Perché abbiamo bisogno del monitoraggio strutturale della salute

Le infrastrutture sono come il nostro corpo: hanno bisogno di controlli regolari.

Invecchiando, il nostro corpo cambia: le ossa diventano più fragili, la pelle è meno elastica, i capelli cadono. Diventiamo più deboli. Lo stesso accade con le infrastrutture: i loro componenti strutturali, come le nostre ossa, si deteriorano nel tempo e ciò ha un impatto sulla resistenza e sulle prestazioni dell'edificio.

Non aspettiamo di non poterci muovere di più prima di andare dal medico, vero? Facciamo invece dei test regolari (o, almeno, dovremmo), per verificare che sia tutto a posto. Questo aiuta a individuare i problemi in tempo e a trovare il trattamento giusto prima che sia troppo tardi.

Determinazione dello stato di una struttura

Le infrastrutture devono essere trattate allo stesso modo. Per verificarne le prestazioni, devono essere monitorate regolarmente. Il monitoraggio della salute strutturale (SHM) è il processo di determinazione delle condizioni di una struttura per identificare le variazioni nella sua risposta allo stress o ad altri fattori.

Valutando le condizioni attuali della struttura e pianificando il tipo di manutenzione necessaria, un monitoraggio regolare aiuta a migliorarne la durata. I paesi dipendono da infrastrutture come ponti, ferrovie e strade e il loro cedimento strutturale può causare gravi danni in termini di funzionalità, costi economici e vite umane.

Degrado del materiale

Come non conosciamo (ancora) il segreto dell'immortalità, non sappiamo nemmeno che i materiali rimangano gli stessi nel tempo. La maggior parte delle strutture sono costruite con cemento, acciaio, pietra, muratura e materiali che diventano più fragili con il passare del tempo. Il degrado dei materiali è un problema chiave nel monitoraggio strutturale, poiché ha un grande impatto sulla solidità della struttura. Le strutture in cemento armato, ad esempio, risentono della corrosione dell'acciaio armato causata dall'ingresso di ioni cloruri nel calcestruzzo; il deterioramento del calcestruzzo è causato dalla corrosione indotta dalla carbonatazione, dalla reazione alcali-silice, dall'attacco di gelo-disgelo e dall'attacco chimico interno ed esterno; l'acciaio può subire affaticamento a causa di carichi o vibrazioni frequenti.

SHM è fantastico: perché non lo usiamo tutti?

I sistemi SHM sono un passo avanti verso la manutenzione proattiva. In effetti, la maggior parte dei protocolli di manutenzione attuali si basa su una strategia reattiva; ciò significa che gli interventi e le riparazioni vengono eseguiti quando si è verificato già un guasto. Questa non solo può essere un'opzione più costosa per il proprietario della struttura, ma può anche essere più pericolosa per tutti. Anche le soluzioni di riparazione eseguite in quella fase di solito non sono altrettanto efficaci, aumentando il rischio di un altro guasto.

Nel complesso, SHM è uno strumento importante che aiuta a:

• rilevare i problemi in una fase precoce
• abilitare una risposta proattiva
• progettare soluzioni convenienti
• ottimizzare il processo di manutenzione
• evitare guasti
• aumentare la durata della struttura
• migliorare la sicurezza
• salvare vite.

Quindi, perché il monitoraggio strutturale della salute non viene sempre implementato? La verità è che l'SHM tradizionale presenta anche alcuni problemi che ne hanno limitato l'uso nella pratica ingegneristica reale.

1. Costo: tutte le soluzioni SHM tradizionali sono piuttosto costose.
2. Sensori: molti responsabili della manutenzione sono confusi su quali siano i giusti sensori necessari per il loro monitoraggio strutturale
3. Installazione complessa: la maggior parte delle soluzioni SHM esistenti si basa ancora su sistemi cablati che rendono l'installazione laboriosa, dispendiosa in termini di tempo e costi.
4. Interpretazione dei dati: I sensori SHM raccolgono una grande quantità di dati in tempo reale. Ciò rende piuttosto difficile comprendere le informazioni ricevute e utilizzarle per il processo decisionale.

Non preoccuparti, sii felice.

La buona notizia è che tutti questi problemi possono essere facilmente evitati grazie ai recenti progressi tecnologici e allo sviluppo di dispositivi Internet of Things (IoT). I sistemi SHM possono ora essere:

• conveniente
• senza fili
• facile da installare
• facile da leggere grazie alle piattaforme di elaborazione dati
• connesso a una piattaforma cloud che dà accesso ai tuoi dati da remoto

Queste nuove tecnologie stanno rivoluzionando il vecchio monitoraggio strutturale.

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