LeStrade luglio 2020

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Impalcati in Acciaio
La via corretta
al ripristino
GLI INTERVENTI DI RIPARAZIONE/RIPRISTINO DEGLI IMPALCATI
IN ACCIAIO DI PONTI STRADALI DEVONO ESSERE AFFRONTATI
ADOTTANDO UN VERO E PROPRIO “APPROCCIO PROGETTUALE”,
SOPRATTUTTO QUANDO SI OPERA IN PRESENZA
DI TRAFFICO. DI SEGUITO, UNA BEST PRACTICE A CURA DI IIS,
L’ISTITUTO ITALIANO DELLA SALDATURA, RAPPRESENTATIVA
DI UN’INIZIATIVA IN CUI LA GRANDE COMPLESSITÀ È STATA
SEMPLIFICATA DAI GIUSTI METODI E STRUMENTI.
La riparazione di anomalie o difetti rilevati su strutture
metalliche, quali ponti e viadotti in acciaio destinati
alla viabilità, è un argomento di grande attualità. La
forte spinta in atto e i conseguenti investimenti destinati alla
manutenzione delle opere civili contribuiranno progressivamente
all’individuazione delle opere che necessitano prioritariamente
di interventi di manutenzione o ripristino. Per
quanto concerne le opere a struttura metallica, le anomalie
“attese” consistono, nella maggior parte dei casi, in fenomeni
di ammaloramento dovuti alla corrosione atmosferica
ovvero all’insorgenza di cricche di fatica dovute ai carichi
ciclici applicati o, infine, alla presenza di difetti originari, in
particolare, in corrispondenza dei giunti saldati. Questi ultimi
risalgono alle fasi di costruzione e ciò si verifica più frequentemente
in corrispondenza delle saldature trasversali
fra i conci, giacché eseguite in opera e non in officina e pertanto
in condizioni operative non ottimali.
Le riparazioni e il ripristino in opera di anomalie di tipo planare,
sempre di particolare gravità, debbono essere inseriti
nel quadro di un intervento realizzativo che richiede un notevole
sforzo progettuale, soprattutto quando questi interventi
vengono realizzati sotto l’azione di carichi importanti,
per il peso della struttura e in presenza di traffico. La riparazione
di difetti in saldatura prevede inevitabilmente la rimozione
preliminare dei tratti di saldatura interessati dalla
presenza dei difetti stessi. Questa rimozione indebolisce le
membrature e può compromettere la stabilità statica della
struttura durante l’intervento, costituendo un rischio sostanziale
di collasso che si manifesta durante le fasi di lavo-
1
ro e deve essere adeguatamente mitigato, ricorrendo, se
necessario, alla parzializzazione del traffico.
Nel seguito viene descritto uno di questi interventi, che IIS
(Istituto Italiano della Saldatura) ha definito e progettato,
finalizzato alla riparazione di un viadotto di svariati chilometri
di lunghezza, a struttura mista, con impalcato metallico
e soletta in c.a., per la viabilità stradale ordinaria, già posto
Giancarlo Canale
Responsabile Coordinamento
Commerciale Gruppo IIS
Istituto Italiano
della Saldatura
Federazione FINCO
1. Tipico di viadotto a sezione
variabile (modello FEM)
2
3
2. Tipico di giunto trasversale
tra travi principali
con indicazione delle aree
di rimozione difetti
3. Esemplificativo di codifica
dei componenti
in opera e sul quale, all’atto dei controlli visivi e strumentali,
fu evidenziata un’ampia serie di indicazioni di difetti di
tipo planare. Era richiesto che l’intervento fosse eseguito in
presenza di carichi meccanici importanti dovuti al peso della
soletta in calcestruzzo.
Tipologia di impalcato
e obiettivo dell’intervento
L’impalcato in acciaio era costituito da una sezione variabile
del tipo mostrato in fig. 1. L’acciaio impiegato era del tipo
S355 J2 (per gli spessori ≤40 mm) e del tipo S355 K2 (per gli
spessori >40 mm). Nel caso in oggetto, a seguito di controlli
effettuati, fu rilevata la presenza sistematica di difettosità
planari del tipo: cricca, mancanza di fusione, difetti al vertice
e inclusioni di scoria, in corrispondenza di un elevatissimo numero
di giunti saldati testa a testa a piena penetrazione (circa
1200 giunti) fra le piattabande e le anime delle travi principali
del viadotto. Obiettivo dell’intervento era quello di portare
a termine tutte le riparazioni necessarie, riducendo al minimo
i rischi di instabilità dovuti alla propagazione di rotture durante
le operazioni di scavo e rimozione dei difetti esistenti.
Principali criticità
dell’intervento
Le principali criticità in questa tipologia di interventi sono
le seguenti:
1. Il numero elevatissimo di difetti e pertanto di posizioni su
cui occorre intervenire con le riparazioni (rimozione difetti
e saldatura di ripristino), con problematiche di mappatura
e riferimenti per controllare l’avanzamento delle riparazioni
e l’esito dei ricontrolli;
2. Il dover operare sotto carichi meccanici importanti (peso
struttura e/o traffico) con il rischio di propagazione instabile
di rotture durante le fasi di rimozione dei difetti (scavo)
e, pertanto, la definizione, zona per zona, delle dimensioni
limite del f scavo;
3. L’individuazione degli assi neutri delle sezioni per distinguere
le zone compresse da quelle tese;
4. La quantificazione del ruolo delle tensioni residue di saldatura
preesistenti;
5. La definizione della tenacità effettiva del materiale (resistenza
alla propagazione instabile di rotture) nelle aree soggette
alle rimozioni di materiale;
6. La definizione delle corrette sequenze e tecniche di saldatura
da adottare;
Mappatura capillare
delle posizioni di intervento
Ciascuna delle numerosissime posizioni di intervento presenta
una situazione diversa per quanto concerne le difettosità
rilevate. In fig. 2 è rappresentato un tipico di una zona
di intervento (saldatura testa a testa fra le due anime e le
due piattabande in un giunto trasversale).
La complessità nel redigere un “book” di dettagli di riparazione
è legata a molteplici fattori, che vedremo più avanti,
che intervengono nella valutazione di ogni singolo difetto
in ragione della posizione e dell’estensione dello stesso.
Anche per questo motivo è fondamentale individuare preliminarmente
un sistema di riferimenti che permetta l’individuazione
univoca di ciascun giunto, sia in sede di controllo,
sia in sede di eventuale riparazione. In fig. 3, uno sketch
esemplificativo evidenzia una possibile codifica dei componenti
che costituiscono la sezione trasversale di un viadotto.
Il rischio di instabilità
durante le operazioni
Il rischio di propagazione instabile viene mitigato ricorrendo
alla valutazione delle dimensioni massime degli scavi o
dei difetti nell’ambito della procedura di riparazione. Questo
è uno degli aspetti ingegneristicamente più complessi della
valutazione che prevede il ricorso a sofisticati strumenti di
calcolo. Applicando i principi della Meccanica della Frattura
vengono stimate le dimensioni critiche di eventuali difetti, o
scavi, potenzialmente in grado di determinare un fenomeno
di propagazione instabile del difetto stesso. A tale scopo
possono essere adottate le prescrizioni della norma BS
7910 “Guide to methods for assessing the acceptability of
flaws in metallic structures”; ulteriori informazioni, con particolare
riferimento alla tenacità dei materiali, sono reperibili
nella norma API 579-1/ASME FFS-1 “Fitness For Servi-
Ponti&Viadotti
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