Argomenti del mini-simposio

Mitsuyoshi Akiyama 1, Dan M. Frangopol 2, Hiroshi Matsuzaki 3

1. Università Waseda, Shinjuku-ku, TOKYO, Giappone

2. Università Lehigh, Bethlehem, PA, USA

3. Istituto di tecnologia di Tokyo, Tokyo, Giappone

Nonostante l'ampia ricerca sulla valutazione delle prestazioni del ciclo di vita di strutture e sistemi infrastrutturali, numerose questioni irrisolte richiedono ancora ulteriori indagini. Una delle sfide principali è l'incertezza intrinseca associata ai parametri fisici coinvolti in queste valutazioni. Questi parametri possono variare in modo significativo e sono spesso imprevedibili, rendendo essenziale la previsione delle prestazioni strutturali a lungo termine utilizzando concetti e metodologie probabilistiche. Questo approccio probabilistico fornisce una previsione più solida e affidabile del comportamento delle strutture nel tempo. Per affrontare efficacemente queste sfide, è fondamentale stabilire e perfezionare continuamente le metodologie di valutazione dell'affidabilità del ciclo di vita.

Lo scopo di questo mini-simposio è quello di raccogliere e discutere articoli di ricerca all'avanguardia che si concentrano su tecniche computazionali e sperimentali avanzate per valutare le prestazioni del ciclo di vita delle strutture che invecchiano, in particolare quelle esposte ad ambienti aggressivi. In questi contesti, le strutture sono sottoposte a una serie di fattori di stress ambientali e meccanici che ne accelerano il deterioramento, riducendo così la loro vita utile e aumentando il costo complessivo del ciclo di vita associato alla manutenzione e alla riparazione.
Questo mini-simposio tratterà gli ultimi progressi teorici e pratici nella valutazione e nella previsione delle prestazioni future delle strutture esistenti. Approfondirà le varie strategie per la manutenzione e il rafforzamento di queste strutture, con l'obiettivo di garantirne la sicurezza, mitigare i rischi e migliorare la loro resilienza. Tra gli argomenti principali figurano lo sviluppo di modelli di deterioramento a lungo termine per le prestazioni strutturali, tecniche all'avanguardia per l'ispezione visiva e il monitoraggio della salute strutturale e l'analisi del ciclo di vita basata su approcci di affidabilità. Inoltre, si affronteranno i metodi per aggiornare l'affidabilità delle strutture esistenti integrando i risultati delle ispezioni e si esplorerà l'applicazione di tecniche di apprendimento automatico nella valutazione delle prestazioni del ciclo di vita. La ricerca, che prevede esperimenti di laboratorio e sul campo su strutture che invecchiano, sarà un altro aspetto importante.

Fabio Biondini 1, Dan M. Frangopol 2
1. Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Politecnico di Milano, Milano, Italia

2. Dipartimento di Ingegneria civile e ambientale, Centro ATLSS, Lehigh University, Bethlehem, PA, Stati Uniti.

I sistemi strutturali, a causa della loro intrinseca vulnerabilità, sono a rischio di invecchiamento, fatica e processi di deterioramento dovuti ad attacchi chimici aggressivi e ad altri meccanismi di danno fisico. Gli effetti dannosi di questi fenomeni possono portare nel tempo a prestazioni strutturali insoddisfacenti in presenza di carichi di servizio o di azioni accidentali ed eventi estremi, come i rischi naturali e i disastri provocati dall'uomo. L'esposizione agli effetti combinati di eventi dannosi discreti e continui rappresenta una sfida importante per il campo dell'ingegneria strutturale. I classici criteri e le metodologie di progettazione strutturale variabili nel tempo devono essere rivisti per tenere conto di una corretta modellazione del sistema strutturale durante il suo intero ciclo di vita, prendendo in considerazione gli effetti dei processi di deterioramento, dei carichi variabili nel tempo e degli interventi di manutenzione e riparazione in condizioni di incertezza. Nonostante queste esigenze e i recenti progressi della ricerca, i concetti di ciclo di vita non sono ancora esplicitamente trattati nei codici di progettazione strutturale. Inoltre, il livello di prestazione strutturale è generalmente specificato con riferimento alla sicurezza e all'affidabilità strutturale. Tuttavia, quando si considerano l'invecchiamento e il deterioramento, la valutazione delle prestazioni del sistema dovrebbe tenere conto di indicatori probabilistici aggiuntivi, volti a fornire una descrizione completa delle risorse strutturali del ciclo di vita, come la ridondanza, la robustezza e la resilienza. Sulla base di queste considerazioni e dopo il successo degli eventi organizzati a IALCCE2016, IALCCE2018, IALCCE 2020 e IALCCE 2023, lo scopo di questo mini-simposio IALCCE2025 è quello di presentare principi, concetti, metodi e strategie per la misurazione e la valutazione del rischio del ciclo di vita, dell'affidabilità, della ridondanza, della robustezza e della resilienza dei sistemi strutturali in deterioramento in presenza di rischi multipli, con particolare attenzione all'interazione tra rischi sismici e ambientali.

