Sistemi, Metodi e Innovazioni nel Monitoraggio dei Ponti: Analisi Bibliografica e Sviluppi Futuri

The structural monitoring of bridges is an essential topic in terms of safety, usability, durability, and economic sustainability. In the current historical period, its importance is accentuated by a parallel increase in traffic as well as by the aging of existing infrastructures. In addition, the increasingly frequent occurrence of adverse meteorological and seismic events further underlines the relevance of the subject. This thesis has been divided into three main parts. The first part provides an introduction to the reasons driving the development of this field and subsequently offers an overview of the systems and monitoring techniques currently in use. It ranges from traditional methods, such as static and dynamic tests with measuring instruments that are correspondingly static and dynamic (inclinometers, accelerometers, strain gauges, etc.), also referring to the current regulatory framework, as well as to the advantages and critical issues of SHM. The second part delves deeper into the topic, explaining the concept of SHM (Structural Health Monitoring) and precisely analyzing the parameters and variables involved in dynamic monitoring. Among the most significant are the natural vibration frequencies, vertical displacements, bearing rotations, local deformations, and environmental parameters such as wind and temperature. Consequently, the actual reliability and correspondence of the collected data are addressed, with a focus on the frequent lack of data and/or their debatable interpretation, analyzing the acceptance thresholds of the structural conditions in order to distinguish critical cases requiring immediate intervention from situations of reliability and efficiency. In the third and final part, attention shifts to progress and innovation in the field, referring to the most modern monitoring techniques developed and to the actual future perspectives: the implementation of systems based on deep learning and AI, the use of new instruments such as smart cameras, WSN networks, and sensors self-powered by ambient energy. This work therefore aims to provide an initial presentation of the field of structural monitoring, analyzing its usefulness, methodology, and effectiveness in the present context, followed by an analysis of the most cutting-edge technological advances in this area.

Il monitoraggio strutturale dei ponti è un tema essenziale in termini di sicurezza, fruibilità, durabilità e sostenibilità economica. Nell’attuale periodo storico, l’importanza viene accentuata da un parallelo incremento del traffico e inoltre al raggiungimento di un’età avanzata delle infrastrutture esistenti. A ciò si aggiunge un sempre più frequente manifestarsi di fenomeni meteorologici e sismici avversi che sottolinea l’importanza dell’argomento. La presente tesi è stata suddivisa in tre parti principali. Nella prima parte viene trattata un’introduzione ai motivi che muovono lo sviluppo di questo campo e successivamente una panoramica dei sistemi e delle tecniche di monitoraggio attualmente in uso. Si spazia da metodi tradizionali quali prove statiche e dinamiche con strumenti di misurazione coerentemente sia statici che dinamici (inclinometri, accelerometri, estensimetri ecc.) facendo riferimento anche a quello che è il quadro normativo attuale, i vantaggi e le criticità dello SHM. La seconda parte entra più a fondo nell’argomento, spiegando il concetto di SHM (Structural Health Monitoring) e analizzando precisamente quali sono i parametri e le variabili che entrano in gioco nel monitoraggio dinamico: tra i più degni di nota troviamo le frequenze naturali di vibrazione, gli spostamenti verticali, le rotazioni d’appoggio, le deformazioni locali e parametri ambientali come vento e temperatura. Conseguentemente, si tratta poi dell’effettiva affidabilità e corrispondenza reale dei dati raccolti, con un focus sulla frequente mancanza di dati e/o opinabile interpretazione di essi, analizzando le soglie di accettazione delle condizioni della struttura per poter distinguere i casi critici che richiedono interventi immediati da situazioni di affidabilità ed efficienza. Nella terza e ultima parte, si sposta l’attenzione su quello che è il progresso e l’innovazione nel settore, facendo riferimento alle più moderne tecniche di monitoraggio sviluppate e le effettive prospettive future: vedremo l’implementazione di sistemi basati sul deep learning e AI, l’utilizzo di nuove strumentazioni quali telecamere intelligenti, reti WSN e sensori autoalimentati da energia ambientale. Il presente testo mira, perciò, ad una prima esposizione dell’ambito del monitoraggio strutturale, analizzandone l’utilità, la metodologia e l’efficacia nell’attualità, seguita da un’analisi sulle svolte tecnologie più all’avanguardia nel campo.