Prova di trazione e tomografia in AIS: come si integrano nella valutazione di stabilità

L'indagine strumentale non è un esame uguale per tutti: in arboricoltura il punto di partenza è sempre la valutazione visiva, e solo da lì si decide quale strumento applicare, dove, e come leggere il dato. AIS è stato pensato per supportare questa procedura nella sua interezza: tomografia sonica, prova di trazione controllata e indagine dendropenetrometrica vivono nella stessa scheda albero, sui dati che hai già misurato, con un motore di calcolo del fattore di sicurezza che le mette in relazione. Veloce nei passaggi che oggi sono manuali; preciso perché nessun parametro viene perso lungo la strada.

La procedura strumentale

La procedura per un'indagine strumentale eseguita a regola d'arte è codificata in cinque passaggi sequenziali: (1) scelta delle piante da indagare, (2) individuazione dei punti critici, (3) scelta della metodologia strumentale, (4) esecuzione del rilievo e interpretazione dei risultati, (5) predisposizione del referto. Ognuno di questi passaggi si appoggia alla valutazione visiva, che rimane il cardine del procedimento diagnostico: è solo tramite la VTA che si individua quale sia l'organo a maggior propensione di cedimento, dove eseguire la prova strumentale, e su quali ipotesi diagnostiche poi confrontare il dato.

Va sottolineato un punto delicato del passo 5: il referto strumentale non certifica la salute di un soggetto, ma solo la "non evidenza" di segni o sintomi correlati a specifiche patologie. Un giusto paragone, ad esempio di una tomografia, è con il referto radiologico in medicina: se i raggi dicono che il braccio non è rotto non significa che il braccio è a posto ma che dalla radiografia non emergono segni che rendono possibile dire: certamente questo braccio è a posto. È un'osservazione che incide sulla forma stessa del rapporto: AIS è stato pensato per produrre referti integrati con la valutazione visiva, non in alternativa ad essa.

Una sola scheda albero per tutte le indagini

Nel workflow tradizionale, ogni strumento ha il suo software e i suoi file. Tomografia in un programma, prova di trazione in un altro, resistografo in un terzo, e poi il valutatore deve consolidare tutto a mano in una relazione finale. È un punto debole noto: errori di trascrizione, geometrie misurate due volte con esiti diversi, parametri biomeccanici che da uno strumento all'altro non si parlano.

AIS lavora in modo diverso. C'è una scheda albero centrale per al valutazione visiva (Areté per il rischio e Fitos per la VTA classica) dal quale vengono importati automaticamente i campi necessari a tutti i moduli di analisi: codice albero, specie, altezza, circonferenza a petto d'uomo, diametro della chioma, superficie della chioma, centro di gravità, modulo elastico, densità del legno, velocità radiale di riferimento, fattore di drag, velocità del vento di progetto, direzione del vento, latitudine e longitudine, yield strength del legno. Finché questi campi non sono compilati, i moduli a valle restano disattivati: la scelta progettuale è quella di evitare calcoli su dati incompleti.

Scontornamento della chioma e geometria della prova

Per calcolare la forza vento di progetto serve l'area della chioma esposta al vento. Il valore entra nel calcolo del momento applicato all'albero: la prova di trazione "necessita di una procedura di elaborazione del dato in cui rientrano delle variabili per le quali non si dispone di adeguate informazioni"; il coefficiente aerodinamico e il fattore di raffica sono tra le variabili più delicate, e ad esse si somma il parametro geometrico chioma.

AIS include un modulo dedicato di scontornamento della chioma: si carica una foto della chioma (presa dall'archivio Fitos, da Areté, oppure scattata e caricata direttamente in AIS), si traccia il perimetro, e il sistema calcola superficie e centro di gravità. Il PNG dello scontorno resta archiviato come immagine di riferimento collegata alla scheda albero, in modo che la geometria utilizzata nei calcoli sia ricostruibile a posteriori in fase di verifica. Una funzione di riduzione percentuale della superficie permette di simulare scenari di potatura (riduzione "non distruttiva": il valore base non viene sovrascritto, viene applicato come moltiplicatore reversibile).

Tomografia sonica: import del file nativo e mappa pixel-per-pixel

La tomografia sonica produce una mappa di velocità di propagazione del suono nella sezione del tronco. La spazializzazione delle velocità tra i sensori e l'interpretazione del dato dipendono fortemente dallo strumento usato: diversi prodotti sul mercato utilizzano criteri di spazializzazione differenti e quindi forniscono dati non sempre chiaramente confrontabili tra loro. Il tomografo fornisce comunque una stima del momento di inerzia e quindi una misura su base morfologica del fattore di sicurezza nei confronti della potenzialità alla rottura lungo la sezione esaminata.

Il modulo tomografico di AIS importa direttamente i file nativi del PiCUS (estensione .pit per le tomografie soniche). Carichi il file e il PNG generato dal software dello strumento: AIS calcola la mappa di velocità pixel-per-pixel dalla colormap originale dello strumento (cinque punti di scala blu→magenta→verde→marrone per velocità crescenti) e mantiene il file .pit originale come riferimento. Da lì si ricavano i parametri meccanici per ogni pixel (yield strength scalata sulla velocità di riferimento della specie) che alimentano il calcolo del momento resistente della sezione.