Fangjie Chen 1, Yew-Chin Koay2, Estela Oliari Garcez 1, Sachinthani Ayesha Karunarathna 1, Rackel San Nicolas 1
1. Arup, Hawthorn, VIC, Australia

2. Grandi progetti stradali Victoria, Melbourne

Il mini simposio su "Fondamenti, innovazione e implementazione dei materiali cementizi a basse emissioni di carbonio nei progetti infrastrutturali" si propone di affrontare i progressi critici e le applicazioni nelle pratiche di costruzione sostenibile. Con la crescente enfasi globale sulla riduzione dell'impronta di carbonio, l'industria delle costruzioni è all'avanguardia nell'adozione di materiali e metodi innovativi per raggiungere gli obiettivi di sostenibilità.

Questo simposio riunisce esperti di spicco, responsabili politici, ingegneri e operatori del settore per discutere le ultime ricerche e gli sviluppi dei materiali per calcestruzzo a basse emissioni di carbonio, concentrandosi sulla loro applicazione pratica nei progetti infrastrutturali. Il simposio copre una serie di argomenti, tra cui lo studio del calcestruzzo geopolimerico, lo sviluppo del calcestruzzo di argilla calcinata e le applicazioni degli aggregati di calcestruzzo riciclato. Inoltre, il simposio esplora l'utilizzo di fini di vetro riciclati, i progressi nel calcestruzzo ad altissime prestazioni, l'uso di barre polimeriche rinforzate con fibre GFRP e l'incorporazione di gomma friabile riciclata nelle miscele di calcestruzzo.

Il simposio sottolinea l'importanza di questi materiali per ridurre l'impatto ambientale e migliorare la durata e le prestazioni delle strutture in calcestruzzo. I partecipanti potranno conoscere le attuali direzioni di ricerca e i metodi innovativi sviluppati per affrontare le sfide della sostenibilità nel settore delle costruzioni.

Hongyuan GUO 1, Ruiwei Feng 1, You Dong 1, Dan M. Frangopol 2

1. Università Politecnica di Hong Kong, Hung Hom, Kowloon, Hong Kong SAR, Cina

2. Fazlur R. Khan Endowed Chair of Structural Engineering and Architecture, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, ATLSS Engineering Research Center, Lehigh University, Bethlehem, Pennsylvania, Stati Uniti.

In un'epoca caratterizzata da crescenti incertezze ambientali e da una rapida urbanizzazione, la resilienza delle infrastrutture civili contro molteplici pericoli è diventata una preoccupazione di primaria importanza. La crescente frequenza e intensità di eventi meteorologici estremi, come uragani, inondazioni e incendi, insieme all'invecchiamento delle infrastrutture e alla densificazione urbana, evidenziano l'urgente necessità di un solido quadro di riferimento per valutare e migliorare la resilienza delle infrastrutture durante il loro intero ciclo di vita.

Le interdipendenze dei moderni sistemi infrastrutturali aggravano ulteriormente il potenziale di guasti a cascata, dove l'impatto di un evento può innescare una serie di interruzioni in vari settori, tra cui energia, trasporti e approvvigionamento idrico. Questo effetto domino può portare a gravi perdite economiche e a periodi di recupero prolungati, sottolineando l'importanza di una pianificazione proattiva della resilienza e di strategie di risposta adattiva.

Riconoscendo la complessità di queste sfide, questa sessione speciale è dedicata a esplorare la necessità di valutare la resilienza durante il ciclo di vita e a sviluppare strategie basate sulla resilienza per rafforzare le infrastrutture civili. Gli argomenti per i potenziali contributi includono, ma non sono limitati a

(1) Metodi per integrare i rischi multipli nel ciclo di vita delle infrastrutture civili;

(2) Metodo di analisi dell'affidabilità strutturale del ciclo di vita delle infrastrutture civili in presenza di rischi multipli;

(3) Valutazione della resilienza del ciclo di vita delle infrastrutture civili in presenza di rischi multipli;

(4) Pianificazione del recupero e strategie di risposta alle emergenze per le infrastrutture civili soggette a rischi multipli; e

(5) Metodi di analisi del ciclo di vita delle infrastrutture civili basati sui dati e sull'intelligenza artificiale.

