Fabio Biondini 1, Alessandra Marini 2

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

2. Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate, Università di Bergamo, Bergamo, Italia

In linea con il Quadro di Sendai e gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile, la sostenibilità comprende la sicurezza e la resilienza contro i rischi naturali e antropici, il cui impatto potenziale è aggravato dall'invecchiamento e dal deterioramento strutturale in presenza di cambiamenti climatici, e la riduzione degli impatti ambientali, economici e sociali durante l'intero ciclo di vita di edifici, ponti e altre strutture infrastrutturali. Per affrontare questi problemi, l'ingegneria strutturale sta subendo un cambiamento di paradigma e una profonda transizione verso un approccio orientato al ciclo di vita che promuova la progettazione, la manutenzione e il funzionamento di strutture e sistemi infrastrutturali sostenibili, combinando molteplici requisiti prestazionali, come eco-efficienza, durabilità, sicurezza, affidabilità, robustezza, funzionalità e resilienza. È quindi necessario un approccio olistico che integri sinergicamente gli aspetti tipici della gestione del rischio e i requisiti di sostenibilità.

La presente sessione speciale si propone di rispondere a queste esigenze e di contribuire alla progettazione e alla valutazione del ciclo di vita di strutture e sistemi infrastrutturali sostenibili e accoglie contributi in linea con i seguenti obiettivi:

- incoraggiare la riduzione delle emissioni e la transizione verde del patrimonio edilizio per uno sviluppo economico, sociale e ambientale sostenibile ed equo, attraverso l'attuazione di un concetto di sostenibilità che combini l'eco-efficienza e il ciclo di vita con la sicurezza, l'affidabilità, la robustezza, la funzionalità e la resilienza;

- promuovere il ruolo centrale dell'ingegneria strutturale nel processo di attuazione della sostenibilità;

- ampliare la visione della progettazione e della valutazione dell'ambiente costruito, considerando le prestazioni strutturali e gli impatti nell'intero ciclo di vita e con un approccio multi-scala, dalle singole strutture alla scala dei sistemi urbani e infrastrutturali;

- aumentare la consapevolezza tecnica, sociale e politica della necessità di un approccio basato sul ciclo di vita per raggiungere un'effettiva sostenibilità e incoraggiare l'applicazione nella pratica professionale e l'implementazione nei quadri normativi.

Sponsorizzato dal progetto di ricerca ReLUIS WP13 sulla sostenibilità del ciclo di vita delle strutture e dei sistemi infrastrutturali (https://www.reluis.it/en). Il progetto ReLUIS è finanziato dal Dipartimento della Protezione Civile italiano (https://www.protezionecivile.gov.it/en).

Dominika Bysiec 1, Tomasz Maleska 1, Paulina Obara 2

1. Università di Tecnologia di Opole, OPOLE, Polonia

2. Università di Tecnologia di Kielce, KIELCE, Polonia

Le strutture leggere utilizzate nell'ingegneria civile sono sempre più diffuse in tutto il mondo. Il continuo sviluppo di sistemi strutturali leggeri ha permesso alle strutture di sopportare carichi molto superiori al loro stesso peso. Le strutture leggere sono oggetti di ingegneria civile che si distinguono da strutture simili erette finora per una quantità relativamente ridotta di materiale da costruzione e per parametri di progettazione estremamente elevati, quali: grandi luci di tetti o ponti senza sostegni intermedi, altezza considerevole di edifici, torri o tralicci e superficie utile o volume libero estremamente grandi di edifici, serbatoi o cisterne. Si intende includere tutti i seguenti argomenti: strutture reticolari spaziali, strutture a piastra e a guscio, cupole e membrane, edifici di grande altezza, torri, serbatoi, ponti e strutture a parete sottile, a trazione, a cavo e pneumatiche. Vale la pena introdurre metodologie innovative di progettazione strutturale che adottino schemi di ottimizzazione strutturale per ottenere forme strutturali efficienti con prestazioni strutturali migliorate, sezioni strutturali con maggiore capacità di carico rispetto alle sezioni strutturali convenzionali. È possibile discutere qualsiasi tipo di materiale e di struttura sopra definita. Pertanto, questa sessione speciale copre l'analisi, la valutazione, la durabilità e la riabilitazione di tutti i tipi di strutture leggere, con particolare attenzione alla progettazione, alla valutazione, alla manutenzione e alla gestione del ciclo di vita di tali strutture. Sono benvenute anche le presentazioni di analisi sperimentali e numeriche di strutture leggere sotto vari carichi (statici e dinamici) e di metodi innovativi di costruzione e ristrutturazione. Per questo motivo, la sessione speciale fa parte delle tendenze attuali del ciclo di vita dell'ingegneria delle strutture leggere.

