Structural Health Monitoring of the Forth Road Bridge

Il monitoraggio strutturale è uno strumento utile per gli ingegneri al fine di controllare e verificare il comportamento di una struttura. Inoltre, esso ricopre un ruolo importante a sostegno del processo decisionale riguardante la manutenzione, l'economia e la sicurezza delle strutture. Tra le infrastrutture di trasporto di un paese i ponti in particolare modo rivestono un ruolo fondamentale, stimolando la cooperazione regionale e lo sviluppo sociale ed economico. Tuttavia, l'inevitabile processo di invecchiamento e i possibili danneggiamenti derivanti dal traffico e dalle condizioni ambientali, possono influire negativamente sull’affidabilità di queste strutture. Per questi e altri motivi, i ponti in particolare quelli con lunghe campate, necessitano di cura, attenzione e controlli costanti per essere sicuri che si comportino come da progetto. Pertanto, la manutenzione ordinaria con sole indagini visive, non è sufficiente per prevenire il rischio di cedimenti strutturali. L'installazione di sistemi di monitoraggio strutturale sui ponti a grande campata è fortemente raccomandata per garantire la sicurezza e funzionalità di queste strutture. Tuttavia, la diagnosi di funzionalità della struttura e la determinazione del grado di danno della stessa sono messe in discussione dalla affidabilità delle prestazioni strutturali e dai parametri di monitoraggio delle condizioni ambientali. L'obiettivo della tesi è quello di presentare una strategia di analisi dei dati di monitoraggio per separare gli effetti indotti dalla temperatura sulla struttura da altre condizioni di carico e valutare lo stato di salute strutturale di un ponte a grande campata. Nella tesi viene presentato il caso studio riguardante il Forth Road Bridge (FRB), un ponte sospeso a lunga campata inaugurato nel 1964. Il sistema di monitoraggio sviluppato sul FRB è stato posto in opera a seguito della scoperta di una frattura in un elemento di collegamento tra l’impalcato e la torre nel dicembre 2015. Dopo circa un anno, tutti i collegamenti sono stati sostituiti con degli appoggi scorrevoli posti alla base dell’impalcato, modificando la configurazione strutturale. Prima di tutto vengono descritti il funzionamento del sistema di monitoraggio del FRB e la tipologia di sensori impiegati al fine di fornire al lettore una conoscenza di base per la comprensione della successiva analisi dei dati. I dati analizzati, relativi alle misure di deformazione, temperatura e spostamento, sono stati raccolti da Gennaio 2016 fino a Novembre 2018. Sono presentati i risultati che mostrano la variazione di deformazione degli elementi strutturali, in particolare sono osservate le variazioni di deformazione associate alle variazioni di temperatura. I risultati consentono di controllare i valori massimi di deformazione e spostamento, di rilevare il comportamento strutturale degli elementi analizzati, di diagrammare l'andamento della deformazione rispetto all'andamento della temperatura nel tempo e infine di confrontare i due diversi schemi strutturali. Le prove a sostegno della conclusione dell'analisi sono fornite sia da metodi qualitativi che quantitativi.