 e 9) e misurando, tra l’altro, uno spostamen-
to verticale elastico in mezzeria pari a 5,6 mm.
Confrontando questo risultato con l’abbas-
samento teorico atteso pari a 6,6 mm, ot-
tenuto da valutazioni preliminari in Figura
10, è stato possibile affermare che il ponte
ha dimostrato un comportamento perfetta-
mente elastico poiché le misure allo scarico
hanno dato risultati praticamente nulli in ter-
mini di spostamenti. In particolare, è stato
anche possibile affermare che gli appoggi
hanno dato una risposta conforme al tipo di
dispositivo senza danneggiamenti.
In secondo luogo, FT-DI ha commissionato
alla Società New IFOG Engineering Srl [7]
una modellazione strutturale completa del
ponte, con relative verifiche di sicurezza, per
avere contezza di eventuali criticità secon-
do la Normativa vigente e per avere un quadro
generale dell’opera, consentendo di individua-
re, ove necessario, eventuali misure correttive e
limitazioni operative.
Nell’ambito di questa modellazione, la definizio-
ne delle caratteristiche dell’opera è stata pos-
sibile, oltre all’esame della Normativa vigente
durante la costruzione dell’opera, anche grazie
alla disponibilità dei disegni originali:
•	 la geometria di progetto della struttura è risul-
tata nota in base ai disegni originali e il rilievo
visivo ha confermato la corrispondenza con il
costruito;
•	 i dettagli costruttivi sono risultati noti dai di-
segni originali integrati da puntuali indagini
in situ;
•	 le caratteristiche meccaniche dei materiali no-
te sulla base dei disegni costruttivi sono state
integrate da prove in laboratorio.
Le Figure 11A e 11B mostrano aspetti del model-
lo globale agli elementi finiti sviluppato.
8. La configurazione del carico per il test statico
10. I risultati preliminari teorici
13. Le flange verticali chiodate tra le
anime delle travi principali
12. Il modello globale
completo
11A e 11B. Il modello numerico delle travi longitudinali principali (11A) e dei binari sopra
le travi in legno sostenuti dalle flange verticali tra le anime delle travi principali (11B)
9. L’esecuzione in notturna della prova di carico
MONITORAGGIO DI PONTI
1-2022 STRADE & AUTOSTRADE 5
www.stradeeautostrade.it
Per determinare la effettiva sicurezza
del ponte, sono state condotte prove
ad ultrasuoni volte ad individuare la
riduzione causata da fenomeni di cor-
rosione dello spessore degli elementi
principali dell’impalcato, in particolar
modo in corrispondenza del corrente
inferiore delle travi principali in prossi-
mità dell’appoggio fisso sul lato Sud.
La Figura 12 mostra, quindi, il modello
globale completo, mentre la Figura 13
mostra la parte più critica delle strutture, ovvero la connessione
chiodata sulle flange verticali che sostengono il binario.
UN’ULTERIORE FASE DI VALUTAZIONE
DELLA SICUREZZA
Per avere ulteriore conferma indipendente dello stato dell’ope-
ra, FT-DI ha commissionato all’Università di Roma “La Sapienza”
un’ulteriore attività di consulenza specialistica condotta sotto la
supervisione del primo autore di questo articolo.
È stato, quindi, prescritto un test in situ con una locomotiva
diesel rappresentativa del carico di traffico previsto sulla linea, la
quale è stata preliminarmente pesata per ottenere il carico pre-
ciso su ciascun asse come mostrato
in Figura 14.
Successivamente, nelle notti tra il 25
e il 26 e tra il 26 e il 27 Maggio 2020,
i tecnici del laboratorio Tecno Prove
Srl [8] hanno eseguito, presso la trave
metallica, le seguenti prove:
•	 prova di carico statico sul ponte,
rilevamento dell’abbassamento at-
traverso comparatori centesimali,
rilevamento dello stato di defor-
mazione tramite estensimetri;
•	 rilievo dinamico dell’abbassamen-
to del ponte durante il passaggio
del locomotore;
•	 test di caratterizzazione dinamica del ponte utilizzando acce-
lerometri;
•	 prove di particelle magnetiche su travi metalliche.
La Figura 15 mostra i punti di misura e la disposizione dei sensori
mentre la Figura 16 mostra la generica posizione della locomotiva.
Dalle prove statiche, gli abbassamenti massimi delle travi ester-
ne sono di 6,58 mm e 6,39 mm, rispettivamente sul lato sinistro
e sul lato destro guardando verso Nord, in conformità con i
risultati delle valutazioni precedenti.
L’obiettivo principale del test dinamico era, invece, quello di
conoscere la frequenza fondamentale del ponte: la Figura 17
mostra 20 secondi della storia temporale dello spostamento
16. La posizione generica della locomotiva diesel sul cavalcavia
14. Le caratteristiche di peso della locomotiva diesel (masse assiali
rilevate con pesatura del 28 Maggio 2020 presso la stadera a ponte
della stazione di Terlizzi)
15. Le posizioni dei punti di misura e dei sensori
17. La cronologia del tempo di spostamento
verticale durante il transito a 30 km/ora
della locomotiva diesel sul cavalcavia (segnale
accelerometrico C1, travata metallica km 1+897
di scavalco Via Buozzi, Bari)
18. La densità spettrale di potenza ottenuta dalla
storia temporale che porta ad una frequenza
fondamentale di 10,25 Hz per il cavalcavia (PSD
- C1 - travata metallica km 1+897 di scavalco Via
Buozzi, Bari)
ponti&
viadotti
6 STRADE & AUTOSTRADE 1-2022 www.stradeeautostrade.it
verticale sotto il sensore C1 durante il transito a 30 km/ora della
locomotiva diesel e la Figura 18 mostra la densità spettrale di po-
tenza di questo segnale che porta a una frequenza fondamentale
di 10,25 Hz, che si differenzia dell’1,6% rispetto a quella ottenuta
dal modello numerico della valutazione preliminare che era pari
a 10,417 Hz.