Arnold Yuan 1, Roderick Zhang 1, Constantine Angyridis 1

1. Toronto Metropolitan University, Toronto, ON, Canada

Determining a proper level of service and the corresponding capital budget level is a critical question in lifecycle infrastructure management. Many organizations relied on a lousy benchmarking approach, i.e., by looking over other organizations for a similar investment level. This apparently is not rational. This paper aims to present a macroeconomic analysis for determining the most efficient level of reinvestment on infrastructure renewals including climate mitigation and climate adaptation initiatives. Using a neoclassical modelling framework consisting of a representative household, a representative firm, and a government, the analysis investigates the effects of different investment levels on lifetime household utility. The impacts of investment on climate mitigation and climate adaptation programs on economic production and societal welfare are also investigated. What is particularly unique and novel of the study is that the analysis is built upon solid engineering analysis through asset-level deterioration modelling and inventory-level asset management optimization.

Francesco Cavalieri 1, Davide Bellotti 1, Bruno Dal Lago 2

1. Eucentre Foundation, Pavia, Italy

2. University of Insubria, Varese, Italy

The construction sector is responsible for a large portion of the global greenhouse gas (GHG) emissions, as well as for a number of additional significant environmental and economic impacts. The sustainability principles emerged in the recent years aim to minimise the impacts of buildings’ life cycle phases through the use of operative tools, including life cycle assessment (LCA) and life cycle cost analysis (LCCA) procedures. New principles and design targets are currently being developed to achieve objectives such as repairability, durability, flexibility and adaptability, deconstruction, the use of recycled, local and durable materials, as well as the concept of incremental rehabilitation and the requirement to carry out outside-only retrofitting operations.

The operators of the reinforced concrete precast sector are called to apply such principles in the design, assessment and renovation of this construction type. As an example, several innovative solutions have been proposed especially in the design and rehabilitation of precast industrial buildings; however, a thorough investigation of the benefits of these solutions to the structures’ life cycle performance is still missing. To help close gaps like this, this Special Session welcomes contributions from researchers, practitioners and manufacturers focussing on sustainability issues in the field of precast constructions. Topics of interest include, but are not limited to, the following:

• Qualitative or quantitative life cycle environmental and economic assessment;

• Comparative evaluations of traditional and innovative technological solutions for the design and rehabilitation of precast buildings;

• Optimal seismic/energy integrated retrofitting of existing single-storey or multi-storey precast buildings;

• Use of innovative and more sustainable materials, such as recycled aggregates for precast concrete elements;

• Disassembly and reuse of precast concrete elements;

• Experimental campaigns related to the topics above.

Yue Pan 1, Yiqing Dong 2, Dalei Wang 1

1. Tongji University, Shanghai

2. Nanyang Technological University, Singapore

Descrizione:

The integration of artificial intelligence (AI) and robotics in Bridge Engineering is revolutionizing the field, offering innovative solutions for design, construction, monitoring, and maintenance. This special session aims to explore the cutting-edge advancements and interdisciplinary research at the intersection of AI, robotics, and Bridge Engineering. The goal is to provide a platform for experts, researchers, and practitioners to discuss recent developments, share insights, and identify future research directions.

The special session will cover a wide range of topics, reflecting the diverse applications and unique challenges of employing AI and robotics in bridge engineering.

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

• AI-driven structural health monitoring and damage detection

• Robotics for bridge inspection and maintenance

• Machine learning algorithms for predictive maintenance

• Advanced simulation and modeling techniques using AI

• Automated design optimization of bridge structures

• AI applications in construction management and safety

• Integration of AI with IoT for real-time bridge monitoring

• Case studies and practical implementations of AI and robotics in bridge projects

Filippo Giustozzi 1, Gerardo Flintsch 2

1. Università RMIT, Melbourne, VICTORIA, Australia

2. Virginia Tech, Blacksburg, Virginia, USA

Questa sessione affronta l'urgente necessità di ridurre le emissioni di gas serra nelle infrastrutture di trasporto, concentrandosi su strade e aeroporti. Dato il significativo impatto ambientale della costruzione, della manutenzione e dello smaltimento a fine vita delle infrastrutture di trasporto, l'integrazione dei principi di valutazione del ciclo di vita (LCA) e delle dichiarazioni ambientali di prodotto (EPD) è fondamentale per raggiungere gli obiettivi di zero emissioni.

