A new methodology to detect corrosion on steel truss railway bridges exploiting local strain gauges: Analytical, numerical, and experimental validation
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I ponti a travata metallica sono soggetti a fenomeni di deterioramento dovuti all'invecchiamento, tra i quali la corrosione rappresenta la criticità maggiore. Diversi studi in letteratura hanno dimostrato l'efficacia degli estensimetri (strain gauges) nel valutare gli effetti della corrosione sugli elementi delle travature. Questo articolo propone una metodologia diagnostica innovativa basata sulle misurazioni effettuate da estensimetri resistivi, applicati ai diagonali d'estremità e ai correnti inferiori di mezzeria di un ponte a travata Warren. I dati sono stati raccolti da un sistema di monitoraggio permanente in normali condizioni di esercizio. Gli autori introducono una nuova caratteristica sensibile al danno (Damage-Sensitive Feature - DSF), indipendente dalle variabili operative, per migliorare le prestazioni nel rilevamento dei danni da corrosione. L'indice proposto consiste nell'area normalizzata delle serie temporali di deformazione registrate sui membri strumentati del ponte. Tale DSF risulta robusta rispetto al rumore e indipendente dalle caratteristiche del treno (velocità, peso, numero di assi, ecc.). La normalizzazione viene effettuata sfruttando alcuni estensimetri posizionati sulla sezione di binario, i cui dati vengono elaborati per estrarre il carico assiale, la velocità e l'interasse dei treni attraverso un algoritmo di pesatura in movimento (Weigh-In-Motion - WIM) qui descritto. Partendo dalla DSF, viene definito un indice di entità del danno (Damage-Extent Index - DEI) che permette la quantificazione del danno stesso. La metodologia si basa su una derivazione analitica, supportata da risultati numerici e testata su dati sperimentali. Per la simulazione di scenari di corrosione locale è stato impiegato un modello agli elementi finiti (FE) 3D calibrato. I test su un dataset sperimentale di tre mesi dimostrano la robustezza della DSF rispetto ai parametri operativi, con un coefficiente di variazione inferiore al 2,5%, e l'efficacia del DEI, che ha mantenuto un valore medio pari a zero, coerentemente con le condizioni di un ponte integro.
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