Invitiamo ricercatori, professionisti e responsabili politici a contribuire con le loro intuizioni e innovazioni a questo mini-simposio. Insieme, ci proponiamo di far progredire la comprensione e l'attuazione di strategie di resilienza complete che garantiscano la sostenibilità e la sicurezza delle infrastrutture civili di fronte a molteplici pericoli.

Lei Hou 1

1. Università RMIT, Melbourne, VIC, Australia

Il campo dell'ingegneria civile sta subendo una trasformazione grazie all'integrazione di strumenti digitali avanzati. Questo mini simposio su "Strumenti digitali per il ciclo di vita dell'ingegneria civile" affronterà le sfide critiche e le opportunità presentate da queste innovazioni, concentrandosi sulla loro applicazione durante il ciclo di vita dei progetti di ingegneria civile. L'importanza di questi strumenti risiede nel loro potenziale di migliorare l'efficienza, l'accuratezza e la sostenibilità in applicazioni importanti come lo sviluppo di infrastrutture, la pianificazione urbana e la gestione ambientale. Le attuali direzioni di ricerca stanno esplorando vari metodi per risolvere problemi complessi di ingegneria civile. Si stanno sviluppando gemelli digitali per il monitoraggio delle prestazioni e la manutenzione in tempo reale. Il Building Information Modeling (BIM), insieme alla realtà aumentata (AR) e alla realtà virtuale (VR), sta rivoluzionando i processi di progettazione e costruzione. L'intelligenza artificiale (AI) e le tecniche di soft-computing vengono impiegate per l'analisi predittiva e l'ottimizzazione. L'apprendimento automatico sta migliorando la valutazione del ciclo di vita (LCA) per la sostenibilità. I progressi della tecnologia dei sensori, dell'Internet degli oggetti (IoT), dei big data e del cloud computing stanno trasformando la raccolta, la connettività e l'analisi dei dati. Inoltre, le tecniche robotiche e basate su droni offrono soluzioni innovative per l'ispezione e il rilievo. L'ambito di questo mini simposio comprende, ma non si limita a: Gemelli digitali per il monitoraggio delle prestazioni: Migliorare le prestazioni e la manutenzione delle infrastrutture. BIM, AR/VR per la progettazione e la costruzione: Migliorare l'accuratezza della progettazione e l'efficienza della costruzione. IA e metodi di soft computing: Soluzioni per l'analisi predittiva e la risoluzione di problemi complessi. Machine Learning in LCA: impatto sulle pratiche sostenibili. Tecnologia dei sensori e IoT: Raccolta dati e connettività in tempo reale. Big Data e Cloud Computing: Gestione ed elaborazione dei dati ingegneristici. Tecniche robotiche e aeronautiche: Soluzioni per ispezioni, rilievi e costruzioni.

Relatori: TBD

Masaru Kitahara 1, Takeshi Kitahara 2, Hong Hao 3, Jun Li 3, Mark G Stewart 4

1. Università di Tokyo, Tokyo, Giappone

2. Università Kanto Gakuin, Kanagawa, Giappone

3. Università Curtin, Perth, Australia

4. Università di Tecnologia, Sydney, Australia

Il monitoraggio della salute strutturale (SHM) mira alla valutazione delle condizioni e al monitoraggio della vita utile dei sistemi strutturali, spesso basandosi sulla disponibilità di dati sulle vibrazioni del sistema. L'aggiornamento del modello è stato sviluppato come tecnica chiave per l'SHM, in cui i parametri del modello numerico vengono aggiornati per sintonizzare la sua previsione vicino alle misure. Tuttavia, le incertezze sono inevitabili sia nei processi di misurazione che in quelli di modellazione, il che porta alla necessità di approcci non deterministici per quantificare le incertezze. Questo mini-simposio è dedicato a riunire esperti del mondo accademico e dell'industria per presentare gli ultimi sviluppi sul trattamento dell'incertezza per l'aggiornamento dei modelli e per l'SHM e le loro applicazioni pratiche nell'ingegneria civile. Un elenco non esaustivo comprende l'aggiornamento stocastico/intervallare del modello, l'aggiornamento online del modello, il Data-driven SHM e gli approcci bayesiani.

Jie J Li 1, Rajeev R Roychand 1, Mohammad M Saberian 1, Shannon S Kilmartin-Lynch 2

1. Università RMIT, Melbourne, VIC, Australia

2. Ingegneria civile, Università Monash, Melbourne, Vic, Australia

Descrizione:

I cambiamenti climatici dovuti alle emissioni di gas a effetto serra rappresentano un problema globale di primaria importanza. L'industria del cemento contribuisce in modo significativo a questo problema, essendo responsabile di circa il 5-7% delle emissioni mondiali di gas serra. Inoltre, la continua estrazione di risorse naturali vitali da parte dei settori del cemento, del calcestruzzo e delle pavimentazioni per soddisfare la crescente domanda di infrastrutture rappresenta una sfida di sostenibilità a lungo termine. Di conseguenza, sono stati intensificati gli sforzi per ridurre l'impronta di carbonio dell'industria delle costruzioni e spingerla verso un settore sostenibile e a zero emissioni. Questo processo di trasformazione include ora attivamente la conservazione delle risorse naturali e il riciclaggio dei materiali di scarto, allineandosi all'obiettivo globale di un'economia circolare a ciclo chiuso. Sono emerse numerose innovazioni nella creazione di calcestruzzo cementizio eco-compatibile, che migliorano la sostenibilità e supportano l'economia circolare. Inoltre, i progressi nella tecnologia delle pavimentazioni e nella geotecnica stradale stanno sempre più abbracciando metodi e materiali sostenibili.

Questo mini-simposio è stato progettato per riunire gli specialisti del calcestruzzo e delle pavimentazioni innovative e a basse emissioni di carbonio, favorendo la discussione sugli ultimi progressi in questi campi. L'obiettivo è quello di creare una piattaforma che affronti un ampio spettro di argomenti, ponendo l'accento sugli aspetti distinti che migliorano la nostra comprensione dell'edilizia sostenibile e dei materiali per pavimentazioni. I partecipanti potranno esplorare la ricerca attuale e le applicazioni pratiche nei progetti infrastrutturali.

Gli argomenti dei potenziali contributi includono, ma non sono limitati a:

Sequestro di carbonio da vari flussi di rifiuti nel calcestruzzo cementizio

Sviluppo di compositi a cemento zero

Sviluppo di pavimentazioni e compositi cementizi a bassa impronta di carbonio

Riciclaggio di vari materiali di scarto per la sostituzione di cemento e/o aggregati

Studi fisico-chimici e di microstruttura dei compositi cemento/calcestruzzo miscelati

Geotecnica delle pavimentazioni con materiali sostenibili

Relatori:
Dr. Rajeev Roychand (RMIT)
Dr. Mohammad Saberian (RMIT)
A/Prof. Shannon Kilmartin-Lynch (Monash University)

Airong Chen 1, Mitsuyoshi Akiyama 2, Fabio Biondini 3, Yong Yuan 1, Xin Ruan 1, Rujin Ma 1

1. College of Civil Engineering, Tongji Univerisity, Shanghai, Cina

2. Dipartimento di Ingegneria civile e ambientale, Università Waseda, Tokyo, Giappone

3. Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Politecnico di Milano, Milano, Italia

La crescente frequenza e gravità dei rischi naturali rappresenta una minaccia significativa per i sistemi infrastrutturali di tutto il mondo. Questo mini-simposio si propone di rispondere alla necessità critica di valutare la resilienza multirischio delle infrastrutture, comprendendo una serie di minacce naturali e antropiche come terremoti, inondazioni, uragani e attacchi terroristici. Il simposio riunirà ricercatori e professionisti di spicco per discutere le più recenti metodologie e tecnologie per la valutazione e il miglioramento della resilienza dei sistemi infrastrutturali.

La ricerca attuale in questo campo si concentra sullo sviluppo di quadri di valutazione completi che integrino vari modelli di rischio, metriche di performance e indicatori di resilienza. Metodi come la valutazione probabilistica del rischio, la modellazione di simulazione e l'ottimizzazione della resilienza sono in fase di sviluppo per meglio prevedere e mitigare gli impatti di eventi multirischio. Il simposio tratterà questi approcci all'avanguardia, evidenziando casi di studio e applicazioni pratiche.

Túlio Bittencourt 1, Rui Calçada 2, Diogo Ribeiro 3, Hermes Carvalho 4, Marcos Massao 1, Pedro Montenegro 2

1. Universidade de São Paulo, São Paulo

2. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto

3. Instituto Superior de Engenharia do Porto, Porto

4. Università Federale di Minas Gerais, Belo Horizonte

Negli ultimi anni sono stati effettuati importanti investimenti per la costruzione di nuove linee ferroviarie e per la riabilitazione e il potenziamento di quelle esistenti. Molte di queste linee includono un numero significativo di ponti, viadotti e altre infrastrutture critiche le cui condizioni operative e di sicurezza devono essere preservate dai gestori dell'infrastruttura durante il ciclo di vita. I recenti progressi scientifici e tecnologici hanno permesso una valutazione più efficiente delle condizioni strutturali dei ponti ferroviari, soprattutto attraverso l'implementazione di strategie intelligenti per l'ispezione, il monitoraggio, la manutenzione e la gestione del rischio. Nell'ambito del quadro sopra delineato, questa sessione speciale si propone di riunire da tutto il mondo i più recenti studi di ricerca, i risultati e le realizzazioni in materia di valutazione intelligente delle condizioni dei ponti ferroviari. Sono benvenute le ricerche teoriche, sperimentali e computazionali (o una loro combinazione). I lavori attesi riguarderanno vari argomenti relativi a: integrità strutturale; valutazione delle condizioni strutturali; gemelli digitali; calibrazione e validazione dei modelli; monitoraggio della salute strutturale; nuovi sensori e tecnologie (fotogrammetria, scansione laser, droni, wireless); tecniche di computer vision; identificazione automatica dei danni; strategie di ispezione remota; BrIM (Bridge Information Modelling); Big Data; Intelligenza Artificiale (apprendimento supervisionato e non supervisionato); realtà aumentata; realtà virtuale; riduzione del rischio di disastri; gestione delle emergenze e gestione intelligente degli asset.

