Trasformare la sicurezza dei ponti con il monitoraggio della salute strutturale in tempo reale in West Virginia

Panoramica

Il West Virginia ospita numerosi ponti che necessitano di una supervisione più attenta, con quasi 1 su 5 individuato come richiedente miglioramenti strutturali mirati. Tradizionale metodi di ispezione dei ponti, spesso limitate a visite semestrali in loco, non riescono a catturare comportamento strutturale in evoluzione, soprattutto in ponti strallati situate in ambienti ad alto rischio.

Per modernizzare questo approccio, Dipartimento dei trasporti della Virginia Occidentale (WVDOH) ha lanciato un trasformativo monitoraggio della salute strutturale (SHM) iniziativa, finanziata dal Sovvenzione SMART FY 2022, finalizzato a portare intelligenza dei dati in tempo reale per la manutenzione e la sicurezza dei ponti.

Il sito pilota: il East Huntington/Ponte Gunner Gatski, una struttura strallata che attraversa il fiume Ohio, collegamento Huntington (Virginia Occidentale), con Proctorville (Ohio). Trasporto 14.000 veicoli al giorno, questo ponte svolge un ruolo fondamentale nel commercio e nei trasporti regionali, rendendolo un candidato ideale per la continuità monitoraggio del bridge wireless.

In collaborazione con Soluzioni Move, Università Marshalle HNTB, WVDOH ha implementato uno stato dell'arte rete di sensori wireless alimentato da La mia mossa, proprietà di Move Solutions piattaforma di monitoraggio IoT. Il risultato: un ecosistema di dati in tempo reale che non solo migliora sicurezza dei ponti ma stabilisce anche un precedente scalabile per resilienza dell'infrastruttura.

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Sfida e obiettivi

Cavo-i ponti bloccati sono tra i piùstrutture complesse da ispezionare, in particolare a causa della cavi di fissaggio essere racchiuso in guaine, facendo ispezioni visive difficile e costoso. Questa complessità è accentuata da Clima del West Virginia, rischio sismico, traffico fluvialee infrastruttura obsoleta.

Gli obiettivi chiave dell'implementazione di SHM includevano:

• Riduci la necessità di ispezioni speciali e contribuisci a ridurre i costi di ispezione

• Avvisi in tempo reale per eventi critici come terremoti o impatti sulle chiatte

• UN strategia di manutenzione basata sui dati per massimizzare i budget per le riparazioni

• Un framework SHM scalabile da utilizzare in tutto lo stato

WVDOH ha condotto un valutazione basata sul rischio prima dell'installazione, dando la priorità a»20% di componenti che causano l'80% dei guasti». Il risultato: un sistema focalizzato sulle zone ad alto rischio per interventi mirati.

implementazione della soluzione

Installato per un periodo di quattro giorni nel novembre 2024, il sistema SHM include 57 sensori wireless alimentati a batteria, il tutto completamente integrato nel Piattaforma myMove. Questo soluzione multisensore cattura entrambi macro e comportamenti microstrutturali, fornendo agli ingegneri informazioni senza precedenti sullo stato dei ponti in tempo reale.

Sensori installati inclusi:

• 20 accelerometri sui cavi per il monitoraggio modelli di vibrazione e comportamento dinamico

• 19 accelerometri sul ponte e sulle torri da tracciare risposta modale

• 6 inclinometri per rilevare movimento rotatorio e deriva a lungo termine

• 4 crackmeter monitorare propagazione delle fessure nel calcestruzzo

• 6 sensori di spostamento da tracciare funzionalità articolare e portante

• UN stazione meteo monitoraggio velocità del vento, temperaturae direzione

• UN sistema di rilevamento delle collisioni identificare gli impatti delle navi

• UN gateway wireless per trasmissione dati a lungo raggio e in tempo reale

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I dati del sensore vengono trasmessi continuamente al Pannello di controllo myMove, dove gli ingegneri e i partner di progetto del WVDOH possono analizzare le tendenze, rilevare anomaliee rispondere in modo proattivo—senza bisogno di essere sul posto.

Principali caratteristiche delle prestazioni

Il sistema SHM ha già dimostrato un valore sostanziale:

• Monitoraggio sismico: Il 16 dicembre 2024, i sensori hanno registrato i dati durante un Terremoto di magnitudo 3.3 vicino Chesapeake (Ohio). Il Piattaforma myMove ha confermato un comportamento modale invariato, indicando l'assenza di danni, eliminando la necessità di una costosa ispezione sul campo.

• Rilevamento dei danni da fatica: Dati rivelati vibrazioni indotte da vortici (VIV) su diversi cavi di rinforzi, un problema noto per la degradazione degli ammortizzatori. Questa intuizione spiegava i precedenti guasti prematuri degli ammortizzatori.

• Ottimizzazione della manutenzione: Avvisi con sensori e analisi dell'andamento della frequenza ha consentito a WVDOH di dare priorità all'ispezione di West Cable 18, dove indicava una caduta di frequenza potenziale perdita di rigidità.

• Prevenzione dei costi: Evitare un altro ciclo di sostituzioni degli ammortizzatori (che in precedenza costavano più di 640 MILA DOLLARI) ha dimostrato il ROI dei dati SHM in tempo reale—anche entro il primo anno di utilizzo.

Collaborazioni accademiche e strategiche

La collaborazione con Università Marshall ha trasformato l'East Huntington Bridge in un laboratorio di apprendimento attivo. Docenti e studenti utilizzano i dati SHM per condurre ricerche all'avanguardia sul comportamento strutturale, sull'analisi predittiva e sulle applicazioni di apprendimento automatico per la resilienza delle infrastrutture.

La partnership supporta anche:

• Integrazione del curriculum STEM

• Opportunità di tirocinio e tesi

• Sensibilizzazione del pubblico sulle infrastrutture intelligenti

• Sviluppo della pipeline della forza lavoro nei sistemi SHM e IoT
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Un modello per un'infrastruttura intelligente

Il West Virginia SHM Project è più di una semplice implementazione tecnologica: è un cambiamento strategico nel modo in cui l'infrastruttura viene mantenuta, protetta e comunicata. Stabilisce un precedente per lo sfruttamento dei dati IoT in tempo reale per trasformare la gestione del rischio, ottimizzare l'uso del budget e salvaguardare la fiducia del pubblico.

«Questo progetto dimostra che, anche con budget limitati, investire in soluzioni SHM intelligenti e basate sui dati può massimizzare il valore di ogni dollaro speso per la manutenzione, migliorando la sicurezza, riducendo le costose sorprese e aiutando i proprietari a prendere decisioni più informate e strategiche per il futuro. «— Andrew Foden, PhD, PE (Consulente pratico nazionale — Struttura, HNTB Corporation)

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