La ricerca attuale sta progredendo in diverse aree chiave per affrontare queste sfide. Gli appalti pubblici verdi (GPP) incoraggiano l'uso di materiali e tecnologie ecologiche nei progetti pubblici, con l'obiettivo di ridurre l'impronta di carbonio fin dall'inizio. Inoltre, lo sviluppo e l'implementazione di materiali a basse emissioni di carbonio, come il cemento riciclato, l'asfalto e i materiali compositi innovativi, stanno riducendo le emissioni associate alle attività di costruzione e manutenzione.

Anche le strategie di progettazione e manutenzione a basse emissioni di carbonio per strade e aeroporti sono fondamentali. Queste strategie prevedono l'ottimizzazione dei processi di progettazione per ridurre al minimo il consumo di risorse e le emissioni, l'integrazione di fonti di energia rinnovabili e l'implementazione di pratiche di manutenzione efficienti che prolunghino la durata delle infrastrutture riducendo al contempo l'impatto ambientale.

La sessione coprirà un'ampia gamma di argomenti, dall'LCA di materiali e tecniche di costruzione innovativi ai quadri politici e ai casi di studio di applicazioni di successo. Verranno approfondite le metodologie per la conduzione di LCA con l'obiettivo di produrre EPD, sottolineando il loro ruolo nel processo decisionale e migliorando la trasparenza nella rendicontazione delle prestazioni ambientali. Verranno inoltre esplorate le implicazioni economiche e normative di queste pratiche sostenibili, considerando i benefici e le sfide a breve e lungo termine.

Riunendo esperti, responsabili politici e operatori del settore, questa sessione mira a promuovere lo scambio di conoscenze e la collaborazione, facendo progredire le infrastrutture di trasporto sostenibili. I partecipanti dovranno acquisire una comprensione completa dell'effettiva integrazione dei principi LCA e delle EPD nella progettazione e nella manutenzione di strade e aeroporti, per progredire verso le emissioni nette zero.

Yaohan Li 1, Junlin Heng 2, You Dong 3, Dan M Frangopol 4

1. Dipartimento di Costruzione e Gestione della Qualità, Hong Kong Metropolitan University, Hong Kong, Cina

2. Dipartimento di Ingegneria Civile, Università di Sichuan, Chengdu, Cina

3. Dipartimento di Ingegneria civile e ambientale, Università Politecnica di Hong Kong, Hong Kong, Cina.

4. Dipartimento di Ingegneria civile e ambientale, Lehigh University, Bethlehem, Stati Uniti

Sotto l'influenza dei cambiamenti climatici, la frequenza e l'intensità degli eventi meteorologici estremi sono aumentate a livello globale. Contemporaneamente, l'aumento delle temperature e le maggiori concentrazioni di anidride carbonica stanno accelerando l'invecchiamento e il deterioramento delle infrastrutture civili, aumentando il rischio di cedimenti strutturali. Questi effetti rappresentano una minaccia significativa per le prestazioni, la sicurezza e l'affidabilità dei sistemi per tutta la loro durata. Pertanto, le strategie di adattamento e mitigazione che incorporano tecnologie avanzate come i gemelli digitali sono urgentemente necessarie per migliorare la resilienza climatica delle infrastrutture civili a livello privato, pubblico e comunitario. In particolare, è essenziale integrare queste strategie e i nuovi approcci in un contesto di ciclo di vita. I gemelli digitali, se integrati con approcci di gestione del ciclo di vita, offrono capacità eccezionali sinergizzando modelli e dati per simulare, monitorare, valutare, prevedere e ottimizzare le prestazioni a lungo termine dei sistemi in un ambiente in evoluzione. Questa sessione speciale intende riunire i ricercatori per scambiare conoscenze all'avanguardia e promuovere collaborazioni che sfruttino i gemelli digitali insieme alla tradizionale gestione del ciclo di vita per migliorare la resilienza climatica delle infrastrutture civili. Le discussioni si concentrano, ma non si limitano, alle seguenti aree: (1) Valutazione delle prestazioni del ciclo di vita in condizioni di deterioramento e cambiamento climatico attraverso modelli predittivi; (2) Nuovi framework, metodologie e hardware per supportare gemelli digitali strutturali interattivi per l'invecchiamento delle infrastrutture; (3) Sfruttamento dei gemelli digitali per la valutazione del ciclo di vita per analizzare la vulnerabilità, il rischio e la resilienza sottoposta a eventi estremi; (4) Integrazione dei gemelli digitali con il metaverso attraverso la realtà virtuale (VR), la realtà aumentata (AR) e la realtà mista (MR); (5) Quantificazione e modellazione avanzata dell'incertezza; (6) Gestione del ciclo di vita associata all'adattamento al clima, alla mitigazione e al processo decisionale.