Dilan Robert 1, Jayantha Kodikara 2, Pat Rajeev 3

1. Università RMIT, Melbourne, DEFAULT, Australia

2. Ingegneria civile, Università Monash, Melbourne, VIC, Australia

3. Ingegneria civile, Università Swinburne, Melbourne, VIC, Australia

Panoramica: Questo mini-simposio esplorerà il ruolo cruciale che le condutture svolgono nel trasporto di energia, acqua e nella fornitura di servizi essenziali, concentrandosi sulle sfide affrontate dalle condutture sia onshore che offshore. Gli argomenti trattati comprenderanno i meccanismi di guasto, la valutazione delle condizioni e le strategie di rinnovamento di condotte per acqua, acque piovane, fognature, gas e petrolio. Particolare attenzione sarà data agli effetti delle condizioni del terreno, dei cambiamenti climatici e delle tecnologie emergenti, come il rilevamento intelligente e i gemelli digitali. 

Obiettivo: Questo mini-simposio si propone di riunire professionisti del settore, ricercatori e responsabili politici per discutere gli ultimi progressi e le strategie di ingegneria delle condotte e di gestione degli asset. Affrontando temi critici come la previsione dei guasti, la protezione dalla corrosione e l'impatto del cambiamento climatico, il simposio si propone di migliorare la sicurezza, l'efficienza e la sostenibilità dell'infrastruttura dei gasdotti. I partecipanti avranno l'opportunità di condividere conoscenze, scambiare idee e collaborare allo sviluppo di soluzioni pratiche alle sfide che il settore delle condotte deve affrontare.

Argomenti chiave

(a) Condotte idriche

Meccanismi di guasto delle condotte idriche interrate e punti critici di guasto

Valutazione delle condizioni prossimali e intrusive delle condotte idriche interrate

Previsione e prevenzione dei guasti

Strategie di rinnovamento delle condotte idriche deteriorate, compreso il rivestimento senza scavo.

Progettazione di nuove condotte

(b) Condotte per acque meteoriche e fognarie

Valutazione delle condizioni

Previsione e prevenzione dei guasti

Rinnovo

(c) Gasdotti e oleodotti

Condotte critiche interessate da terreni problematici, ad esempio terreni reattivi, faglie e cedimenti di miniere

Condotte di reticolazione

Protezione catodica e dalla corrosione

(d) Condotte offshore

Instabilità da sollevamento delle condutture offshore

Condotte vulnerabili per i rischi subacquei

Stabilità sul fondo delle condotte offshore

(e) Altro 

Contributo alle iniziative net zero attraverso l'ingegneria delle condotte e la gestione degli asset

Trasmissione dell'idrogeno tramite oleodotti

Riempimento ingegneristico per la protezione dalla corrosione e la riduzione dell'impatto ambientale

Rilevamento intelligente per le condutture

Effetti del cambiamento climatico sulle condotte interrate

Sviluppo del gemello digitale per condotte interrate

Alfred A Strauss 1, Dan M Frangopol 2

1. Università BOKU, Vienna, AUSTRIA, Austria

2. Università Lehigh, Betlemme

Gli ingegneri civili si trovano ad affrontare la sfida di gestire l'invecchiamento delle infrastrutture in condizioni di ristrettezza di bilancio e di vincoli operativi. Una valutazione qualificata delle strutture nuove ed esistenti è essenziale per allocare in modo ottimale le limitate risorse disponibili per la gestione degli asset. Una conoscenza approfondita delle condizioni di una struttura è la base necessaria per decidere le azioni che possono essere intraprese per garantire un uso e un funzionamento sicuri della struttura entro la vita tecnica prevista o per prolungare la vita tecnica della struttura. Lo sviluppo di tecnologie per il monitoraggio dello stato di salute delle strutture (Structural Health Monitoring, SHM) ha registrato progressi significativi, tuttavia tali tecnologie sono attualmente integrate solo in misura limitata nella valutazione delle strutture esistenti.