La sessione tomografica resta legata alla scheda albero ed è richiamabile: parametri usati, immagine, mappa derivata, risultati di calcolo restano archiviati. Se il software dello strumento di rilievo sul campo è del produttore (PiCUS, ArborSonic), il flusso di lavoro non cambia: si esporta dal proprio strumento e si importa in AIS.

Dendropenetrometria: lettura del tracciato e sovrapposizione

Il dendropenetrometro è uno degli strumenti più usati in arboricoltura, soprattutto per la sua rapidità di esecuzione. Il referto è costituito da un tracciato nel quale in ascissa è rappresentata la profondità di penetrazione all'interno dell'albero che si sta esaminando e in ordinata, su una scala arbitraria, una misura dello sforzo di penetrazione. Importante: lo strumento non misura la resistenza del legno ma la penetrabilità, e l'interpretazione del tracciato può risentire di anomalie (errori di percorso, movimenti dell'operatore) che richiedono prudenza.

Il modulo resistografico di AIS importa il formato nativo IML-RESI (.rgp), legge il nome di sessione direttamente dal campo idNumber dell'intestazione del file (es. il codice dell'albero e della prova) e visualizza il tracciato in un grafico. Il valutatore può selezionare regioni del tracciato con il drag del mouse, classificarle, sovrapporle alla mappa tomografica se è stata fatta sullo stesso piano della sezione. La curva è configurabile su asse Y (scala) e su asse X (inversione), con i colori standard Feed e Drill e i dati di sessione sono memorizzati per il recall.

Prova di trazione controllata: inclinometro, estensimetro e fattore di sicurezza

La prova di trazione controllata è di lenta esecuzione (1–2 ore o più), l'interpretazione del dato è di elevata difficoltà e nella procedura compaiono variabili (coefficiente aerodinamico, fattore di raffica) per le quali non sempre sono disponibili informazioni adeguate. Sono problemi metodologici reali. AIS non li risolve magicamente: li espone in modo trasparente all'operatore, separa i due trasduttori usati (inclinometro per la zolla, estensimetro per il tronco), e fornisce per ciascuno un fattore di sicurezza calcolato in modo coerente con la fisica della prova.

Il modulo importa i dati grezzi dei sensori (PiCUS TreeQinetic in particolare: trasduttori di inclinazione e di allungamento), calcola la regressione sforzo-deformazione con metodo dei minimi quadrati ordinari, estrapola alla velocità del vento di progetto e produce due fattori di sicurezza separati: uno per la stabilità della zolla (dall'inclinometro), uno per la resistenza del tronco (dall'estensimetro). La velocità critica del vento al limite di sicurezza viene calcolata e usata dal modulo Safety Factor. Quando il pulling test dice che l'albero cede a 60 km/h, il valutatore vede 60 km/h nel report, non un numero derivato. Il grafico è stato semplificato per renderlo comprensibile: sulle ascisse la velocità del vento (simulata o estrapolata) e sulle ordinate l'inclinazione o la variazione di estensione delle fibre, il tutto accompagnato da uno sfondo che a colpo d'occhio permette di capire se la curva si sviluppa in una zona sicura, in una zona di attenzione o in una zona di pericolo.

I riferimenti scientifici esposti nella documentazione del calcolo sono espliciti nella guida e citabili in perizia: Niklas & Spatz 1999 per la formulazione del fattore di sicurezza, Wessolly & Erb 1998 e successivi per la prova di trazione, Forest Products Laboratory 2010 per il modulo di sezione e le formule W_eff, Sani 2012 per la lettura del pulling test in termini di SF%. La pagina del software non espone le formule grezze: espone gli articoli sottoposti a revisione paritaria, perché è il modo onesto di documentare un calcolo che si appoggia a letteratura validata.

Hardware: che strumenti hai, quelli usi

AIS è agnostico rispetto all'hardware. Non vende sensori, non è legato a un produttore. Importa i formati nativi degli strumenti più diffusi in arboricoltura professionale:

• Tomografia sonica: file .pit nativi del PiCUS o .png estratti dai software di elaborazione tomografica.
• Tomografia elettrica: file .trt del PiCUS TreeTronic.
• Resistografo: file .rgp di IML-RESI, con lettura automatica dell'intestazione di sessione.
• Prova di trazione: dati dei trasduttori PiCUS TreeQinetic (inclinometri e estensimetri) o file .put del Fakopp.

La scelta dell'hardware resta libera. Se domani comprerai uno strumento di un'altra marca, l'integrazione verrà aggiunta nello stesso modulo.

Referto: l'output del modulo di calcolo

L'output di AIS è materiale tecnico a supporto della perizia che il valutatore redige e firma. Per ogni indagine strumentale viene generata una sessione richiamabile collegata alla scheda albero: parametri di input, file sorgenti degli strumenti (.pit, .rgp, dati TreeQinetic, foto di scontornamento), immagini derivate e risultati di calcolo restano archiviati e sono consultabili a posteriori in fase di verifica.

Il referto strumentale così costruito si presenta in forma integrata con la valutazione visiva: localizzazione della prova, descrizione della situazione, diagnosi con fattore di sicurezza residuo. Non sostituisce il giudizio del valutatore: ne è la base documentale. La perizia, con il suo giudizio, le sue prescrizioni di terapia e monitoraggio e la firma del professionista, resta opera del valutatore.