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 pericoli 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, 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. University of Newcastle, 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

  Speakers:
  Dr. Rajeev Roychand (RMIT)
  Dr. Mohammad Saberian (RMIT)
  A/Prof. Shannon Kilmartin-Lynch (Monash University)
  Macedon Ranges Shire Council (TBD)
  Hiway Stabilizer  (TBD)
  Hanson  (TBD)
  Bild Group (TBD)

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 gli studi, i risultati e le realizzazioni più recenti 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 condutture idriche interrate

• Previsione e prevenzione dei guasti

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

• Progettazione di nuove condotte

(c) Stormwater and sewer pipelines

• Valutazione delle condizioni

• Previsione e prevenzione dei guasti

• Rinnovo

(b) Gas and petroleum pipelines

• Condotte critiche interessate da terreni problematici, ad esempio terreni reattivi, linee di faglia e cedimenti di miniere

• Condotte di reticolazione

• Protezione catodica e dalla corrosione

(c) Offshore pipelines

• Instabilità da sollevamento delle condutture offshore

• Condotte vulnerabili per i rischi sottomarini

• Stabilità sul fondo delle condotte offshore

(d) Other 

• 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.

Guowen Yao 1, 2, Yang Tang 1, 2, Xuanbo He 1, 2, Liuyang Ma 1, 2, Guiping Zeng 1, 2

1. School of Civil Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing, China

2. State Key Laboratory of Mountain Bridge and Tunnel Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing, China

In order to alleviate the corrosion problem of bridge cable wires, based on the mechanism of impressed current cathodic protection (ICCP) of the three-electrode system, the ICCP corrosion test of galvanized steel wire was carried out by applying load at the end of the steel wire using a constant load device to study the protection effect of different protection potentials on steel wire under different constant load levels. According to the steel wire corrosion process macro and microscopic damage patterns, corrosion rate, open circuit potential, the constitutive relationship and other mechanical property indexes, to explore the ICCP protection voltage threshold and bridge cable wires ICCP mechanism. The study shows that: ICCP can effectively delay the corrosion rate of steel wire, and effectively enhance the ductility of steel wire, the corrosion effect of steel wire within the threshold is positively correlated with the output of the protection potential; when the protection potential is less than -1.3V, the steel wire brittle fracture indicator is obvious, and the steel wire may be overprotection of precipitation of hydrogen reaction and affect its mechanical properties; with the development of the corrosion process, the steel wire surface zinc plating depletion, the role of ICCP gradually sufficient, and thus produce a stable corrosion protection effect on the iron substrate.

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 che lo rende 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 nella 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

xiaoping zhong 1, xinyao huang 1

1. Yangzhou University, Yangzhou, JIANGSU, China

 In chloride corrosion environment, steel bar corrosion is one of the main reasons for the degradation of concrete structure durability. In order to improve the long-term performance of concrete structures and extend the service life of concrete structures, the mechanical properties and long-term corrosion behavior of new stainless steel clad rebar were studied using uniaxial tension and electrochemical test methods. The results show that the stainless steel clad rebar combines the excellent properties of stainless steel and carbon steel. The yield strength is improved to varying degrees compared with HRB400E carbon steel bars and solid stainless steel bars. The ductility is smaller than that of solid stainless steel but close to that of HRB400 steel bars. The elastic modulus is slightly lower than that of HRB400E steel bars. Under the action of chloride salt corrosion, stainless steel clad rebar is mainly pitted, and the corrosion products contain more α-FeOOH which makes the rust layer denser than that of HRB400E steel bars. Solid stainless steel bars have the best corrosion resistance, HRB400E has the worst corrosion resistance. And the corrosion resistance of stainless steel clad rebars is between solid stainless steel bars and HRB400E. The yield strength, ultimate strength and elongation after fracture of the corroded stainless steel clad rebars all decrease to varying degrees with the increase of the corrosion rate. Based on experimental research and theoretical analysis, the stress-strain constitutive model of stainless steel clad rebars and the relationship between the strength and elongation after fracture of stainless steel clad rebars after corrosion and the corrosion rate were established.

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. 

