ISPEZIONE DI STRUTTURE METALLICHE PER LA VIABILITA.

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1 I S T I T U T O I T A L I A N O D E L L A S A L D A T U R A ISPEZIONE DI STRUTTURE METALLICHE PER LA VIABILITA. Michele Lanza Genova, 6 Ottobre 2017

2 Tipologia di struttura e relativa ispezionabilità Struttura chiusa Progetto adeguato Fabbricazione adeguata Ispezioni in servizio Struttura aperta. Struttura aperta ma con difficoltà di accesso 2

3 Suscettibilità al danno per corrosione Norme di riferimento Ø UNI EN ISO 9223: Corrosion of metals and alloys. Corrosivity of atmospheres: classification, determination and estimation ; Ø ISO : Paints and varnishes: corrosion protection of steel structures by protective paint system ; ² Severità ambientale; ² Condizioni di protezione superficiale; ² Forma geometrica. 3

4 Azioni agenti sulla struttura La condizione di verifica nei confronti delle azioni statiche è garantita da un progetto adeguato ma se la struttura è soggetta a carico ciclico è necessario considerare la condizione di carico affaticante. Gli elementi fondamentali che governano il fenomeno di danno per fatica ad alto numero di cicli sono: l ampiezza della variazione di tensione in un punto; la forma del dettaglio strutturale; il numero di cicli di variazione di tensione che il dettaglio subirà nella sua vita. Esempi cricche a fatica

5 Azioni affaticanti La fatica è una condizione di carico durante la quale un elemento strutturale subisce una sensibile variazione di tensione, ripetuta nel tempo. L ampiezza del ciclo Δσ, è la differenza algebrica tra la tensione nominale massima e la tensione minima nominali in un punto. Il danno per fatica è costituito dalla graduale propagazione di una rottura. Il ciclo di fatica si determina quando la tensione varia nel tempo assumendo a intervalli regolari la stessa sequenza di valori Il numero di cicli di progetto n è il numero di cicli prevedibili. La vita a fatica di un componente è il numero di cicli N di determinata ampiezza che possono essere sopportati dal dettaglio strutturale

6 Importanza dell ispezionabilità D.M. 14/01/2008: Norme tecniche per le costruzioni e Circolare esplicativa 02/02/2009, n.617; Nella verifica a fatica, oltre alla conseguenza che il cedimento di un dettaglio strutturale può avere sulla funzionalità e sulla sicurezza della struttura, gioca un ruolo rilevante l ispezionabilità del dettaglio stesso nella struttura, cioè la possibilità di individuare prematuramente delle rotture. Il valore del coefficiente parziale di sicurezza γmf,che va a ridurre la resistenza di progetto a fatica dell elemento strutturale, può variare da 1 a 1.35 (Tabella C.4.2.XII) con conseguenze anche rilevanti sulla verifica a fatica. Da qui l importanza di adottare, per quanto possibile, dettagli facilmente ispezionabili al fine di assicurare un opportuna durabilità al componente (ovviamente se l ispezione è realmente effettuata).

7 Norme di riferimento nazionale per le strutture metalliche D.M. 14/01/2008: Norme tecniche per le costruzioni : Principi generali Per le strutture metalliche

8 Norme di riferimento nazionale per le strutture metalliche Altri documenti normativi ed istruzioni il cui uso è consentito dalle NTC 2008 (Cap. 12): Eurocodici: UNI EN 1993 Progettazione delle strutture in acciaio ; Norme UNI EN: UNI EN :2004 Appoggi strutturali: ispezione e manutenzione ; UNI EN Requisiti tecnici per l esecuzione di strutture in acciaio ; Istruzioni CNR: CNR-UNI (01/06/1988): Costruzioni di acciaio. Istruzioni per il calcolo, l esecuzione, il collaudo e la manutenzione ; Istruzioni e linee guida ministeriali: D.M. 04/05/1990: Istruzioni relative alla norma tecnica sui ponti stradali e Circolare 25/02/1991, n Inoltre: D.P.P. di Bolzano 28/11/2011, n.41: Disposizioni tecniche sul collaudo e sul controllo statico e periodico dei ponti stradali ; Norme estere comprovate: tedesca DIN 1076 ed austriaca RVS