zhibin Lin 1, Ji Dang 2, Fujian Tang 3, Hong Pan 4

1. Zhibin Lin, Professore associato, Università statale del Nord Dakota, Fargo, Stati Uniti

2. Università di Saitama, Saitama, Giappone

3. Università di Tecnologia di Dalian, Dalian, Cina

4. Università statale del Nord Dakota, Fargo, ND, Stati Uniti

Descrizione:

Le infrastrutture civili devono affrontare diverse sollecitazioni: effetti dell'invecchiamento, condizioni operative variabili e impatti ambientali. Pertanto, è fondamentale comprendere il loro stato di salute durante il servizio e fornire una valutazione condizionale tempestiva. Il cambiamento climatico esacerba il degrado delle infrastrutture, sottolineando l'urgenza di valutazioni tempestive dello stato di salute. I recenti progressi nella tecnologia di rilevamento e nell'estrazione dei dati hanno favorito l'avanzamento del monitoraggio dello stato di salute strutturale (SHM) delle infrastrutture civili e, in particolare, gli approcci emergenti dell'intelligenza artificiale (AI) e dell'apprendimento automatico potenziano ulteriormente l'SHM basato sui dati e arricchito dall'AI, puntando all'integrità strutturale, alla durabilità e alla resilienza.

Questa sessione speciale mira a riunire i maggiori esperti nel campo dell'SHM per esplorare gli ultimi progressi in questo settore. L'obiettivo è quello di creare un forum che copra una serie di argomenti diversi, mettendo in evidenza le caratteristiche uniche che modellano la nostra comprensione della sicurezza e dell'integrità strutturale. 

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

• I progressi della tecnologia di rilevamento strutturale e dei sensori

• SHM basato sulle vibrazioni

• Prove ed esami non distruttivi e SHM basato sulle vibrazioni

• Processo del segnale, rilevamento del danno e valutazione condizionale

• Monitoraggio strutturale, robotica e visioni computerizzate

• SHM in ampie applicazioni ingegneristiche

• Approcci AI, data-driven e digital twin nella SHM

Mojtaba Dr Mahmoodian 1, Sujeeva Prof Setunge 1

1. Università RMIT, Melbourne, VICTORIA, Australia

With the advancements in digital technologies infrastructure engineering industry is moving towards more sustainable construction and operation. Wireless sensor technology, Smart and/or self-sensing materials, Internet of Things, 3D visualisation, Artificial Intelligence, NDT, drone technology and image processing are used in whole life cycle of infrastructure from planning and design to construction and maintenance and eventually decomposition.  Cost and risk reduction, safety and reliability improvement, failure prediction, minimising environmental impact, optimum maintenance management and extending the remaining lifetime of civil infrastructure are potential consequences of using such intelligent technologies in infrastructure industry.

This special session invites research works with the focus on existing challenges in adaptation and integration of these technologies in the industry. The experiences of developing such technologies and their application on various infrastructure (such as bridges, tunnels, dams, energy infrastructure, pipelines, coastal and marine infrastructure, etc) is of interest of this special session. The latest theoretical, practical advances and case studies on intelligent planning, design, construction, monitoring and maintenance of civil infrastructure are welcome to be presented in this special session.

