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Current challenges in the serviceability and safety of bridges & viaducts due to the new mobility paradigms

In order to introduce our readers, what is your role in the field of Structural Health Monitoring (SHM) applied on bridges & viaducts?

First and foremost, I would like to acknowledge your invitation to share my experience, opinions and vision in a field – SHM – that I am sure is a valuable tool for a higher level of efficiency, in terms of guaranteeing the required serviceability and safety of one of the most important infrastructure park of our society – bridges & viaducts.

In a clear way, I have been developing, and learning as well, with my peers along these last 15 years on how to implement SHM as a useful tool for keeping bridges & viaducts in a better performance along their lifetime. Metaphorically speaking, very similar to what is happening in our health system –  i.e., by implementing preventing techniques (i.e. proactive approach) rather than focussing only on the treatment (i.e. reactive approach).

According to a recent survey in 2017, the condition of 90 % of the bridges in Portugal ranges from reasonable to good. What is the actual condition of bridges & viaducts in Portugal?

I cannot answer directly to that question because I am not responsible in the management of these structures. Nevertheless, my experience tells me that the main decision-makers in Portugal are very aware, as well as interested, in a continuous improvement of procedures towards higher levels of efficiency in the utilization of the available resources. Moreover, Portugal is internationally recognized by leading and/or engaging actively in European R&D projects with the main objective of getting more valuable information about the real condition and performance of this important infrastructure park.

It is important to highlight that currently, we are living in a transition period, or more specifically, a change of paradigm let’s say like this. I mean, we are shifting from a country where the priority is the construction of new bridges & viaducts to a country where the main priority is now to assure the serviceability and safety of the existing ones. This is a challenge at global scale, I may say.

In which way the new mobility paradigms are related to the structural health of bridges & viaducts?

Indeed, that question touches in one of the fundamental pillars of SHM. Let’s explain in simple terms: In a such dynamic society that evolves so quickly, and even with unpredictable changes sometimes, how we can follow up these changes and anticipate the associated consequences in the people’s health? Bridges & viaducts suffers from the same effect, although perhaps in a slower rate over time. More specifically, neither the mobility of nowadays is the same as the one observed 50 years ago nor the mobility in 50 years’ time will be the same of nowadays for sure. In this context, how we can anticipate how a bridge that was built 50 years ago, for instance, will behave along its further 100 years of lifetime? Moreover, how the required serviceability and safety will be assured by considering the technology evolution of the vehicles that cross them, mainly: (i) vehicles more intelligent, (ii) able to carry on higher loads and consequently (iii) continuous changes on the traffic frequency over time? I leave this as an open question for public discussion.

In the context of the structural health of bridges & viaducts, what is the relevance of Innovation and new technologies?

The field of new technologies is something that affects the society transversally. Moreover, it is inevitable, as a consequence of a market (i.e. technologies) that is becoming increasingly cheaper and by consequence, accessible to new audiences. As far as the Civil Engineering infrastructure park is concerned, in which bridges & viaducts are included, several national and international R&D projects are currently ongoing towards an intelligent infrastructure park, let’s say like this. In other words, by providing an infrastructure park equipped with suitable sensorial systems, which then supported by dedicated algorithms to process the collected data by those sensors may, ultimately, give continuous information, or at least more frequently than what is currently obtained, about the effective serviceability and safety levels. Although solutions with the required level of maturity is still under development, it is my personal conviction that the near future will pass by the implementation of a new infrastructure – sensorial (whatever type it might be) –, which will contribute significantly to a better prioritization/ranking of the structures that may require interventions and therefore, a more efficient utilization of the available resources.

It is not so uncommon, in Portugal, when a problem exists in a structure, we end up realizing that this has been identified in the past, where even studies had been made that explain the causes. Do you believe that there is a gap of communication between who decides and who develops these studies? Is it urgent to overcome this gap? 

That question is not exclusive to the subject under discussion, I believe. Indeed, it is a transversal and cultural problem from my point of view. My knowledge and experience in other countries at both levels professional and personal, tells me that this is more about how the society is organized and prioritize what is more important for them. All in all, a better communication between all is something that might contribute to a significant improvement in the resolution of several problems that our country is currently facing.

The tragedy in Entre-os-Rios, with the collapse of Hintze Ribeiro Bridge, occurred 17 years ago, more precisely in March 2001. Since then, do you believe that the scenario has improved? Is it possible that something similar might happen again?

Tragedies like the one you refer in your    question brings, as a constructive aspect, a deeper conscious on the real problems that the society needs to solve. And with that, a compulsory evolution in the associated procedures. And in line with what I have been sharing along this interview, it is my perception that there is a real evolution in the procedures related to the management of bridges & viaducts. However, asking if something similar might happen again is like asking if someone might die due to a decease for which a vaccine exist, metaphorically speaking.

Six months ago, researchers from the Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) called the attention of the Portuguese Government for the urgent necessity of structural repairs in the 25 de Abril Bridge. Do you believe that there is an unconcerned behaviour in Portugal in relation to the management of infrastructures, like bridges & viaducts?