Questa grandezza era stata identificata come quella quantità sin-
tetica e globale che poteva indicare lo stato del ponte.
La modellazione numerica è un’attività che può essere molto
complessa e che può portare a risultati anche contrastanti: per
questi motivi, FT-DI ha voluto impostare un procedimento di ve-
rifica ridondante e indipendente con la consulenza all’Università
di Roma “La Sapienza”.
Un aspetto che è stato approfondito con questa ulteriore model-
lazione è lo stato puntuale delle connessioni chiodate, elementi
potenzialmente critici, la cui sostituzione sarebbe stata troppo
onerosa, come chiaramente visibile dalla disposizione in Figura 19.
Le Figure 20A, 20B, 20C, 20D e 20E mostrano alcuni aspetti della
modellazione e alcuni risultati ottenuti, considerando il compor-
tamento lineare del materiale elastico. Nello specifico, lo stato di
sollecitazione nei chiodi è stato esplicitamente ottenuto, anche
introducendo nel modello riduzioni di spessori delle lamiere co-
me rilevate. Anche successive analisi globali in campo non lineare,
tenendo conto delle caratteristiche degli acciai presenti, hanno
portato a risultati confortanti.
La conclusione, a valle di queste analisi e confronti con i risultati
delle prove effettuate, è stata quella di poter consentire consa-
pevolmente una limitata estensione della vita utile del ponte, a
prezzo di una riduzione della velocità dei convogli ferroviari e
prescrivendo un monitoraggio continuo dell’attraversamento.
IL MONITORAGGIO CONTINUO E LE PRESCRIZIONI
FT-DI ha deciso di installare un sistema di monitoraggio sempli-
ce ma robusto, in grado di valutare l’eventuale deterioramento
del ponte attraverso una riduzione della frequenza naturale della
struttura.
La realizzazione di tale sistema di monitoraggio è stata sviluppata,
con l’ausilio di M3S SpA [9] sotto la supervisione dell’Università di
Roma “La Sapienza”, tramite questi passaggi:
1)	la stima della frequenza fondamentale del ponte, misurata nel
periodo compreso tra il 7 Settembre 2020 e il 9 Novembre
2020, è stata ottenuta mediante:
•	 esame dell’effetto dell’allungamento della finestra temporale
di misura delle oscillazioni libere del ponte da 10 a 60 minuti;
in questo modo si è ottenuto un miglior compromesso tra la
riduzione della varianza della stima della densità spettrale di
19. Un’immagine globale delle chiodature presenti sul ponte
20A, 20B, 20C, 20D e 20E. La modellazione e i risultati. In senso
orario: la deflessione sotto il peso proprio (20A), la modellazione del
binario (primo modo con frequenza di 10,17 Hz - 20B), le sollecitazioni
a fatica (20C), i livelli di sollecitazione per flangia superiore, inferiore e
nervature (20D) e le sollecitazioni nei chiodi (20E)
MONITORAGGIO DI PONTI
1-2022 STRADE & AUTOSTRADE 7
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potenza e l’aumento della risoluzione nel do-
minio della frequenza a vantaggio di una mag-
giore precisione nell’identificazione del picco;
•	 individuazione di un algoritmo per filtrare i dati
ed eliminare il rumore eccessivo causato dal
transito del veicolo ferroviario, per mantenere
in modo totalmente automatico solo la libera
oscillazione causata dal suo transito;
2)	in questo modo, nel periodo di taratura del si-
stema Giugno-Luglio 2020, si sono state otte-
nute poco meno di 1.500 stime della frequenza
del sovrappasso, che sono rappresentate come
illustrato di seguito, con valori che (Figure 21A
e 21B):
•	 rientrano nell’intervallo 10,107-10,596 Hz;
•	 hanno un valore medio di 10,328 Hz e un valore mediano di
10,327 Hz;	
•	 sono distribuiti regolarmente e approssimativamente gaussia-
namente.
Con l’analisi di queste misure, e a valle delle valutazioni di sicurez-
za e dei relativi controlli e confronti, per il controllo del manufatto,
sono prescritte due azioni specifiche, organizzate nel diagramma
di flusso di Figura 22:
•	 è fissata una soglia di attenzione pari a 10,00 Hz: se la frequen-
za misurata scende al di sotto, si deve prestare attenzione al
fatto se tale evento sia occasionale o ripetuto; in questo caso
l’opera deve essere ispezionata;
•	 è fissata una soglia di allarme pari a 9,75 Hz: se si scende sotto,
l’opera deve essere immediatamente ispezionata ed esamina-
ta per identificare eventuali danni.
Valgono, inoltre, le seguenti prescrizioni:
•	 il convoglio in funzione deve essere controllato e la sua velo-
cità limite è di 30 km/ora;
•	 mensilmente deve essere effettuata un’ispezione visiva, in par-
ticolare per quanto riguarda l’allineamento dei binari e lo stato
dei supporti.