DHANADA KANTA MISHRA 1, Garfield GUAN 2

1. RaSpect AI, Hong Kong, SELECT STATE, Hong Kong SAR

2. ConHubForm Construction Technology Co Ltd, Hong Kong, Hong Kong SAR

Ispezione autonoma e gestione della manutenzione del ciclo di vita delle infrastrutture costruite con l'aiuto dell'AI

Proposta di sessione speciale

Con l'invecchiamento e la complessità dei sistemi infrastrutturali, la necessità di approcci innovativi per migliorare l'efficienza, l'accuratezza e l'efficacia dei costi nella gestione delle infrastrutture è diventata fondamentale. Questa sessione speciale si propone di esplorare come l'intelligenza artificiale (AI) possa essere sfruttata per rivoluzionare il campo della gestione del ciclo di vita delle infrastrutture.

La sessione si concentrerà sugli ultimi progressi nelle tecniche di ispezione e manutenzione delle infrastrutture basate sull'intelligenza artificiale, coprendo le seguenti aree chiave:

1. Ispezione e rilevamento dei difetti basati sull'intelligenza artificiale: Sfruttare la visione artificiale e l'apprendimento automatico per l'ispezione visiva automatizzata, integrare l'analisi dei dati dei sensori per migliorare la valutazione delle condizioni e affrontare le sfide della disponibilità e dell'integrazione dei dati.

2. Manutenzione predittiva e supporto alle decisioni: Sviluppo di modelli guidati dall'IA per la previsione del deterioramento, progettazione di strutture di supporto decisionale che ottimizzino la pianificazione della manutenzione ed esplorazione dell'integrazione dell'IA con tecnologie emergenti come i gemelli digitali.

3. Robotica autonoma di ispezione e manutenzione: Presenta l'applicazione di veicoli aerei senza pilota e di sistemi robotici terrestri per compiti infrastrutturali autonomi e affronta le sfide tecniche, operative e normative legate all'impiego di questi sistemi.

4. Prospettive interdisciplinari e governance: Incorporare intuizioni da campi come l'informatica, la cybersicurezza e la politica per affrontare le implicazioni più ampie della gestione dell'infrastruttura guidata dall'IA e discutere i quadri etici, legali e di governance necessari per un'implementazione responsabile.

Riunendo ricercatori, professionisti ed esperti del settore, questa sessione speciale mira a promuovere la collaborazione interdisciplinare, la condivisione delle conoscenze e lo sviluppo di soluzioni innovative. La sessione servirà come piattaforma per identificare e affrontare le sfide principali, mostrare casi di studio pratici e contribuire all'avanzamento di linee guida e standard per l'integrazione efficace dell'IA nella gestione del ciclo di vita delle infrastrutture. Riteniamo che questa sessione sarà un'aggiunta preziosa alla conferenza, fornendo un'esplorazione lungimirante del ruolo dell'IA nell'ottimizzazione delle infrastrutture costruite.

Yasutoshi Nomura 1, Hitoshi Furuta 2, Nacati Catbas 3, Kei Kawamura 4, Hisao Emoto 5

1. Università Ritsumeikan, Kusatsu, SHIGA, Giappone

2. Università Metropolitana di Osaka, Osaka, Giappone

3. Università della Florida Centrale, Orlando, Florida

4. Università Yamaguchi, Ube, Yamaguchi, Giappone

5. Università di Tottori, Tottori, Giappone

Negli ultimi anni, la valutazione efficiente e accurata dell'integrità strutturale è diventata sempre più importante e urgente. Per ridurre i carichi e i costi di manutenzione, un'attenzione significativa è stata rivolta alla manutenzione intelligente che sfrutta l'intelligenza artificiale e la scienza dei dati. La manutenzione intelligente comprende una serie di metodi di controllo non distruttivi, tra cui tecnologie ultrasoniche, elettromagnetiche, laser e radar, nonché tecniche avanzate di elaborazione delle immagini.

In questa sessione esploreremo l'applicabilità e le applicazioni reali dell'intelligenza artificiale, dei sistemi intelligenti e della scienza dei dati alle sfide infrastrutturali come l'ispezione, il monitoraggio e la manutenzione. Questa sessione mira a fornire una panoramica completa degli ultimi progressi e delle implementazioni pratiche nel settore. Invitiamo a discutere su una varietà di argomenti, tra cui, ma non solo, i seguenti:

• Tecniche di apprendimento automatico e di apprendimento profondo per la manutenzione predittiva e il rilevamento delle anomalie.