Questo mini-simposio (MS) affronta il problema del processo decisionale nella gestione delle infrastrutture in deterioramento. Tale processo decisionale dovrebbe prendere in considerazione tutte le incertezze pertinenti e sfruttare il potenziale di conoscenza approfondita delle condizioni strutturali fornito dalle tecnologie SHM. In particolare, questo MS si concentrerà su (1) lo sviluppo di un quadro che consenta di valutare le strutture esistenti attraverso uno strumento decisionale che tenga conto delle informazioni di monitoraggio e (2) la determinazione e l'ottimizzazione del valore del monitoraggio nel corso della vita delle strutture.

Zora Vrcelj 1, Malindu Sandanayake 1, Achini Peiris 2, Ronja Kraus 3, Yanni Bouras 1, Le Li 1, Ehsan Yaghoubi 1, Robert Haigh 4, Wasantha Pallewela Liyanage 1

1. Università di Victoria, Footscray Park, VIC, Australia

2. Abilitazione digitale, AURECON, Melbourne, VIC, Australia

3. Sostenibilità, Eastern Freeway Burke to Tram Alliance (EBTA), Melbou, VIC, Australia.

4. RMIT, Melbourne, VIC, Australia

Il mini simposio proposto affronta la necessità critica di pratiche di sviluppo sostenibile nel settore delle costruzioni e delle infrastrutture. Con l'aumento della domanda globale di infrastrutture ecologiche e a zero emissioni di carbonio, il simposio mette in evidenza la ricerca innovativa e le applicazioni industriali che mirano a raggiungere efficacemente questi obiettivi di sostenibilità.

Il simposio riunirà un gruppo eterogeneo di accademici e professionisti del settore che sono all'avanguardia nello sviluppo e nell'implementazione di tecnologie sostenibili nei progetti infrastrutturali. Le presentazioni copriranno un'ampia gamma di argomenti, tra cui l'uso della valutazione del ciclo di vita (LCA) per le dichiarazioni ambientali di prodotto (EPD), l'integrazione delle tecnologie digitali per la selezione dei materiali e l'applicazione dell'apprendimento automatico nella previsione delle proprietà dei materiali. Queste aree rappresentano direzioni di ricerca all'avanguardia che non solo migliorano la sostenibilità dei progetti infrastrutturali, ma offrono anche soluzioni alle sfide ambientali critiche che il settore deve affrontare.

Inoltre, il simposio presenterà ricerche innovative sull'utilizzo di materiali di scarto come il cartone riciclato e le fibre tessili nel calcestruzzo, esplorando il loro potenziale di trasformazione dei rifiuti in preziosi materiali da costruzione. Questo non solo affronta i problemi di gestione dei rifiuti, ma contribuisce anche all'economia circolare nelle pratiche di costruzione.

L'ambito di questo mini simposio comprende sia i progressi teorici che le applicazioni pratiche, rendendolo una piattaforma vitale per ricercatori, professionisti e responsabili politici. L'obiettivo è quello di promuovere discussioni che colmino le lacune tra la ricerca e le applicazioni reali, evidenziando gli sforzi di collaborazione e incoraggiando l'integrazione di nuove tecnologie e metodologie nelle pratiche edilizie tradizionali.

L'evento promette di essere una convergenza di idee e competenze, rendendolo un luogo essenziale per coloro che lavorano direttamente nel campo delle infrastrutture sostenibili e per coloro che sono impegnati in settori correlati, cercando di applicare i principi della sostenibilità a contesti più ampi.

Xiang-Lin Gu 1, Juanhong Liu 2, Shangtong Yang 3, 4

1. Università Tongji, Shanghai, Cina

2. Università di Scienza e Tecnologia di Pechino, Pechino, Cina

3. Università cinese delle miniere e della tecnologia, Xuzhou, JIANGSU, Cina

4. Università di Strathclyde, Glasgow, Regno Unito

Durante il servizio a vita intera, le strutture ingegneristiche sono soggette a un deterioramento ambientale a lungo termine che può sacrificare le loro prestazioni o addirittura causare guasti prematuri. Gli studi sulle strutture e le infrastrutture tradizionali dell'ingegneria civile in relazione alle loro prestazioni a vita intera sono stati ben documentati. Tuttavia, nel contesto della transizione a basse emissioni di carbonio, sono state recentemente sviluppate nuove forme strutturali e nuovi materiali che hanno attirato un notevole interesse di ricerca, mentre le loro prestazioni a lungo termine sono ancora un argomento impegnativo. Tra questi, ad esempio, le strutture sotterranee per l'accumulo di energia rinnovabile, che utilizzano nuove strutture e materiali compositi di rivestimento per sostenere la grande pressione interna, i cicli di temperatura, l'integrità strutturale, ecc. Nel frattempo, i big data e l'apprendimento automatico hanno dimostrato un grande potenziale nella valutazione e previsione delle prestazioni delle strutture ingegneristiche. I nuovi metodi di analisi dei big data e lo sviluppo di algoritmi di apprendimento automatico per le prestazioni a vita intera dei materiali e delle strutture ingegneristiche diventeranno importanti.