Il ponte in esame è attualmente in servizio, con i controlli, le limi-
tazioni e le prescrizioni sopra illustrate e sarà sostituito prevedi-
bilmente a metà del 2023.  n
(1)
Ordinario di Tecnica delle Costruzioni,
Docente di Teoria e Progetto di Ponti della
Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale presso
l’Università degli Studi di Roma “La Sapienza”
(2)
Ricercatore di Tecnica delle Costruzioni della
Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale presso
l’Università degli Studi di Roma “La Sapienza”
(3)
Collaboratore di ricerca della Facoltà
di Ingegneria Civile e Industriale presso
l’Università degli Studi di Roma “La Sapienza”
(4)
Dirigente della Divisione Infrastruttura di
Ferrotramviaria SpA
(5)
Ingegnere di Ferrotramviaria SpA	
22. Il diagramma di flusso
del sistema di attenzione e allarme
21A e 21B. La storia della frequenza fondamentale del
sovrappasso ottenuta considerando la densità spettrale
di potenza basata su un’ora di storia temporale (21A) e
l’istogramma di queste frequenze (21B)
Bibliografia
[1]. 	 Legge 05.11.1971 n° 1.086 “Norme per la disciplina delle opere di
conglomerato cementizio armato normale e precompresso e a strut-
tura metallica”.
[2]. 	 D.M. 17-1-2018 “Norme tecniche per le costruzioni”.
[3]. 	 Circolare 21 Gennaio 2019 “Istruzioni per l’applicazione dell’aggior-
namento delle Norme tecniche per le costruzioni” di cui al Decreto
Ministeriale 17 Gennaio 2018.
[4]. 	 RFI DTC INC PO SP IFS 001 A “Specifica per la progettazione e l’ese-
cuzione dei ponti ferroviari e di altre opere minori sotto binario”, Rev.
A - 21/12/11.
[5]. 	 RFI DTC INC PO SP IFS 003 A “Specifica per la verifica a fatica dei
ponti ferroviari”, Rev. A - 21/12/11.
[6]. 	 4Emme Service Srl “Ispezione visiva primaria cavalcavia km 1+897,
tratta 1 Bari-Barletta, commessa n° AA/101/18.
[7]. 	 New IFOG Engineering Srl “Ponte ferroviario in acciaio in corrispon-
denza del sottovia Bruno Buozzi, Bari”, relazione di verifica dell’im-
palcato da ponte in acciaio esistente (ai sensi del D.M. 17.01.2018).
[8]. 	 Tecno Prove “Rapporto di prova PC033/2020, travata metallica ubica-
te al km 1+897 del tracciato delle Ferrovie del Nord Barese (in pros-
simità di Via Crispi nel comune di Bari)”, data delle prove: notte tra il
25 e il 26 Maggio e la notte tra il 26 e il 27 Maggio 2020.
[9]. 	 M3S SpA “Relazione tecnica. Monitoraggio strutturale tramite senso-
ristica statica/dinamica - strategia e metodologie di analisi”, 2020.
editoriale
9	 Apertura al futuro: investimenti e cantieri fanno 	
crescere l’economia italiana
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78	 Controllo ed estensione della vita utile di un ponte
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84	 Il prolungamento della Linea 1 della metro di Torino
Vincenzo Costantino – Federico Bizzi – Giovanni Panunzio
Alessandro Damiani – Luca Mancinelli
92	 Nuovi accessi alla stazione M11 Mairie des Lilas
Cristiano Orci – Federica De Matteis – Francesca Marocci
99	 Treni alimentati a idrogeno: l’urgente necessità di
alternative al diesel
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102	 Le vie del ferro
Luigi Brighenti
aeroportihub
106	 Aeroporto di Milano Malpensa: riqualifica 		
e ammodernamento delle infrastrutture airside
Claudio Vitruvio
portiidrovie
114	 I porti e il trasporto marittimo: i driver di crescita 		
e sviluppo verso il 2030
Gianfranco Fancello
COSTRUZIONE E MANUTENZIONE DI STRADE, AUTOSTRADE, PONTI, GALLERIE
Studi e Progetti • Grandi infrastrutture • Cantieri • Impianti • Ambiente • Macchine • Tecnologie • Materiali
SOMMARIO
151
1/2022
GENNAIO
FEBBRAIO
(photo credit: Burak
Kebapci da Pexels)
asfaltibitumi
118	 Tecnologie ecosostenibili per la costruzione 		
e la manutenzione delle pavimentazioni stradali
Gabriele Tebaldi – Elena Romeo – Massimo Paolini
cementicalcestruzzi
124	 Consolidamento e impermeabilizzazione 		
del viadotto Molise II
Roberto Rivellino
128	 Monitoraggio e tecnologie innovative per 	
l’ammodernamento delle opere in sotterraneo
Ufficio Stampa di Draco Italiana SpA
tecnologiesistemi
133	 Concessioni Autostradali Venete verso il Digital Twin
Michele Ieradi
136	 Il caso della circonvallazione Nord di Lione-SE BPNL
Chiara Corti
138	 Nuove tecnologie per la sicurezza e la manutenzione
delle gallerie
Alessandro Focaracci
143	 Tecnologie uniche per rendimento e profondità 		
di fresatura elevati
Ufficio Comunicazione del Wirtgen Group
macchine movimento terra
147	 Autoroute A13: da oggi più sicura e più verde
Mélanie Japaud
attrezzaturecomponenti
149	 Gli utensili per lo scavo del Terzo Valico dei Giovi
Andrea Bertoli – Stefano Lupi – Aurora Simonin
152	 Ponte danese, know-how italiano
Silvano Lova
157	 Versatilità e sostenibilità per costruire strade verdi
Federica Vanti
ITSsmart road
160	 Alcuni effetti della circolazione dei veicoli pesanti
Roberto Ventura – Giulio Maternini