• Approcci bayesiani per la valutazione probabilistica e il processo decisionale

• Sistemi di monitoraggio della salute strutturale (SHM) e loro integrazione con le tecnologie intelligenti

• Sviluppo e applicazione di sensori intelligenti e dispositivi IoT per il monitoraggio in tempo reale

• Fusione di dati e analisi avanzate per migliorare le strategie di manutenzione

• Casi di studio che dimostrano il successo di soluzioni di manutenzione basate sull'intelligenza artificiale

• Metodi innovativi di controllo non distruttivo e loro efficacia

• Sfide e direzioni future nelle applicazioni dell'IA e della scienza dei dati per le infrastrutture

Questa sessione fornirà una piattaforma per ricercatori, professionisti ed esperti del settore per condividere le loro intuizioni, discutere le sfide e presentare soluzioni all'avanguardia volte a migliorare la longevità e l'affidabilità delle infrastrutture attraverso tecniche di manutenzione intelligente.

Laura Ierimonti 1, Simon Laflamme 2, Ayan Sadhu 3, Ilaria Venanzi 1

1. Università di Perugia, Perugia, Italia

2. Università statale dell'Iowa, Ames, Iowa, USA

3. Western University, London, Ontario, Canada

Recentemente, in tutto il mondo si sono verificati numerosi eventi catastrofici che hanno coinvolto ponti, dighe e altre infrastrutture critiche, causando danni significativi, interruzioni e persino perdite di vite umane. Le procedure di valutazione e gestione di queste strutture sono spesso obsolete e inadeguate agli attuali requisiti di progettazione e manutenzione, e devono essere condotte in tempi brevi utilizzando risorse finanziarie e umane limitate per garantire interventi efficaci e tempestivi.

Pertanto, vi è una pressante necessità di generare strumenti appropriati per supportare i processi decisionali volti a migliorare la sicurezza e la resilienza delle infrastrutture. Un'efficace allocazione delle risorse è fondamentale per sviluppare approcci efficienti per una pianificazione ottimale della gestione delle infrastrutture, delle strategie di mitigazione del rischio e delle azioni di ripristino. In questo senso, il monitoraggio dello stato di salute strutturale (Structural Health Monitoring, SHM) può supportare la valutazione del rischio e le procedure decisionali.

Non è raro che gli approcci tradizionali alla progettazione e alla gestione vengano soppiantati da metodologie basate sull'analisi del ciclo di vita, che consentono di prendere in considerazione una gamma più ampia di metriche di prestazione nell'arco della vita di un sistema. L'analisi del ciclo di vita consente di tenere conto delle incertezze nella progettazione, di considerare gli effetti di più pericoli concomitanti o interagenti e di affrontare il potenziale deterioramento e il danno progressivo. Ne consegue che l'integrazione dei sistemi di SHM all'interno di queste procedure di analisi del ciclo di vita potrebbe essere utile per quantificare i benefici della SHM. Ad esempio, tali modelli avanzati possono essere sfruttati per capire come un sistema SHM possa essere utilizzato per ridurre le incertezze sulle condizioni strutturali in condizioni di rischio multiple.

Questa sessione speciale si concentra sulle metodologie di analisi del rischio basate su SHM per l'invecchiamento dei ponti e sugli approcci per una gestione e un processo decisionale ottimali dal punto di vista del ciclo di vita. Di conseguenza, questa sessione speciale promuove il dialogo tra consulenti e ricercatori impegnati nella SHM, nella valutazione e nella gestione del rischio dei ponti, riunendo i progressi tecnici, i casi di studio e le esperienze sul campo.

Yiannis Xenidis 1, Elisabete R. Teixeira 2

1. Università Aristotele di Salonicco, Salonicco, Grecia

2. ISISE-UM Istituto per la sostenibilità e l'innovazione nell'ingegneria strutturale-Università del Minho, Guimarães, Portogallo

Nell'UE gli ecosistemi si stanno degradando in modo allarmante, aumentando così l'impatto dei disastri naturali e impedendo di raggiungere in modo efficiente gli obiettivi di cattura e stoccaggio del carbonio. La legge sul ripristino della natura, recentemente adottata dal Consiglio dell'UE, è la prima legge globale a livello europeo che mira a ripristinare gli ecosistemi, gli habitat e le specie per consentire il recupero a lungo termine e duraturo della biodiversità e della resilienza della natura, contribuire al raggiungimento degli obiettivi di mitigazione e adattamento al clima dell'UE e rispettare gli impegni internazionali.

