Progettare la durabilità dei ponti in acciaio: il controllo della corrosione

Proteggere le strutture metalliche dalla corrosione

La corrosione è l’elemento di debolezza di gran lunga più importante delle strutture metalliche e quindi dei ponti in acciaio, come testimonia la prevalenza dei costi di manutenzione e riparazione legati all’ossidazione dell’acciaio, rispetto a quelli legati ad altri fenomeni quali la resistenza, la rottura, l’instabilità o la resistenza a fatica.

Per questa ragione le strutture metalliche dei ponti vengono protette con sistemi di varia tipologia e natura.

Tuttavia, a fronte della necessità di un sistema di protezione si deve riconoscere che l’acciaio presenta rispetto ad altri materiali il formidabile vantaggio della totale ispezionabilità. Ispezionabilità e accessibilità che consentono il sistematico controllo dello stato del sistema di protezione, del grado di ossidazione dell’acciaio, della presenza o assenza di situazioni patologiche quali rotture, pieghe o cricche; e che consentono anche una riparabilità - ed una adeguabilità a mutate condizioni di traffico/carico o normative - relativamente semplice.

In queste note ci si riferisce, soltanto al principale tra i vari aspetti di durabilità, ossia al controllo della corrosione, rimandando agli altri aspetti successivi interventi, e ci si prefigge in particolare un duplice obbiettivo:

• innanzitutto presentare lo Stato dell’Arte della protezione dalla corrosione dei Ponti Metallici in Italia, nell’ambito di un esame critico-costruttivo con particolare riferimento ai ponti realizzati in acciaio autoprotetto;
• infine individuare e proporre, anche sulla base di una serie di reali ispezioni sul campo di opere significative, una serie di Raccomandazioni di Buona Pratica che possano essere un’utile guida per i progettisti, gli universitari e soprattutto per i gestori delle opere.

Questo al fine di tendere ad avere in futuro ponti in acciaio di limitata ed economica manutenzione e durata reale di ben oltre i 100 anni di attuale riferimento, cosa che è oggi realmente possibile.

Aspetti generali di durabilità e principali situazioni di vulnerabilità dei ponti in acciaio

I soggetti responsabili

La durabilità del ponte in acciaio dipende innanzitutto dall’azione e responsabilità di due principali soggetti: il Progettista e l’Ente Proprietario, o Gestore.

> Infatti il ponte in acciaio consente, come accennato, la completa visibilità di ogni parte e dettaglio strutturale, e questo è di grande utilità nella valutazione dello stato della struttura, nella sua possibilità di ispezione e nella agevole disponibilità ad interventi di adeguamento ed eventuale rinforzo.
Ma questo vantaggio può essere colto solo se in fase di Progetto si tiene in debito conto l’accessibilità e quindi l’ispezionabilità della struttura.

Questa opportunità, e relativa responsabilità, sono di competenza del Progettista. 

> Inoltre il ponte in acciaio, come tutte le opere dell’uomo, deve essere sistematicamente ispezionato e mantenuto. L’ispezione sistematica, i controlli e la manutenzione vengono effettuati e sono di responsabilità dall’Ente Gestore del Ponte con la cadenza necessaria ed impiegando le necessarie risorse.

Gli elementi di vulnerabilità

Nel ponte metallico non è solo la struttura portante a richiedere cura e protezione; bensì esistono differenti elementi di vulnerabilità, che comportano deterioramento in misura spesso maggiore di quanto avvenga per la struttura principale, e che si elencano qui di seguito.

> Giunti di dilatazione
Sono decisamente uno degli elementi più fragili nell’organismo strutturale.
Sono tipicamente deteriorati per:

• fenomeni d’urto nelle ruote degli automezzi;
• corse eccessive;
• lame degli spalaneve, non sollevate in corrispondenza dei giunti al passaggio del mezzo;
• deterioramento o assenza dei canali flessibili di drenaggio dell’acqua di carreggiata.