In questo mini simposio ci proponiamo di riunire le competenze e gli interessi di tutto il mondo sull'evoluzione e il miglioramento delle prestazioni dei materiali e delle strutture ingegneristiche. In particolare, vorremmo includere la ricerca sulla scoperta di nuovi meccanismi di deterioramento ambientale alla luce di materiali e applicazioni ingegneristiche a basse emissioni di carbonio, nuovi metodi di analisi che coinvolgano i big data e il machine learning, nuovi mezzi e tecniche di miglioramento delle prestazioni per prolungare la vita utile, ecc.

Gli argomenti dei potenziali contributi includono, ma non sono limitati a:

Meccanismi di deterioramento dei materiali da costruzione a basso contenuto di carbonio

Degrado delle prestazioni delle strutture ingegneristiche a basso contenuto di carbonio

Valutazione delle prestazioni in campi emergenti come le strutture sotterranee per l'accumulo di energia, ad esempio l'accumulo di idrogeno in caverna, l'accumulo di energia termica in pozzo, ecc.

Metodi avanzati per la previsione dell'intera vita utile

Analisi del rischio, affidabilità e modellazione stocastica dei processi

Big data e machine-learning nella valutazione delle prestazioni strutturali

Nuovi materiali e tecniche per prolungare la vita delle strutture

Xuan-Yi Zhang 1, Chao-Huang Cai 1, Yan-Gang Zhao 1, Zhao-Hui Lu 1

1. Università di Tecnologia di Pechino, Pechino, Cina

Descrizione:

Garantire la sicurezza e l'affidabilità a lungo termine dei sistemi strutturali è una sfida di ricerca critica su scala globale. Durante il loro ciclo di vita, i sistemi strutturali sono vulnerabili al deterioramento e ai carichi pericolosi, che introducono incertezze significative che possono dipendere dal tempo e dallo spazio. La combinazione di questi fattori determina una serie di modalità di guasto dipendenti dal tempo e dallo spazio. Pertanto, l'impiego di metodi di analisi affidabili è essenziale per una valutazione completa delle prestazioni di servizio dei sistemi strutturali.

Questo minisimposio mira a riunire esperti nel campo dell'affidabilità strutturale per esplorare gli ultimi sviluppi in questo settore. L'obiettivo è quello di creare un forum che copra una serie di argomenti diversi, evidenziando le caratteristiche uniche che danno forma alla nostra comprensione dell'affidabilità strutturale.

Gli argomenti dei potenziali contributi includono, ma non sono limitati a:

Affidabilità strutturale e valutazione del rischio

Metodi di analisi dell'affidabilità in funzione del tempo

Metodi di analisi dell'affidabilità dinamica

Modelli stocastici avanzati per l'affidabilità strutturale

Strategie di manutenzione basate sull'affidabilità

Metodologie di progettazione e ottimizzazione basate sull'affidabilità

Weiliang Jin 1

1. Dipartimento di Ingegneria Civile, Università di Zhejiang, Hangzhou, Zhejiang, Cina

Il presente documento si propone di esplorare il degrado delle prestazioni a lungo termine e la gestione ottimizzata delle strutture in calcestruzzo durante il loro intero ciclo di vita in condizioni ambientali complesse e con vari effetti di carico. Utilizzando le conoscenze interdisciplinari delle strutture di ingegneria civile, dei materiali, dell'elettrochimica, dell'acustica e del magnetismo, il progetto ha stabilito un modello costitutivo di danno variabile nel tempo per i materiali e i componenti in calcestruzzo in molteplici condizioni di lavoro. Ha inoltre sviluppato un sistema per l'analisi del danno variabile nel tempo dei materiali in calcestruzzo e acciaio in presenza di effetti complessi di corrosione, fatica e scorrimento. Le equazioni di stato limite delle prestazioni dei componenti in calcestruzzo basate sugli indicatori di danno, l'affidabilità a lungo termine e la sensibilità variabile delle strutture sono state ricostruite in base all'ampiezza della fessura di espansione della ruggine, alla deflessione e alla frattura per fatica dell'acciaio. I metodi per analizzare la normale vita di servizio dei componenti e per prevedere la vita a fatica delle strutture in calcestruzzo sono stati stabiliti con effetti singoli e multipli. I risultati di questo lavoro approfondiscono la comprensione delle prestazioni a lungo termine delle strutture in calcestruzzo armato e forniscono supporto teorico e metodi pratici per garantire la sicurezza, l'affidabilità e il funzionamento economico continuo delle strutture, con un significativo valore teorico e pratico.