Chunhua Lu 1, Hui Li 1, Siqi Yuan 1

1. Jiangsu University, Jingkou District, JIANGSU PROVINCE, China

To investigate the effect of repeated loads on the flexural load carrying capacity of marine concrete beams suffering from chloride attack, a total of 10 marine concrete beams and 36 concrete cubes were designed for flexural performance test and compressive strength test, respectively. Three damage mechanisms, including repeated loads with a stress level of 0.4, chloride solution dry-wet cycles and coupling action of repeated loading history and chloride solution dry-wet cycles, were applied for concrete beams and cubes. Test results show that the effect of repeated loads on the degradation of compressive strength of concrete is significantly higher than that on the flexural properties of concrete beams, and the corresponding degradation ratio between them is maintained at about 1.5. The effect of chloride solution dry-wet cycles on concrete compressive strength is 1.8 times higher than that on the flexural load capacity of test beams. Combined with the test data proposed in this paper and some existing studies, the coupling impacts of repeated loading and compressive strength loss on the flexural load bearing capacity of marine concrete beams are discussed by comparing with the formula calculations based on Chinese, American and European concrete codes. The analysis shows that the compressive strength loss rate can effectively reflect the degradation of flexural load bearing capacity of marine concrete beams and that there is an exponential relationship between them.

Pinghua Zhu 1, Xintong Chen 1

1. Changzhou university, Changzhou, China

With the concrete buildings reaching the service life. It is an inevitable trend to reuse waste concrete with high efficiency, environmental protection, and low cost. The requirements for recycled aggregate concrete (RAC) are more stringent in continuous harsh environments such as freezing and thawing. Based on the actual requirements of areas severely damaged by freezing and thawing. The strength index (compressive strength and splitting tensile strength) and frost resistance index (mass loss rate and relative dynamic elastic modulus) of RAC with different strength grades (C40, C50, and C60) in the freeze-thaw environment were studied, and the performance index (apparent density, water absorption, crushing value, aggregate output rate, and adhesive mortar content) of the second-generation recycled coarse aggregate (2nd-RCA) were explored. SEM observed the microscopic mechanism of 2nd-RCAs. It was found that the compressive strength of three groups of RACs can be higher than the design value, and C50 was the largest higher than the design value, reaching 8.2%. When the number of freeze-thaw cycles reached 400, the mass loss rate of C60 was the smallest, only 1.12%. With the increase of freeze-thaw cycles, the relative dynamic elastic modulus (RDEM) of RAC with three different strengths decreased, and the RDEM of C60 was the lowest before 100 freeze-thaw cycles. After 350 times, the RDEM of C60 was the highest. According to the performance test of 2nd-RCAs produced by C40, C50, and C60, it is concluded that all three groups of 2nd-RCAs can meet the grade III coarse aggregate standard. The aggregate yield of C50 is up to 84%. This shows that RAC can be recycled in a freeze-thaw environment. Using C40 and C50 in an environment with few freeze-thaw cycles is reasonable. When the freeze-thaw cycles are too much, it is suggested to choose C60 to meet the frost resistance requirements.

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.

Jianghong Mao1, Kun Fang1

1. Sichuan University, Sichuan / Chengdu / Wuhou District, SICHUAN PROVINCE, China

Concrete porosity, pore distribution and morphology are important characteristics of concrete pore characteristics, which have a significant impact on the macroscopic mechanical properties and durability of concrete. This study explores a method of instantaneously reducing the curing air pressure after mixing concrete to change the pore characteristics and avoid introducing variables other than voids. In this study, we observed the rising behavior of air bubbles of different sizes in low-pressure intervention cement slurries. Through the modified drag equation, the air pressure-bubble interaction is determined and expressed by the interaction coefficient Ki. Combining bubble motion theory and experimental evidence, a bubble distribution probability model based on rheological characteristics and air pressure was initially proposed. In addition, the effects of void characteristics on mechanical and durability properties were systematically studied through short-term low-pressure intervention.