163	 Manuale di riferimento per l’implementazione 	
armonizzata dei servizi ITS sulla rete CORE 		
in Europa – quarta parte
Lorenzo Merendi
trafficomobilità
166	 Modelli per la stima delle emissioni di inquinanti 	
da traffico
Domenico Gattuso – Gian Carla Cassone 			
Domenica Savia Pellicanò
segnaleticasicurezza
170	Rassegnaletica
A cura di Eugenio A. Merzagora
171	 Barriere di sicurezza stradali in calcestruzzo armato
ad alti profili innovativi
Andrea Bianchi
ambienteterritorio
174	 La costruzione dei rilevati stradali: 		
suscettività all’acqua delle terre
Donato Ciampa – Maurizio Diomedi – Umberto Petruccelli
Saverio Olita
180	 Verso le emissioni zero per una Green Mobility
Letizia Solari
184	 Tredici proposte per migliorare il pianeta
Fabio Camnasio
187	 L
’industria del cemento verso la decarbonizzazione
Ufficio Comunicazione di Federbeton
normeleggi
189	 L
’UE informa
A cura di Fabio Camnasio
192	 Osservatorio Legale Infrastrutture Viarie
A cura di Stefano Calzolari
incontriinterviste
195	 Valentina Kumpusch: la donna che… 		
conosce i segreti del San Gottardo
A cura della Redazione
199	 Una questione di metodo
Livio G. Stoveri
eventimanifestazioni
204	 Gli obiettivi condivisi della “Smart Road Safety”
Giulio Toffolo
rassegnenotiziari
207	 Servizio ai Lettori
208	 Il Notiziario AIIT
A cura di Stefano Zampino e Giuseppe Cantisani
210	 Il Notiziario ASIT
A cura di Maria Grazia Augeri e Monica Meocci
212	 Il Notiziario ERF
A cura di Nilufar Lebasi
214	 Il Notiziario LASSTRE
A cura di Fabrizio D’Amico
217	 Il Notiziario PIARC ITALIA
A cura di Leonardo Annese
220	 Il Notiziario SIIV
A cura di Giuseppe Sollazzo
222	 Il Notiziario SITEB
A cura di Michele Moramarco
224	 Il Notiziario TTS ITALIA
A cura di Morena Pivetti
226	 News dall’Europa
230	 Indice analitico per argomenti 2021
240	 Indice Inserzionisti

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Controllo ed estensione della vita utile di un ponte ferroviario

  • 1. 2 STRADE & AUTOSTRADE 1-2022 www.stradeeautostrade.it ponti&viadotti Franco Bontempi(1) Francesco Petrini(2) Marina Mazzacane(3) Michele Ronchi(4) Michelangelo Monno(5) Rosalia Piscopo(5) Q uesto articolo illustra come si è potuto procedere a una estensione controllata della vita di servizio, sep- pure con prescrizioni e limitazioni d’uso, di un pon- te ferroviario che, nonostante le dimensioni limitate, assume un’importanza strategica all’interno della rete ferroviaria. Sono quindi illustrate le ispezioni e le prove in sito condotte, le analisi numeriche, le verifiche e il successivo sistema di moni- toraggio installato, per valutare e controllare l’evoluzione dello stato dell’opera d’arte assicurandone la sicurezza. Si ritiene che, nella sua semplicità, questo episodio rappresenti un esempio di buona pratica utile per le Autorità infrastrutturali. OGGETTO E CONSIDERAZIONI INIZIALI Il contesto fisico e infrastrutturale in cui si colloca questo manu- fatto è determinato da due fattori: pur avendo una luce limitata, la struttura svolge un compito delicato per il traffico ferroviario, poiché, essendo una tratta frequentata da pendolari, se andasse fuori uso causerebbe danni considerevoli per il gran numero di viaggiatori coinvolti (Figura 1). L’opera è inserita in un’area urbana altamente trafficata (Figura 2): risulta quindi difficile e non immediata la sostituzione della struttura. Lo schema generale della struttura (Figura 3), tipico degli anni Sessanta, è visibile nella Figura 4, nella quale si nota anche una leggera obliquità in pianta. La Figura 5 illustra invece la compo- sizione della sezione trasversale: ogni rotaia poggia su una trave di legno che, a sua volta, è sostenuta ad intervalli da piastre verticali in acciaio che trasferiscono i carichi taglianti alle anime delle due coppie di travi accoppiate; queste, a loro volta, sono collegate tra loro con traverse verticali a X. UN CASO SEMPLICE MA RAPPRESENTATIVO DI CONTROLLO E VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA DI UN’OPERA FERROVIARIA, DI LIMITATE DIMENSIONI MA CON CARATTERISTICHE STRATEGICHE, PER PERMETTERNE IL MANTENIMENTO TEMPORANEO IN SERVIZIO, PUR CON LIMITAZIONI E PRESCRIZIONI, IN ATTESA DELLA SUA SOSTITUZIONE CONTROLLO ED ESTENSIONE DELLA VITA UTILE DI UN PONTE FERROVIARIO 1. L’ubicazione del cavalcavia ferroviario e contesto urbano 3. Vista globale del cavalcavia considerato, con il supporto di un binario 2. In grigio pallido (in alto) il cavalcavia considerato, che sostiene un binario