Il contenuto di questo documento comprende i seguenti punti: (1) Modello complesso ed effetto delle prestazioni a lungo termine delle strutture in calcestruzzo; (2) Indice di danno e modello di analisi delle prestazioni a lungo termine delle strutture in calcestruzzo; (3) Stato limite e previsione di vita delle prestazioni a lungo termine delle strutture in calcestruzzo.

Le conclusioni di questo lavoro sono: (1) il meccanismo di creep non lineare del calcestruzzo è stato rivelato su scala macro, meso e micro; (2) è stato stabilito un modello costitutivo del danno da creep variabile nel tempo e un sistema di analisi del danno variabile nel tempo sia per il calcestruzzo che per i materiali in acciaio in condizioni di corrosione, fatica e creep; (3) l'equazione dello stato limite di prestazione delle membrature in calcestruzzo è stata ricostruita sulla base dell'indice di danno. 

Ehsan Yaghoubi 1

1. Università di Victoria, Footscray, VIC, Australia

Questa presentazione evidenzia tre progetti di ricerca applicata della Victoria University, incentrati sulle pratiche sostenibili nel campo delle infrastrutture verdi e della geotecnica dei trasporti. La ricerca mira ad aumentare l'uso di aggregati riciclati nella costruzione di pavimentazioni e geostrutture attraverso studi sperimentali e prove su scala reale con test e monitoraggio sul campo. I primi due progetti studiano miscele sostenibili di materiali riciclati per il riempimento di trincee profonde, oltre 1,5 metri, sia in aree trafficabili che non. Le trincee profonde (>1,5 m) comportano rischi per la sicurezza, impedendo ai tecnici di entrare e di garantire un adeguato controllo di qualità, che può portare a problemi di assestamento superficiale. Questi progetti si sono avvalsi di prove geotecniche e di pavimentazione specializzate, nonché di test innovativi progettati per simulare le condizioni di costruzione e di servizio reali. Le miscele di materiali riciclati sono state sottoposte anche a test ambientali prima di essere utilizzate in siti di prova su scala reale, monitorati per circa 1,5 anni. Il terzo progetto si è concentrato sull'ottimizzazione della progettazione delle miscele di asfalto con aggregati riciclati, attraverso un ampio programma sperimentale con test specializzati sull'asfalto. La miscela di asfalto ottimizzata è stata poi utilizzata per pavimentare un tratto stradale di 60 metri a Melbourne, in Australia. Questo tratto stradale è stato monitorato per oltre 2,5 anni per valutarne le prestazioni a lungo termine. Nel complesso, questi progetti mirano a collegare le teorie della geotecnica dei trasporti con le applicazioni pratiche, promuovendo l'uso di materiali riciclati e sostenendo così le pratiche di costruzione sostenibili.

Zhilu Lai 1, Costas Papadimitriou 2 , Edwin Reynders 3 , Eleni Chatzi 4

1. Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong (HKUST), Guangzhou, Cina

2. Università della Tessaglia, Tessaglia, Grecia

3. KU Leuven, Leuven, Belgio

4. Dipartimento di Ingegneria civile, ambientale e geomatica, ETH Zurigo, Zurigo, ZH, Svizzera

Uno degli obiettivi principali del monitoraggio della salute strutturale basato sulle vibrazioni e dell'identificazione dei danni è la valutazione delle condizioni strutturali attraverso le firme delle vibrazioni. Nel caso di strutture civili di grandi dimensioni, sono tipicamente disponibili dati di risposta (solo di uscita), a causa delle difficoltà associate all'eccitazione forzata di strutture di grandi dimensioni. Per tradurre tali dati, che spesso sono osservazioni indirette delle condizioni strutturali, in indicatori di condizione/prestazione interpretabili, si tenta tipicamente l'inferenza del modello utilizzando modelli puramente guidati dai dati (black-box), basati sulla fisica o ibridi (grey).

Questo mini-simposio accoglie nuovi contributi sul monitoraggio della salute strutturale basato sulle vibrazioni, sull'identificazione dei danni e sulla stima della vita utile residua, utilizzando modelli black-box, grigi e basati sulla fisica. Gli argomenti rilevanti includono l'identificazione di sistemi lineari e non lineari, il rilevamento virtuale, la stima dei parametri, degli stati e degli ingressi, la scoperta e l'aggiornamento dei modelli, la progettazione di esperimenti ottimali e l'esplorazione di nuove tecniche di rilevamento. Sono particolarmente apprezzati i contributi relativi ad applicazioni reali e a set di dati aperti.