L'ingegneria civile ha un ruolo inedito da svolgere in questo contesto, poiché per la prima volta nella storia è richiesta un'applicazione inversa: Invece di adattare la vita umana all'ambiente naturale, la richiesta è ora quella di ripristinare la natura per garantire la vita umana. Sebbene l'ingegneria civile del ciclo di vita sia stata discussa, promossa e attuata per molti anni, i risultati non sono ovviamente soddisfacenti, da qui la necessità di un'azione immediata e forse di un cambiamento di paradigma per quanto riguarda la ricerca, l'istruzione e la pratica dell'ingegneria civile.

L'obiettivo della Sessione Speciale è quello di discutere su scala globale l'intero spettro per un'ingegneria civile più efficace nel ciclo di vita verso il ripristino della natura. A tal fine, sono benvenuti i contributi relativi agli ampi campi della ricerca, dell'istruzione e della pratica sui seguenti argomenti specifici:

• Impatto dei disastri naturali e dei cambiamenti climatici sulle opere di ingegneria civile.

• Gestione delle emissioni di carbonio nell'intero ciclo di vita delle infrastrutture.

• Allineamento della pianificazione urbana e dell'esecuzione dei piani urbanistici per la protezione a lungo termine della natura.

• Progettazione di opere di ingegneria civile per la resilienza, lo smontaggio, la prefabbricazione, l'assistenza a vita intera e l'estensione della vita delle strutture.

• Capacità delle autorità locali di affrontare l'ingegneria del ciclo di vita e i rispettivi standard per le misure di resilienza ai disastri e la gestione dei rischi.

• Sistemi sociotecnici e fattori umani nei sistemi dell'ambiente costruito.

• Sfruttamento degli strumenti digitali per un'ingegneria civile efficace nel ciclo di vita.

• Formazione professionale e accademica sull'ingegneria civile per il ripristino della natura.

Jaap Bakker 1, Han Roebers 2

1. Rijkswaterstaat, Utrecht, UTRECHT, Paesi Bassi

2. Provincia dell'Olanda Settentrionale, Haarlem, Olanda Settentrionale, Paesi Bassi

Pensare e agire in base al ciclo di vita è diventato sempre più importante per chiunque partecipi alla progettazione, costruzione, manutenzione e gestione di strutture e reti civili. Dopo un periodo di industrializzazione con enormi sviluppi di tutti i tipi di progetti di costruzione su larga scala nel dopoguerra del secolo scorso, l'invecchiamento del patrimonio civile è diventato una preoccupazione significativa. Sebbene la società dipenda principalmente da questi beni, essi sono gradualmente messi a dura prova dal passare del tempo e dalle mutevoli esigenze della società, rendendoli tecnicamente e funzionalmente obsoleti. Gli ingenti investimenti necessari rappresentano una sfida economica e un onere ambientale. La scarsità di manodopera umana e di risorse materiali e il valore culturale di diverse strutture civili contribuiscono ad aumentare la sfida. L'LCM affronta questa complessa e dinamica interazione tra prestazioni, rischi e costi nel corso del ciclo di vita delle strutture civili. Pensare e agire in base al ciclo di vita è fondamentale per garantire che le strutture civili siano adatte alle esigenze future, resilienti agli eventi previsti e imprevisti ed economicamente vantaggiose nel tempo.

Questa sessione speciale è dedicata alle metodologie e alle tecniche che supportano il processo decisionale del ciclo di vita. Ciò può includere metodi di quantificazione dei rischi futuri, metodi di quantificazione delle prestazioni future e quantificazione dei costi futuri nel ciclo di vita. Ma possono anche includere metodologie per combinare i parametri di scelta necessari per gestire questi parametri e per supportare una scelta integrale basata su combinazioni di fattori LCM.