  • 2. 1-2022 STRADE & AUTOSTRADE 3 www.stradeeautostrade.it Oltre all’esame dei disegni, è interes- sante vedere nelle Figure 6A, 6B, 7A e 7B come la struttura sia concretamente composta. La complessa geometria del ponte, tipica come si è detto del periodo in cui è stato costruito, ha comportato la presenza di dettagli geometrici compli- cati, suscettibili di aumento di tensione rispetto ai valori medi nominali e quindi potenzialmente soggetti a rotture per fatica [1, 2 e 3]. Un aspetto da evidenziare ulteriormente a questo proposito riguarda la difficoltà di ispezione della struttura. Dalla Figura 7B è chiaro come sia difficile individuare eventuali inizi di crisi, come fratture nelle flange o chiodi rotti. Questo aspetto è ancora più critico in considerazione del collegamento delle varie parti strutturali, illustrato in Figura 5: il cedimento di una delle flange che collegano le travi longi- tudinali sotto la singola rotaia potrebbe innescare un progressivo collasso delle altre, con effetti drammatici [4 e 5]. LE VALUTAZIONI PRELIMINARI Il Gestore dell’infrastruttura che ha in carico il cavalcavia è Ferrotram- viaria SpA - Divisione Infrastruttura (FT-DI) che opera sulla rete regio- nale nell’area di Bari Nord. Oltre a essere il Gestore dell’infrastruttura, FT-DI opera anche come Impresa ferroviaria per la stessa rete e for- nisce servizi di trasporto pubblico locale interurbano su linee di auto- bus, nella stessa area geografica, e con servizi ferroviari merci sulla rete RFI (Azienda Ferroviaria Italiana). Questa Azienda, grazie alla sua lunga e solida cultura basata sul- la sicurezza e sull’affidabilità, per garantire la sorveglianza e la ge- stione delle proprie infrastrutture, ha avviato una specifica attività di controllo su questo sovrappasso, dopo aver rilevato la presenza di fenomeni di corrosione durante un’ispezione visiva condotta nel 2019 [6]. In primo luogo, è stata condotta una prova statica di carico all’inizio del 2019 collocando 25 blocchi di 5. La composizione della sezione trasversale del cavalcavia 6A e 6B. Lati sinistro (6A) e destro (6B) del cavalcavia (guardando verso Nord) 7A e 7B. Il sistema di controventatura trasversale verticale (7A) e trasversale orizzontale (7B) tra le ali inferiori delle travi longitudinali. Nella 7A è possibile vedere anche parte della strumentazione per il monitoraggio dello stato strutturale e per la 7B si rimanda anche alla Figura 4 MONITORAGGIO DI PONTI 4. Lo schema generale del cavalcavia
  • 3. ponti& viadotti 4 STRADE & AUTOSTRADE 1-2022 www.stradeeautostrade.it calcestruzzo con un peso unitario di 15,5 kN, per un totale di 387,50 kN (Figure 8 e 9) e misurando, tra l’altro, uno spostamen- to verticale elastico in mezzeria pari a 5,6 mm. Confrontando questo risultato con l’abbas- samento teorico atteso pari a 6,6 mm, ot- tenuto da valutazioni preliminari in Figura 10, è stato possibile affermare che il ponte ha dimostrato un comportamento perfetta- mente elastico poiché le misure allo scarico hanno dato risultati praticamente nulli in ter- mini di spostamenti. In particolare, è stato anche possibile affermare che gli appoggi hanno dato una risposta conforme al tipo di dispositivo senza danneggiamenti. In secondo luogo, FT-DI ha commissionato alla Società New IFOG Engineering Srl [7] una modellazione strutturale completa del ponte, con relative verifiche di sicurezza, per avere contezza di eventuali criticità secon- do la Normativa vigente e per avere un quadro generale dell’opera, consentendo di individua- re, ove necessario, eventuali misure correttive e limitazioni operative. Nell’ambito di questa modellazione, la definizio- ne delle caratteristiche dell’opera è stata pos- sibile, oltre all’esame della Normativa vigente durante la costruzione dell’opera, anche grazie alla disponibilità dei disegni originali: • la geometria di progetto della struttura è risul- tata nota in base ai disegni originali e il rilievo visivo ha confermato la corrispondenza con il costruito; • i dettagli costruttivi sono risultati noti dai di- segni originali integrati da puntuali indagini in situ; • le caratteristiche meccaniche dei materiali no- te sulla base dei disegni costruttivi sono state integrate da prove in laboratorio. Le Figure 11A e 11B mostrano aspetti del model- lo globale agli elementi finiti sviluppato. 8. La configurazione del carico per il test statico 10. I risultati preliminari teorici 13. Le flange verticali chiodate tra le anime delle travi principali 12. Il modello globale completo 11A e 11B. Il modello numerico delle travi longitudinali principali (11A) e dei binari sopra le travi in legno sostenuti dalle flange verticali tra le anime delle travi principali (11B) 9. L’esecuzione in notturna della prova di carico