From my point of view, it is not a matter of an unconcerned behaviour, but rather a matter on the decision on how to use recourses, because these are not infinite. The utilization of such resources needs to consider the severity and impact of the problems that are found in these infrastructures in a socioeconomic context, which is quite a complex problem. If it is a fact that LNEC raised the Portuguese Government awareness for that case in specific, it only shows, in my opinion, that there is a conscious and a responsible approach on the matter.

In your opinion, is Portugal far behind from his European peers in the context of the serviceability and safety of infrastructures?

Along my 15 years of professional career, particularly those in an international environment, it is my understanding that we are in the leading group in terms of innovation of procedures that might allow a continuous improvement in the management of Civil Engineering structures.

This fact is clearly demonstrated by the effective engagement and active participation in European R&D projects of both academy and industrial sector. The reader just need to spend some few minutes searching in the web to realise what is a fact. 

The existence of links between Universities and Industry plays a fundamental role in the improvement of the level of serviceability and safety of these structures. Is this link currently real and visible? 

My professional career has been built between both the academy and the industry and always searching and learning new approaches able to give answers to the decision makers. I always kept in mind that, at the end of the day, my research is paid by the taxpayers and I should give a payback to them. With such long experience, it is interesting to observe that although all of us are in general looking for the same objectives, the utilization of different vocabularies (the academics with their integral problems and the decision makers with their cost problems) is a barrier for a more fruitful communication between both. Nevertheless, I clearly see a common, continuous and even growing effort in approaching both perspectives by means of mutual learning.

The most recent generations of Engineers, mainly those entrepreneurship and innovation spirit, have significantly contributed for this approach. I clearly envisage a future more cooperative and sensitive to the different perspectives from all stakeholders involved. Ultimately, I would say working together as an interdisciplinary team towards better levels of serviceability and safety of our bridges & viaducts on a cost-benefit basis for our society in general.

Screen Capture by Snagit

Desafios dos novos paradigmas da mobilidade na integridade estrutural de pontes e viadutos

English version

No sentido de contextualizar o nosso leitor, qual é exatamente a sua função como Consultor em Structural Health Monitoring (SHM) aplicada a pontes e viadutos?

Em primeiro lugar, grato pelo convite para partilhar a minha experiência, opinião e visão numa área – SHM – que é seguramente uma via de futuro para uma maior eficiência na garantia daos requisitos de integridade de uma infraestrutura tão crucial e vital para a mobilidade de todos – i.e. pontes e viadutos. Numa linguagem simples e acessível, de há 15 anos para cá tenho desenvolvido, e aprendido também, num contexto tanto nacional como internacional, como aplicar SHM como ferramenta de apoio à manutenção e gestão de pontes e viadutos, em tudo similar à área da saúde – i.e. desenvolvimento de técnicas de prevenção (i.e., abordagem pró-ativa) em detrimento do tratamento da doença (i.e., abordagem reativa), por exemplo.

Segundo um estudo recente, 90 % das pontes em Portugal encontra-se num estado de conservação entre o razoável e o bom em 2017. Qual o estado atual de pontes e viadutos em Portugal?

Não posso responder a essa pergunta diretamente, pois não estou envolvido como responsável pela gestão deste parque de infraestruturas. No entanto, a minha experiência diz-me que os principais decision-makers em Portugal estão bastante atentos e interessados numa contínua melhoria de processos, nomeadamente em termos de eficiência de recursos. Portugal é internacionalmente reconhecido pelo seus peers, nomeadamente por liderar e/ou participar em projetos inovadores que lhes permita obter mais e melhor informação sobre o real estado da integridade deste importante parque de infraestruturas.

É preciso ter consciência que estamos atualmente a viver uma mudança de ciclo e/ou paradigma. Ou seja, de um país que tem como prioridade a contrução de novas pontes e viadutos, para um país em que a principal prioridade é garantir a integridade das mesmas. Um desafio à escala global, posso dizer.

De que forma é que os novos paradigmas de mobilidade estão relacionados com a saúde estrutural de pontes e viadutos?

De facto, esta pergunta toca num dos pilares fundamentais das técnicas SHM. Dito de outro modo, numa sociedade em que observamos uma dinâmica de mudança de paradigmas cada vez mais rápido e até por vezes imprevisível como podemos nós acompanhar essas mudanças e antecipar as implicações que isso tem na saúde das pessoas? As pontes e viadutos sofrem do mesmo efeito, ainda que numa escala temporal mais lenta, talvez. A mobilidade de hoje em dia não é a mesma de há 50 anos, e daqui a 50 anos não será a mesma de hoje, seguramente. Assim, como podemos nós prever como uma ponte construída há 50 anos (por exemplo) será capaz de dar resposta à mobilidade requerida ao longo dos seus cem anos de vida tendo em conta a evolução tecnológica dos veículos que circulam sobre estas estruturas, nomeadamente (i) cada vez mais inteligentes, (ii) capazes de transportar cargas cada vez mais elevadas e que por conseguinte (iii) afetam as frequências de circulação ao longo do tempo? Deixo a questão em aberto para discussão pública.