Li LAI 1, You DONG 1

1. The Hong Kong Polytechnic University, China, Hong Kong, Hong Kong

The long-term performance deterioration of bridges reduces their load-bearing capacity, leading to accidents, making maintenance essential for safe operation. However, government reports from the USA and China indicate significant investment shortfalls in bridge maintenance, each exceeding hundreds of billion. Balancing structural risk and minimizing maintenance costs is a major challenge. Traditional bridge management relies on expert judgment based on current inspection reports, which fails to account for historical data and future deterioration. To address this, a more intelligent agent is needed to optimize inspection timing, preventive maintenance, and rehabilitation using infrastructural information. This study employs the Actor-Critic algorithm from deep reinforcement learning to process structural data and generate maintenance actions. Training the intelligent agent requires experience in various scenarios to provide optimal maintenance actions for each situation. This involves creating a virtual environment based on digital twins’ technology. The agent's training leverages the Proximal Policy Optimization (PPO) method to interact with the virtual environment and learn effective management policies. A practical application of this approach is demonstrated through a comparative study using an actual steel pipe arch bridge. The study benchmarks the performance of the intelligent agent against traditional maintenance strategies. The findings reveal that both policies can ensure the safety of the bridge, but the intelligent agent can reduce inspection costs by 75% and rehabilitation costs by 15%. The major functionalities of the digital twins are displayed in the accompanying video: https://www.youtube.com/watch?v=0PGvA9ELwj0

Radhika Pajgade 1 , Ajmal Babu Mahasrankintakam 1 , Manish Kumar Jha 1 , Siddhartha Ghosh 1 , Meera Raghunandan 1

1. Department of Civil Engineering, Indian Institute of Technology Bombay, Mumbai, Maharashtra, India

This study presents a detailed comparison of life cycle costs (LCC) of short-span road bridges made with prestressed concrete girders and steel girders. The research aims to provide a comprehensive understanding of the LCC implications of using different materials for bridge construction, considering various factors such as construction costs, maintenance and repair costs, environmental impacts, social costs, user costs, and recycling/dumping costs. A new life cycle cost Assessment (LCCA) framework is developed to accommodate country-specific cost data and facilitate comparisons across different bridge designs and locations. The study focuses on the comparative LCCA of standard PSC-girder RC-deck and steel-girder RC-deck bridges. The results show that the LCC of steel-girder bridges can be significantly lower than those made with prestressed concrete girders, depending on the target service life and bridge design parameters. This research contributes to a better understanding of the economic, environmental, and social implications of using different materials for short-span bridge construction and provides recommendations for policymakers, designers, and builders to optimize LCC decisions.

Ajmal Babu Mahasrankintakam 1 , Radhika Pajgade 1 , Siddhartha Ghosh 1 , Meera Raghunandan 1

1. Department of Civil Engineering, Indian Institute of Technology Bombay, Mumbai, Maharashtra, India

This paper presents the development and application of a life cycle cost assessment (LCCA) tool specifically designed for short span bridges. The LCCA tool integrates various costs associated with bridge construction, maintenance, repair, and replacement over its entire lifespan, considering factors such as materials, inflation, environmental impacts, and traffic data. The tool provides valuable insights into the long-term economic benefits of investing in more durable bridge designs and cost-effective maintenance strategies. Examples are presented to demonstrate the practical application of the LCCA tool, its ease of use and adaptability to user-specific databases. The LCCA tools makes it easy to compare different design alternatives in terms of their economic, environmental and social impacts, and helps us choose the most sustainable option.  In future, the tool can be integrated with an optimal structural design software for short span steel bridges, enhancing decision-making processes in bridge design and maintenance.

Blaz Zoubek 1 , Jure Zizmond 1 , Tatjana Isakovic 2

1. Chair of Structural and Earthquake Engineering, University of Ljubljana, Faculty of Civil and Geodetic Engineering, Ljubljana, Slovenia

2. SPEKTRAL d.o.o., Ljubljana, Slovenia

This study introduces a secondary backup system designed to protect cladding panels in RC precast buildings from seismic activity. The system features specialized anchoring components and a rope restrainer, which only activates if the primary connections between the main structure and the panel fail. This failure triggers significant impact forces on the restrainer and anchoring elements. To design these components effectively, a straightforward yet accurate method for estimating impact forces is essential. Consequently, a user-friendly formula was developed for this purpose. An extensive parametric study, utilizing response history analysis (RHA), was conducted to examine the impact of various parameters on the forces experienced by the restrainers. The study’s findings were used to validate the proposed analytical formula. Despite its simplicity, the formula demonstrated good accuracy and can be applied to the design of short restrainers for protecting cladding panels in RC precast buildings from earthquake effects. This research is particularly relevant for the retrofitting of existing single-storey or multi-storey precast buildings with concrete claddings.