  • 4. MONITORAGGIO DI PONTI 1-2022 STRADE & AUTOSTRADE 5 www.stradeeautostrade.it Per determinare la effettiva sicurezza del ponte, sono state condotte prove ad ultrasuoni volte ad individuare la riduzione causata da fenomeni di cor- rosione dello spessore degli elementi principali dell’impalcato, in particolar modo in corrispondenza del corrente inferiore delle travi principali in prossi- mità dell’appoggio fisso sul lato Sud. La Figura 12 mostra, quindi, il modello globale completo, mentre la Figura 13 mostra la parte più critica delle strutture, ovvero la connessione chiodata sulle flange verticali che sostengono il binario. UN’ULTERIORE FASE DI VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA Per avere ulteriore conferma indipendente dello stato dell’ope- ra, FT-DI ha commissionato all’Università di Roma “La Sapienza” un’ulteriore attività di consulenza specialistica condotta sotto la supervisione del primo autore di questo articolo. È stato, quindi, prescritto un test in situ con una locomotiva diesel rappresentativa del carico di traffico previsto sulla linea, la quale è stata preliminarmente pesata per ottenere il carico pre- ciso su ciascun asse come mostrato in Figura 14. Successivamente, nelle notti tra il 25 e il 26 e tra il 26 e il 27 Maggio 2020, i tecnici del laboratorio Tecno Prove Srl [8] hanno eseguito, presso la trave metallica, le seguenti prove: • prova di carico statico sul ponte, rilevamento dell’abbassamento at- traverso comparatori centesimali, rilevamento dello stato di defor- mazione tramite estensimetri; • rilievo dinamico dell’abbassamen- to del ponte durante il passaggio del locomotore; • test di caratterizzazione dinamica del ponte utilizzando acce- lerometri; • prove di particelle magnetiche su travi metalliche. La Figura 15 mostra i punti di misura e la disposizione dei sensori mentre la Figura 16 mostra la generica posizione della locomotiva. Dalle prove statiche, gli abbassamenti massimi delle travi ester- ne sono di 6,58 mm e 6,39 mm, rispettivamente sul lato sinistro e sul lato destro guardando verso Nord, in conformità con i risultati delle valutazioni precedenti. L’obiettivo principale del test dinamico era, invece, quello di conoscere la frequenza fondamentale del ponte: la Figura 17 mostra 20 secondi della storia temporale dello spostamento 16. La posizione generica della locomotiva diesel sul cavalcavia 14. Le caratteristiche di peso della locomotiva diesel (masse assiali rilevate con pesatura del 28 Maggio 2020 presso la stadera a ponte della stazione di Terlizzi) 15. Le posizioni dei punti di misura e dei sensori 17. La cronologia del tempo di spostamento verticale durante il transito a 30 km/ora della locomotiva diesel sul cavalcavia (segnale accelerometrico C1, travata metallica km 1+897 di scavalco Via Buozzi, Bari) 18. La densità spettrale di potenza ottenuta dalla storia temporale che porta ad una frequenza fondamentale di 10,25 Hz per il cavalcavia (PSD - C1 - travata metallica km 1+897 di scavalco Via Buozzi, Bari)
  • 5. ponti& viadotti 6 STRADE & AUTOSTRADE 1-2022 www.stradeeautostrade.it verticale sotto il sensore C1 durante il transito a 30 km/ora della locomotiva diesel e la Figura 18 mostra la densità spettrale di po- tenza di questo segnale che porta a una frequenza fondamentale di 10,25 Hz, che si differenzia dell’1,6% rispetto a quella ottenuta dal modello numerico della valutazione preliminare che era pari a 10,417 Hz. Questa grandezza era stata identificata come quella quantità sin- tetica e globale che poteva indicare lo stato del ponte. La modellazione numerica è un’attività che può essere molto complessa e che può portare a risultati anche contrastanti: per questi motivi, FT-DI ha voluto impostare un procedimento di ve- rifica ridondante e indipendente con la consulenza all’Università di Roma “La Sapienza”. Un aspetto che è stato approfondito con questa ulteriore model- lazione è lo stato puntuale delle connessioni chiodate, elementi potenzialmente critici, la cui sostituzione sarebbe stata troppo onerosa, come chiaramente visibile dalla disposizione in Figura 19. Le Figure 20A, 20B, 20C, 20D e 20E mostrano alcuni aspetti della modellazione e alcuni risultati ottenuti, considerando il compor- tamento lineare del materiale elastico. Nello specifico, lo stato di sollecitazione nei chiodi è stato esplicitamente ottenuto, anche introducendo nel modello riduzioni di spessori delle lamiere co- me rilevate. Anche successive analisi globali in campo non lineare, tenendo conto delle caratteristiche degli acciai presenti, hanno portato a risultati confortanti. La conclusione, a valle di queste analisi e confronti con i risultati delle prove effettuate, è stata quella di poter consentire consa- pevolmente una limitata estensione della vita utile del ponte, a prezzo di una riduzione della velocità dei convogli ferroviari e prescrivendo un monitoraggio continuo dell’attraversamento. IL MONITORAGGIO CONTINUO E LE PRESCRIZIONI FT-DI ha deciso di installare un sistema di monitoraggio sempli- ce ma robusto, in grado di valutare l’eventuale deterioramento del ponte attraverso una riduzione della frequenza naturale della struttura. La realizzazione di tale sistema di monitoraggio è stata sviluppata, con l’ausilio di M3S SpA [9] sotto la supervisione dell’Università di Roma “La Sapienza”, tramite questi passaggi: 1) la stima della frequenza fondamentale del ponte, misurata nel periodo compreso tra il 7 Settembre 2020 e il 9 Novembre 2020, è stata ottenuta mediante: • esame dell’effetto dell’allungamento della finestra temporale di misura delle oscillazioni libere del ponte da 10 a 60 minuti; in questo modo si è ottenuto un miglior compromesso tra la riduzione della varianza della stima della densità spettrale di 19. Un’immagine globale delle chiodature presenti sul ponte 20A, 20B, 20C, 20D e 20E. La modellazione e i risultati. In senso orario: la deflessione sotto il peso proprio (20A), la modellazione del binario (primo modo con frequenza di 10,17 Hz - 20B), le sollecitazioni a fatica (20C), i livelli di sollecitazione per flangia superiore, inferiore e nervature (20D) e le sollecitazioni nei chiodi (20E)