Il loro deterioramento causa percolazioni lungo la struttura che costituiscono per essa la più frequente causa di degrado.

> Apparecchi d’appoggio
Le aree spesso critiche sono:

• l’ossidazione per mancanza di rispristini in occasione di ispezioni;
• l’ingresso di polvere e sporcizia nelle superfici di scorrimento, per l’assenza di guarnizioni protettive;
• l’abnorme movimento reciproco tra la parte fissa e quella mobile in occasione di movimenti imprevisti o sottostimati delle sotto-strutture: pile e spalle;
• la fessurazione degli elastomeri negli appoggi in neoprene armato, o per sovraccarico, o per errata mescola, e/o per effetto dell’ozono e quindi dell’esposizione alle intemperie.

> Solette in calcestruzzo

Le solette in c.a. dei ponti a struttura composta acciaio - calcestruzzo sono l’elemento strutturale più esposto e più vulnerabile del ponte: soggette direttamente ai carichi di traffico, soggette a possibili infiltrazioni d’acqua dalle pavimentazioni, ed ai sali anti-gelo sparsi in inverno.
Gli elementi più vulnerabili sono tipicamente:

• i cordoli d’estremità;
• i fori, aperti a volte con criteri empirici, per il drenaggio dell’acqua. E molto critici sono tali fori se insufficienti o mancanti sono i tubi di allontanamento dell’acqua;
• le zone prossime ai giunti di dilatazione.

> Travata e strutture in acciaio
Le più tipiche situazioni di deterioramento si riscontrano nei seguenti casi:

• invecchiamento della verniciatura, soprattutto dello strato di finitura, e carenza dei relativi ripristini e rifacimenti;
• ristagno di acqua/umidità/sporcizia nelle aree sub-orizzontali, o nelle aree ove l’assenza di slot o fori di drenaggio consente o favorisce la permanenza e sedimentazione di materiale;
• ossidazione di parti di strutture e di bulloni, non protetti in molti casi.

Per le lastre ortotrope valgono qualitativamente i concetti espressi per le solette.
In aggiunta un fenomeno da controllare è la fatica, ossia l’insorgere di cricche per fatica nelle zone di maggiore sollecita- zione e concentrazione di sforzo.

> Sistemi di sospensione: stralli e cavi
Le zone più delicate sono gli ancoraggi, ed in particolare quelli inferiori.
Infatti in essi può accumularsi acqua proveniente da varie origini:

• condensa;
• ingresso dalle guaine, a volte fessurate;
• ingresso dalle giunzioni tra le varie parti del sistema di stralli: tubi forma, anti-vandalismo, ancoraggi.

La conoscenza di questo elemento di vulnerabilità è il primo passo, essenziale, per l’indirizzamento efficace delle ispezioni e del controllo dello stato del ponte.

[..] l'articolo continua con i seguenti argomenti

• I metodi di protezione della struttura in acciaio
• Ispezione dei sistemi protettivi

All'interno anche i dettagli costruttivi e loro miglioramento in funzione della massima durabilità.

Rubrica a cura del C.T.A. Collegio dei Tecnici dell'Acciaio

Articolo tratto da Costruzioni Metalliche 1/2019

per approfondire....

“Ispezione e manutenzione per la durabilità dei ponti: criteri di gestione, contesto normativo, metodi d’intervento”. È il titolo del convegno svoltosi a Milano ideato e organizzato dal Collegio dei tecnici dell’Acciaio (CTA) e dall’Istituto italiano della Saldatura (IIS) insieme all’Associazione italiana calcestruzzo armato e precompresso (AICAP) e con il supporto del Collegio dei tecnici dell’industrializzazione edilizia (CTE). Un appuntamento che, tra l’altro, ha evidenziato come le esigenze di durabilità delle opere richiedano lo sforzo congiunto dei diversi attori del processo di realizzazione dei ponti: dalla progettazione e dal controllo dell’esecuzione.

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