Piyal Wasantha Pallewela Liyanage 1 , Sejani Mediliye Gedara 1

1. Victoria University, Melbourne, Victoria, Australia

Waffle raft foundations are popular in Australia for residential structures. These on-ground footing systems feature integrated void spaces, forming a network of internal and edge beams. Typically, expanded polystyrene (EPS) boxes, known as waffle pods, are used as void formers and serve as the formwork for the beams. EPS is a preferred choice due to its cost-effectiveness, lightweight nature, and ease of handling. However, growing environmental concerns regarding the use of EPS in residential foundations have led to the adoption of waffle pods made from more sustainable materials, such as recycled plastic (RP). Despite the increasing popularity of RP waffle pods, the environmental impacts of replacing the EPS with RP have not been comprehensively quantified. Therefore, this study performed a detailed life cycle assessment (LCA) of waffle raft foundations constructed using both EPS and RP pods, considering a cradle-to-cradle system boundary. Various factors were analyzed, including different types of superstructures, site classes, foundation areas, and locations across Australia. Embodied energy and greenhouse gas emissions were used as key attributes of the LCA. Established databases were refered to obtain typical quantities for these attributes. The results indicated areas where the use of EPS and RP can be optimized to minimize embodied energy and greenhouse gas emissions. It should be noted that the analysis used quantities for virgin plastics due to the absence of data for recycled plastics. Overall, this study underscores the importance of comprehensive environmental assessments in guiding the choice of materials for sustainable construction practices.

Le Li 1 , Yanni Bouras 1

1. College of Sport, Health and Engineering, Victoria University, Footscray, VIC, Australia

Chloride-induced corrosion is a major factor affecting the durability of reinforced concrete structures, especially those exposed to the marine environment. The concrete's chloride resistance can be improved by partially replacing the cement with silica fume. Thus, silica fume concrete has been widely used to construct coastal structures. To develop a maintenance plan for these coastal structures, the corrosion initiation time of reinforcement silica fume concrete in these coastal structures must be predicted. Also, it is vital to consider the spatial variation of concrete mix design (such as water-to-blinder ratio and silica fume content) and use time-dependent reliability theory for the corrosion initiation time prediction so that the uncertainties in chloride diffusion spatially across concrete and over time can be considered. However, limited studies consider these uncertainties. Therefore, this paper developed a platform that combines the time-dependent reliability analysis and random field theory for corrosion initiation prediction of reinforcement in silica fume concrete coastal structures subjected to chloride attack. The platform simulates the water-to-blinder ratio and silica fume content in concrete coastal structures using random field theory and critical water-to-blinder ratio and silica fume content are selected from the generated random field  Then, various chloride diffusion models are used, in which the chloride concentration at the reinforcement locations over time is modelled as a function of concrete mix design and the silica fume content. Then, time-dependent reliability theory is used to predict the probability of chloride concentration at reinforcement being larger than a threshold value, from which the corrosion initiation time of reinforcement can be predicted.

By applying developed platform to concrete coastal structure, we demonstrate its potential to improve maintenance planning. The working example reveals that neglecting spatial variation of water-to-blinder ratio and silica fume content can lead to underestimating the initiation probability of reinforcement in concrete coastal structures. 

Yanni Bouras 1 , Le Li 1

1. College of Sport, Health and Engineering, Institute of Sustainable Industries and Liveable Cities, Victoria University, Footscray, VIC, Australia

Thermal conductivity is an important material property that significantly influences the energy efficiency of buildings. Cement-based materials, such as mortar and concrete, are valued for their strong insulation properties due to their low thermal conductivity. Supplementary cementitious materials (SCMs) including fly ash and blast furnace slag are being increasingly incorporated into mortar and concrete mixes as part of efforts to reduce the embodied carbon of ordinary Portland cement. Substitution of Ordinary Portland Cement (OPC) with SCMs does however influence the physical, mechanical and durability properties of mortars and concretes. Thermal performance is also impacted by the volume and type of SCM incorporated into the mix design. Hence, careful consideration is required when assessing the thermal performance of low-carbon cement materials, particularly when incorporated into the building fabric.

This paper employs supervised machine-learning algorithms to develop models capable of accurately predicting thermal conductivity of mortar and concrete materials containing high-volumes of fly ash, blast furnace slag and silica fume. Artificial neural networks, decision-tree regression, random forest generation and Gaussian process regression were all considered. The machine-learning models were trained using a large database of over 200 points compiled from experimental results reported in the open literature. The selected input parameters included the mix design variables and the specimen curing conditions. 70% of the dataset was utilised for model training with the remaining 30% employed for model verification. The accuracy of different supervised machine-learning algorithms were compared and discussed. The results demonstrate that machine-learning models can accurately predict thermal conductivity of mortar and concrete materials. Furthermore, a Shapley additive explanation (SHaP) analysis was conducted that analysed the importance of each input variable on prediction of thermal conductivity.

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

1. The Hong Kong University of Science and Technology (HKUST), Guangzhou, China

2. University of Thessaly, Thessaly, Greece

3. KU Leuven, Leuven, Belgium

4. Department of Civil, Environmental and Geomatic Engineering, ETH Zurich, Zurich, ZH, Switzerland

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.