  • 6. MONITORAGGIO DI PONTI 1-2022 STRADE & AUTOSTRADE 7 www.stradeeautostrade.it potenza e l’aumento della risoluzione nel do- minio della frequenza a vantaggio di una mag- giore precisione nell’identificazione del picco; • individuazione di un algoritmo per filtrare i dati ed eliminare il rumore eccessivo causato dal transito del veicolo ferroviario, per mantenere in modo totalmente automatico solo la libera oscillazione causata dal suo transito; 2) in questo modo, nel periodo di taratura del si- stema Giugno-Luglio 2020, si sono state otte- nute poco meno di 1.500 stime della frequenza del sovrappasso, che sono rappresentate come illustrato di seguito, con valori che (Figure 21A e 21B): • rientrano nell’intervallo 10,107-10,596 Hz; • hanno un valore medio di 10,328 Hz e un valore mediano di 10,327 Hz; • sono distribuiti regolarmente e approssimativamente gaussia- namente. Con l’analisi di queste misure, e a valle delle valutazioni di sicurez- za e dei relativi controlli e confronti, per il controllo del manufatto, sono prescritte due azioni specifiche, organizzate nel diagramma di flusso di Figura 22: • è fissata una soglia di attenzione pari a 10,00 Hz: se la frequen- za misurata scende al di sotto, si deve prestare attenzione al fatto se tale evento sia occasionale o ripetuto; in questo caso l’opera deve essere ispezionata; • è fissata una soglia di allarme pari a 9,75 Hz: se si scende sotto, l’opera deve essere immediatamente ispezionata ed esamina- ta per identificare eventuali danni. Valgono, inoltre, le seguenti prescrizioni: • il convoglio in funzione deve essere controllato e la sua velo- cità limite è di 30 km/ora; • mensilmente deve essere effettuata un’ispezione visiva, in par- ticolare per quanto riguarda l’allineamento dei binari e lo stato dei supporti. Il ponte in esame è attualmente in servizio, con i controlli, le limi- tazioni e le prescrizioni sopra illustrate e sarà sostituito prevedi- bilmente a metà del 2023. n (1) Ordinario di Tecnica delle Costruzioni, Docente di Teoria e Progetto di Ponti della Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale presso l’Università degli Studi di Roma “La Sapienza” (2) Ricercatore di Tecnica delle Costruzioni della Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale presso l’Università degli Studi di Roma “La Sapienza” (3) Collaboratore di ricerca della Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale presso l’Università degli Studi di Roma “La Sapienza” (4) Dirigente della Divisione Infrastruttura di Ferrotramviaria SpA (5) Ingegnere di Ferrotramviaria SpA 22. Il diagramma di flusso del sistema di attenzione e allarme 21A e 21B. La storia della frequenza fondamentale del sovrappasso ottenuta considerando la densità spettrale di potenza basata su un’ora di storia temporale (21A) e l’istogramma di queste frequenze (21B) Bibliografia [1]. Legge 05.11.1971 n° 1.086 “Norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato normale e precompresso e a strut- tura metallica”. [2]. D.M. 17-1-2018 “Norme tecniche per le costruzioni”. [3]. Circolare 21 Gennaio 2019 “Istruzioni per l’applicazione dell’aggior- namento delle Norme tecniche per le costruzioni” di cui al Decreto Ministeriale 17 Gennaio 2018. [4]. RFI DTC INC PO SP IFS 001 A “Specifica per la progettazione e l’ese- cuzione dei ponti ferroviari e di altre opere minori sotto binario”, Rev. A - 21/12/11. [5]. RFI DTC INC PO SP IFS 003 A “Specifica per la verifica a fatica dei ponti ferroviari”, Rev. A - 21/12/11. [6]. 4Emme Service Srl “Ispezione visiva primaria cavalcavia km 1+897, tratta 1 Bari-Barletta, commessa n° AA/101/18. [7]. New IFOG Engineering Srl “Ponte ferroviario in acciaio in corrispon- denza del sottovia Bruno Buozzi, Bari”, relazione di verifica dell’im- palcato da ponte in acciaio esistente (ai sensi del D.M. 17.01.2018). [8]. Tecno Prove “Rapporto di prova PC033/2020, travata metallica ubica- te al km 1+897 del tracciato delle Ferrovie del Nord Barese (in pros- simità di Via Crispi nel comune di Bari)”, data delle prove: notte tra il 25 e il 26 Maggio e la notte tra il 26 e il 27 Maggio 2020. [9]. M3S SpA “Relazione tecnica. Monitoraggio strutturale tramite senso- ristica statica/dinamica - strategia e metodologie di analisi”, 2020.
