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Ispezioni di ponti ad alta tecnologia
Il tragico crollo totale e istantaneo del ponte dell'autostrada Interstate 35 a Minneapolis dovrebbe costringerci come nazione a fare un'attenta rivalutazione dei metodi che usiamo per ispezionare e riparare la nostra infrastruttura.
Il deterioramento del materiale, la fatica, le vibrazioni, gli effetti dei carichi e dei sovraccarichi sostenuti, i problemi relativi all'integrità della fondazione, le debolezze progettuali: tutti possono essere tra i fattori che hanno contribuito al crollo di Minneapolis. Purtroppo, questo ponte potrebbe essere stato ispezionato negli ultimi anni, ma le tecnologie convenzionali comunemente utilizzate per tali ispezioni generalmente non sono all'altezza del lavoro. Molte ispezioni vengono eseguite semplicemente a occhio nudo o con metodi molto semplici, come il ping della superficie del ponte con un martello.
Possiamo ottenere una valutazione più definitiva del comportamento e della sicurezza del materiale e della struttura del ponte attraverso l'uso di metodi di prova non distruttivi sistematici ed efficaci già esistenti.
La maggior parte delle autostrade e dei ponti autostradali della nazione sono stati costruiti negli anni '50; i nostri ponti ferroviari hanno quasi un secolo. Infatti, molte di queste strutture possono trovarsi in uno stato critico perché le sottoponiamo a carichi di traffico e vibrazioni maggiori della loro capacità di progetto iniziale e durata. I veicoli di oggi sono spesso molto più pesanti delle loro controparti di metà secolo.
Calcestruzzo e acciaio, i materiali più comunemente usati nelle nostre infrastrutture, si deteriorano naturalmente con l'età. I meccanismi di congelamento e scongelamento utilizzati negli inverni rigidi sono particolarmente dannosi per il calcestruzzo, così come le condizioni calde e umide e l'applicazione del sale per sciogliere il ghiaccio invernale. Queste ultime condizioni possono portare alla corrosione dell'acciaio utilizzato per armare il calcestruzzo, che dilata il volume dell'acciaio. Il volume espanso provoca sollecitazioni interne sulla struttura e può portare al cedimento del materiale o dell'intero sistema strutturale. Le colonne (piloni), il sistema di impalcati e i giunti in una struttura a ponte sono tutti interessati.
Sono state condotte ricerche su concetti avanzati e tecniche di laboratorio per prove non distruttive utilizzando, ad esempio, radar, termografia a infrarossi e metodi acustici, ma di solito tali sviluppi non sono stati portati nella fase di implementazione per produrre dispositivi portatili applicabili in condizioni di campo. Gli strumenti high-tech e non distruttivi attualmente disponibili per l'ispezione delle infrastrutture non sono stati adottati dall'industria delle costruzioni per un uso diffuso e sistematico.
Dobbiamo valutare attentamente e implementare nelle nostre pratiche ingegneristiche e gestionali i metodi high-tech già esistenti per il monitoraggio e il collaudo di ponti e altre strutture e dobbiamo incoraggiare lo sviluppo di nuove tecnologie, se necessario.
Dovremmo sviluppare specifiche sul campo per i test non distruttivi e le tecnologie di monitoraggio e richiedere all'industria delle costruzioni di adottare l'uso di queste tecnologie. Le autorità pubbliche responsabili della nostra infrastruttura dovrebbero programmare ispezioni sistematiche, richiedere livelli predeterminati di affidabilità strutturale e richiedere screening rapidi e indagini dettagliate. Un processo sistematico di ispezione ad alta tecnologia di questo tipo ci consentirebbe di valutare le condizioni di ponti e altre strutture e di assegnare loro la priorità per la riparazione, il retrofit e l'aggiornamento. Le decisioni relative alle opzioni per riparare, aggiornare, implementare una soluzione temporanea o costruire una nuova struttura dovrebbero essere prese da ingegneri esperti e basate su fatti scientifici e giudizi ingegneristici validi, tenendo conto delle risorse monetarie disponibili.
Infine, dovremmo incorporare nel nostro curriculum di ingegneria la scienza del deterioramento dei materiali, i metodi per lo sviluppo di tecnologie avanzate per la valutazione e la riparazione delle infrastrutture e la progettazione di materiali nuovi e innovativi per applicazioni infrastrutturali. E dovremmo insistere sul fatto che la formazione continua per gli ingegneri e il personale dirigente in questo campo è essenziale.
È possibile evitare un'altra tragedia come quella di Minneapolis, ma solo se agiamo rapidamente per effettuare ispezioni rapide e approfondite che utilizzino dispositivi ad alta tecnologia sviluppati per il compito.
Buyukozturk orale è un professore di Ingegneria Civile e Ambientale al Massachusetts Institute of Technology.