No domínio da saúde estrutural de pontes e viadutos, qual a importância da Inovação e das Novas Tecnologias?

As novas tecnologias afetam a sociedade de um modo transversal. É algo inevitável e consequência de um mercado (i.e. as Novas Tecnologias) cada vez mais acessível do ponto de vista de custo. No que diz respeito ao parque de infraestruturas de Engenharia Civil, onde se incluem as pontes e viadutos, está-se atualmente a trabalhar no sentido de as dotar com tecnologias que as tornem mais inteligentes, digamos assim. Ou seja, através da instalação de sistemas sensoriais especificamente desenhados, e suportados em algoritmos dedicados para o processamento da informação recolhida, de modo a permitir obter um conhecimento contínuo, ou pelo menos mais frequente do que o atual, sobre a efetiva integridade estrutural. Ainda que estejamos ainda a trabalhar para atingir o nível de maturidade requerida pelo mercado, é minha convicção que o futuro passará pela implementação de uma nova infraestrutura – sensorial (seja ela de que tipo for) – a qual sustentará uma melhor e mais eficiente priorização das estruturas a intervir, e por consequência um melhor racionamento dos recursos disponíveis.

Não são raros os casos em que quando existe um problema numa infraestrutura em Portugal é quase sempre referido que este problema estava sinalizado e que existia uma conclusão que identifica o(s) problema(s). Acredita que ainda existe uma carência ao nível comunicacional entre quem decide e quem realizar estes estudos e conclusões? É uma lacuna que urge ultrapassar?

É meu entender que esta questão não é exclusiva à problemática aqui em discussão. É transversal e cultural, do meu ponto de vista. Do que conheço noutros países e da experiência que tenho a nível profissional, e até pessoal, trata-se mais como a sociedade se organiza e prioriza o que é mais importante. Resumindo: melhor comunicação entre todos é algo que poderá melhorar, e em muito, a resolução de diversos problemas no nosso país.

A Tragédia de Entre-os-Rios da Ponte Hintze Ribeiro aconteceu há cerca de 17 anos, mais concretamente em março de 2001. De lá para cá, acredita que o cenário melhorou? É possível que algo semelhante volte a acontecer?

Tragédias como a que refere trazem como aspeto construtivo uma maior consciência dos problemas que a sociedade em geral enfrenta. E com isso, evolução nos procedimentos afetos. E como tenho vindo a partilhar ao longo desta entrevista, é minha opinião que há evidência na evolução dos procedimentos afetos à manutenção deste parque de infraestruturas. Quanto à possibilidade de acontecer novamente, é como se me estivesse a perguntar se alguém pode falecer devido a uma doença para a qual existe vacina, metaforicamente falando.

Investigadores do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) alertaram há seis meses o Governo para a necessidade urgente de obras estruturais na Ponte 25 de Abril. Acha que existe um sentido de despreocupação perante as infraestruturas em Portugal como pontes e viadutos?

Não se trata de uma questão de despreocupação, no meu entender, mas sim uma questão de priorização de recursos, pois estes não são infinitos, tendo em conta a gravidade e impacto dos problemas encontrados nestas infraestruturas num contexto socioeconómico. Se é um facto que o LNEC alertou o Governo para a ponte em específico, no meu entender só evidencia que há sentido de responsabilidade e consciência.

Na sua opinião, e no âmbito da integridade destas infraestruturas, Portugal está muito atrasado relativamente a outros congéneres europeus?

Ao longo dos meus 15 anos de carreira profissional, nomeadamente a nível internacional, é meu entender que estamos no grupo da frente na inovação no que diz respeito ao desenvolvimento de novas abordagens e paradigmas que permitam uma melhor e maior eficiência na gestão de infraestruturas de Engenharia Civil.

Isso é facilmente demonstrado pelo envolvimento, tanto das universidades/instituições, como do setor industrial, na investigação e desenvolvimento de novas tecnologias. Basta pesquisar na internet para constatar o que é uma verdade.

Para que exista um nível superior de segurança, é fundamental que haja um maior sentido de parceria entre Universidades e Empresas? Essa ligação é visível atualmente?

A minha carreira profissional sempre assentou entre a academia e a indústria, procurando sempre aprender com as necessidades de mercado porque, no final de contas, quem suporta a minha atividade de investigação são os contribuintes em geral, convém nunca esquecer. É interessante observar que, apesar de em muitos aspetos todos quererem o mesmo, a utilização de vocabulários distintos (i.e., e de um modo simples, a academia com os seus integrais enquanto a indústria com os seus custos) é um entrave a uma comunicação mais efetiva e, por conseguinte, mais profícua. Ainda assim, assisto claramente a um esforço comum, contínuo e até crescente na aproximação e aprendizagem mútua.

As novas gerações de Engenheiros, nomeadamente aqueles com mais sentido de empreendedorismo e inovação, têm contribuído significativamente para que o futuro seja mais cooperativo e sensível às diferentes perspetivas de todos os agentes envolvidos, na problemática da garantia da integridade requerida das nossas pontes e viadutos, numa base custo-benefício para a sociedade em geral.

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