  • 7. editoriale 9 Apertura al futuro: investimenti e cantieri fanno crescere l’economia italiana Claudio Capocelli stradeautostrade 11 L ’Osservatorio ANAS A cura dell’Ufficio Stampa di ANAS SpA 14 La variante di Zogno Alessandro Collini 18 Focus A22 A cura di Autostrada del Brennero SpA 20 Voilà le GCO Eugenio A. Merzagora 24 S.S. 32 “Ticinese”: il tratto in variante fra Pombia e Borgo Ticino Fabio Arcoleo – Giuseppe Zanframundo – Salvatore Di Franco Francesco Schirinzi – Dogano Casella gallerietunnelling 28 Il Punto di Vista: “La nuova frontiera della manutenzione dei tunnel” Alessandro Focaracci 29 I minatori del terzo millennio nella infrastruttura più grande del Paese Gaia Cacciari 34 Galleria di Gallerie A cura di Monica Sigismondo 41 La protezione passiva contro il fuoco in galleria Alessandro Maggioni pontiviadotti 46 Requisiti prestazionali e criteri costruttivi del ponte Genova San Giorgio – settima parte Angelo Vittozzi – Felice Bonifacio – Stefano Isani Guido Cammarota – Paolo Barrasso 54 Manutenzione su ferrovia e strada al ponte sul Ticino Turbigo-Galliate Marco Mariani 58 Un report cartografico per il monitoraggio dei ponti italiani esistenti – seconda parte Paola Villani 65 Lavori di ammodernamento e sistemazione della S.S. 117 “Centrale Sicula” Ufficio Tecnico di Fondazione Promozione Acciaio 70 L ’importanza di progettare ponti con particolare cura alla loro durabilità Lucio Della Sala 78 Controllo ed estensione della vita utile di un ponte ferroviario Franco Bontempi – Francesco Petrini – Marina Mazzacane Michele Ronchi – Michelangelo Monno – Rosalia Piscopo ferroviemetropolitane 84 Il prolungamento della Linea 1 della metro di Torino Vincenzo Costantino – Federico Bizzi – Giovanni Panunzio Alessandro Damiani – Luca Mancinelli 92 Nuovi accessi alla stazione M11 Mairie des Lilas Cristiano Orci – Federica De Matteis – Francesca Marocci 99 Treni alimentati a idrogeno: l’urgente necessità di alternative al diesel Ufficio Comunicazione di Alstom 102 Le vie del ferro Luigi Brighenti aeroportihub 106 Aeroporto di Milano Malpensa: riqualifica e ammodernamento delle infrastrutture airside Claudio Vitruvio portiidrovie 114 I porti e il trasporto marittimo: i driver di crescita e sviluppo verso il 2030 Gianfranco Fancello COSTRUZIONE E MANUTENZIONE DI STRADE, AUTOSTRADE, PONTI, GALLERIE Studi e Progetti • Grandi infrastrutture • Cantieri • Impianti • Ambiente • Macchine • Tecnologie • Materiali SOMMARIO 151 1/2022 GENNAIO FEBBRAIO (photo credit: Burak Kebapci da Pexels)
  • 8. asfaltibitumi 118 Tecnologie ecosostenibili per la costruzione e la manutenzione delle pavimentazioni stradali Gabriele Tebaldi – Elena Romeo – Massimo Paolini cementicalcestruzzi 124 Consolidamento e impermeabilizzazione del viadotto Molise II Roberto Rivellino 128 Monitoraggio e tecnologie innovative per l’ammodernamento delle opere in sotterraneo Ufficio Stampa di Draco Italiana SpA tecnologiesistemi 133 Concessioni Autostradali Venete verso il Digital Twin Michele Ieradi 136 Il caso della circonvallazione Nord di Lione-SE BPNL Chiara Corti 138 Nuove tecnologie per la sicurezza e la manutenzione delle gallerie Alessandro Focaracci 143 Tecnologie uniche per rendimento e profondità di fresatura elevati Ufficio Comunicazione del Wirtgen Group macchine movimento terra 147 Autoroute A13: da oggi più sicura e più verde Mélanie Japaud attrezzaturecomponenti 149 Gli utensili per lo scavo del Terzo Valico dei Giovi Andrea Bertoli – Stefano Lupi – Aurora Simonin 152 Ponte danese, know-how italiano Silvano Lova 157 Versatilità e sostenibilità per costruire strade verdi Federica Vanti ITSsmart road 160 Alcuni effetti della circolazione dei veicoli pesanti Roberto Ventura – Giulio Maternini 163 Manuale di riferimento per l’implementazione armonizzata dei servizi ITS sulla rete CORE in Europa – quarta parte Lorenzo Merendi trafficomobilità 166 Modelli per la stima delle emissioni di inquinanti da traffico Domenico Gattuso – Gian Carla Cassone Domenica Savia Pellicanò segnaleticasicurezza 170 Rassegnaletica A cura di Eugenio A. Merzagora 171 Barriere di sicurezza stradali in calcestruzzo armato ad alti profili innovativi Andrea Bianchi ambienteterritorio 174 La costruzione dei rilevati stradali: suscettività all’acqua delle terre Donato Ciampa – Maurizio Diomedi – Umberto Petruccelli Saverio Olita 180 Verso le emissioni zero per una Green Mobility Letizia Solari 184 Tredici proposte per migliorare il pianeta Fabio Camnasio 187 L ’industria del cemento verso la decarbonizzazione Ufficio Comunicazione di Federbeton normeleggi 189 L ’UE informa A cura di Fabio Camnasio 192 Osservatorio Legale Infrastrutture Viarie A cura di Stefano Calzolari incontriinterviste 195 Valentina Kumpusch: la donna che… conosce i segreti del San Gottardo A cura della Redazione 199 Una questione di metodo Livio G. Stoveri eventimanifestazioni 204 Gli obiettivi condivisi della “Smart Road Safety” Giulio Toffolo rassegnenotiziari 207 Servizio ai Lettori 208 Il Notiziario AIIT A cura di Stefano Zampino e Giuseppe Cantisani 210 Il Notiziario ASIT A cura di Maria Grazia Augeri e Monica Meocci 212 Il Notiziario ERF A cura di Nilufar Lebasi 214 Il Notiziario LASSTRE A cura di Fabrizio D’Amico 217 Il Notiziario PIARC ITALIA A cura di Leonardo Annese 220 Il Notiziario SIIV A cura di Giuseppe Sollazzo 222 Il Notiziario SITEB A cura di Michele Moramarco 224 Il Notiziario TTS ITALIA A cura di Morena Pivetti 226 News dall’Europa 230 Indice analitico per argomenti 2021 240 Indice Inserzionisti