Best Practices Internazionali sulla Sensoristica per il Monitoraggio di Ponti e Viadotti Parte 1: Ponte Mackinac, Michigan, USA

6 Ottobre 2021
Posted by: Alessandro De Santis
Categories: Notizie, Ponti e viadotti

Di recente, il Team PIARC Italia ha svolto un lavoro di analisi bibliografica internazionale sul monitoraggio dei ponti. Tale lavoro ha portato alla redazione di un documento intitolato “Best Practices Internazionali sulla Sensoristica per il Monitoraggio di Ponti e Viadotti” (qui per scaricare il documento completo), presentato in occasione del Convegno organizzato da PIARC dal titolo “Nuove Tecnologie Applicate al Monitoraggio e al Controllo dei Ponti” tenutosi lo scorso 23 Settembre 2021.

I sette casi studio considerati nell’ambito di tale analisi bibliografica internazionale verranno presentati singolarmente all’interno di questa Newsletter settimanale.

Stati Uniti d’America – Ponte Mackinac, Michigan

Il Ponte Mackinac è un ponte sospeso strallato che connette, lungo l’omonimo Stretto di Mackinac, la Penisola Superiore e la Penisola Inferiore dello Stato del Michigan. Esso presenta una lunghezza totale pari a 8,038 m, luce massima centrale di 1,158 m., l’altezza dei piloni è di 168 m dal livello dell’acqua; queste caratteristiche ne fanno il 13° ponte sospeso più lungo del mondo, il più lungo dell’emisfero occidentale.

Il ponte, inaugurato nel 1957 (quindi avente più di 60y), assoggettato alle continue sollecitazioni dovute all’azione dei carichi e del vento, ha richiesto, nel tempo, importanti investimenti in manutenzione.

Nel 2016 è stato sviluppato un primo test prototipale di monitoraggio attivo del ponte, nell’ambito di un progetto sponsorizzato dalla Federal Highway Administration e seguito dalla University of Southern California. Tale primo test prototipale ha previsto l’installazione di 20 sensori Smart in grado di autoalimentarsi e funzionare senza batterie, alimentati esclusivamente dalle vibrazioni del traffico.

A seguito dei risultati incoraggianti ottenuti da questo primo test, nel 2019 è stata intrapresa una seconda fase di installazione di ben 2 mila micro sensori Smart, ulteriormente sviluppati e migliorati nell’ambito del Cyber-Physical Systems Program della National Science Foundation. Tale attività di ricerca, volta a testare i sensori in grado di autoalimentarsi e funzionare senza batterie, è stata sviluppata dalle università statunitensi Michigan State University (MSU) e Washington University di St. Louis.

I sensori utilizzati sono del tipo self-powered Piezo-Floating-Gate (PFG) sensors, operanti con una logica “sense now, retrieve (wirelessly)-later”. I sensori, connessi al cloud, permettono di interfacciarsi ad una rete senza fili.

Il Prof. Nizar Lajnef, professore associato di Ingegneria Civile e Ambientale presso l’MSU ha affermato che “un impiego efficace su larga scala di tecnologie di misurazione poco costose può drammaticamente trasformare la dimensione economica della manutenzione e gestione dei ponti nonché migliorare la funzionalità e sicurezza degli stessi”.

Da recenti comunicati ufficiali dell’FHWA, il ponte Mackinac nel Michigan rappresenta solo il primo ponte totalmente strumentale negli USA che usa avanzate tecnologie auto-alimentate. L’obiettivo è di applicare tali tecniche di monitoraggio alle principali opere allo scopo di ottenere un monitoraggio autonomo, continuo e a lungo termine per prevedere eventuali guasti nelle strutture a causa della fatica dei materiali o di eventi estremi come i terremoti.

Riferimenti:

a cura del Dr. Ing. Gianluca COSSALE e del Dott. Alessandro DE SANTIS