AUTHOR: Ing. Claudia Ferrari
TUTORS: Prof.re Ing. Pietro Giuseppe Crespi (Tutor accademico)
Ing. Stefano Casari (Tutor aziendale)
Prof.re Ing. Marco Zucca (Relatore)
INTERNSHIP: P&P Lmc
MASTER: Master in “Progettazione sismica delle strutture per costruzioni sostenibili” a.a 2022/23
Il ponte reticolare progettato per superare l’avvallamento generato dal fiume Brembo nella provincia di Bergamo ed entrato in servizio nel 1906, rappresenta la concretizzazione dei progressi tecnologici conseguiti sia dall’industria della carpenteria metallica sia della tecnica delle costruzioni.
A seguito del costo contenuto di produzione rapportato alle proprietà meccaniche, i materiali metallici e, in particolare, gli acciai al carbonio costituiscono per quantità e diffusione d’impiego la classe maggiormente utilizzata per la realizzazione di strutture e impianti. Nell’ambito delle tecniche delle costruzioni, dalla seconda metà dell’800 in poi, i collegamenti chiodati ribattuti a caldo sono stati tra i primi metodi a permettere di conferire continuità geometrica e strutturale al singolo elemento.
Numerosi sono i ponti con analoghe caratteristiche costruttive, chiamati ancora oggi a svolgere le funzioni per le quali sono stati progettati e il tema della corrosione ricopre un ruolo fondamentale.
Nello specifico, il ponte reticolare oggetto della presente relazione, mostra i segni dell’invecchiamento sia con l’evidente formazione di spesse scaglie sulla quasi totalità della superficie metallica esposta all’atmosfera, sia con la manifestazione di due particolari forme caratteristiche localizzate. I fenomeni che emergono da quest’ultimo meccanismo sono connessi a particolari condizioni microclimatiche che si sono instaurate in seguito alle scelte progettuali in termini di design del manufatto stesso.
Lo scopo della tesi è stato quello di valutare quantitativamente il danno generato ad oggi dalle due morfologie caratteristiche di corrosione, stimando poi la perdita di massa causata dall’ambiente atmosferico.
L’attività sperimentale affiancata a quella di indagine conoscitiva, ha permesso di discretizzare il problema reale sviluppando differenti modelli agli elementi finiti, concepiti al fine di caratterizzare gli effetti della corrosione agenti sul manufatto valutandoli in una finestra temporale futura pari a 100 anni.
Discretizzazione del problema reale
Dal confronto emerge che le sollecitazioni agenti sui correnti inferiori della travata in corrispondenza degli appoggi, esuberano quelle resistenti. In questo contesto, la perdita di massa per opera dalla corrosione genera effetti negativi dal punto di vista statico rispetto che quello dinamico.
Scegliere una durabilità del rivestimento che permetta di mantenere inalterata l’adozione di elevate spaziature dei profili chiodati e la permanenza del ristagno di detriti negli elementi caratterizzati da concavità rivolte verso l’alto, significa garantire un livello di manutenzione efficace alla prevenzione di tali fenomeni.
FOR INTERNATIONAL STUDENTS:
The lattice bridge, erected in 1906 to span the depression caused by the Brembo River in the Bergamo province, is a symbol of technological progress in both the metalworking industry and construction methods. Metallic materials, especially carbon steels, have been widely used for their cost-effectiveness and favorable mechanical properties in the construction of structures and facilities.
In the field of construction techniques, since the second half of the 19th century, hot-riveted bolted connections have been among the first methods to provide geometric and structural continuity to individual elements. Many bridges with similar construction characteristics, still serving their intended purposes, struggle with the critical challenge of corrosion.
Specifically, the lattice bridge discussed in this report exhibits signs of aging, apparent in the formation of thick scales across almost the entire metal surface exposed to the atmosphere, and the manifestation of two distinctive localized corrosion morphologies.
The phenomena arising from this latter mechanism are linked to microclimatic conditions that stem from design choices made during the structuring process.
The thesis aims to quantitatively assess the damage caused by these two characteristic corrosion morphologies, estimating the mass loss induced by atmospheric exposure. By combining experimental work and investigative research, the actual issue was systematically addressed through the development of diverse finite element models. These models were crafted to characterize the effects of corrosion on the structure, projecting the evaluation over a future span of 100 years.
The comparison highlights that the stresses acting on the lower chords of the truss at the supports surpass the resisting forces. In this context, the mass loss due to corrosion has more pronounced negative effects from a static rather than a dynamic standpoint. Selecting a coating durability that maintains the use of substantial spacings between bolted profiles and allows the retention of debris in elements with upward-facing concavities ensures effective maintenance, preventing these phenomena.