9 Parallelo normativo: Italia - Austria Germania 9

10 Il Regolamento 305/2011 CPR per le nuove costruzioni e la norma armonizzata EN e la specifica di dettaglio EN «caratteristiche essenziali», le caratteristiche del prodotto da costruzione che si riferiscono ai requisiti di base delle opere di costruzione. Le caratteristiche essenziali dei prodotti da costruzione sono stabilite nelle specifiche tecniche armonizzate in funzione dei requisiti di base delle opere di costruzione. «prestazione di un prodotto da costruzione», la prestazione in relazione alle caratteristiche essenziali pertinenti, espressa in termini di livello, classe o mediante descrizione OBBIETTIVI DEL FABBRICANTE: Immettere nel mercato componenti marcati CE vuol dire redigere, a cura e sotto la responsabilità del Fabbricante, una Dichiarazione di prestazione che attesti le prestazioni del prodotto per una serie di caratteristiche definite dalla norma EN 1090.

11 Quali sono la caratteristiche per le quali occorre dichiarare la prestazione EN Tolleranze dimensionali 4.3 Saldabilità 4.4 Tenacità 4.5 Caratteristiche strutturali Resistenza meccanica Resistenza a Fatica Resistanza al fuoco Deformazioni allo stato limite di servizio 4.6 Reazione al fuoco 4.7 Emissione di sostanze pericolose 4.8 Resistenza all impatto (vedere 4.4) 4.9 Durabilità

12 La Norma UNI EN La norma EN 1090 va considerata, a tutti gli effetti, il Codice tecnico di fabbricazione e montaggio in opera di strutture di carpenteria metallica.

13 Classi di esecuzione secondo la UNI EN CC: conseguenza del danno (EN 1990); SC: categoria di servizio della struttura (carichi statici/dinamici); PC: categoria elemento strutturale (saldato/non saldato; resistenza materiale). 13

14 Alcune indicazioni di rilievo CNR-UNI (11.3): Sorveglianza e manutenzione Prescrive: Ispezioni periodiche delle opere metalliche durante la loro vita, condotte da tecnici qualificati; Prima visita di controllo ad 1 anno dall entrata in esercizio della struttura; Definizione della cadenza delle ispezioni successive in funzione delle caratteristiche dell opera e dell ambiente in cui è esercita. L intervallo tra due ispezioni dovrà comunque essere 10 anni; Estensione delle ispezioni a tutte le parti dell opera; Particolare attenzione deve essere rivolta alla verifica dell efficienza delle chiodature o saldature dei collegamenti, al funzionamento degli apparecchi d appoggio e all integrità delle murature di sostegno. Entrata in esercizio 1 anno Struttura e ambiente 10 anni Tempo 14

15 Alcune indicazioni di rilievo Circolare Ministeriale 25/04/1991, n (9.3): Sorveglianza e manutenzione Prescrive: la predisposizione sistematica, da parte degli Uffici Tecnici delle Amministrazioni, di controlli delle condizioni statiche e della conservazione dei ponti. La frequenza delle deve essere commisurata alle caratteristiche ed alla importanza dell opera, nonché alle risultanze della vigilanza. UNI EN :2004 (A.5) E relativa agli appoggi strutturali ma i concetti in essa contenuti possono essere generalizzati: Solo l ente responsabile della manutenzione della struttura può fissare con precisione gli intervelli di ispezione in relazione al tipo di struttura e alla difficoltà e costo d accesso, delle conseguenze di rottura e della velocità con cui la rottura stessa può svilupparsi; E importante monitorare, attraverso ispezioni successive, la progressione dei deterioramenti in atto; Lo scopo dell ispezione consiste nell identificare il deterioramento molto prima che esso diventi pericoloso e garantire pertanto un intervento tempestivo per porvi rimedio. 15

16 Controlli sulle costruzioni saldate e figure professionali coinvolte CONTROLLI INDIRETTI (considerazioni di massima applicabili in molti casi a discrezione della Committente): Esame della documentazione tecnica per la fabbricazione Approvazione del Committente; Certificazione dei saldatori e dei procedimenti di saldatura Obbligatorio per opere soggiacenti a NTC 2008 ( ): Ente terzo che sarà scelto dal costruttore secondo criteri di competenza e di indipendenza ; FPC Controllo di produzione in fabbrica: certificazione UNI EN ; UNI EN 3834 l Ente [ ] criteri di competenza e di indipendenza; Procedure di fabbricazione e verniciatura Preferibile ma non obbligatorio Personale certificato 2 livello NACE o FROSIO di Ente terzo per parte del Committente; CONTROLLI DIRETTI (non distruttivi): Esame visivo (VT) e ispezione critica dello stato di degrado III International in service inspector (IIS CERT) ; Esame con liquidi penetranti (PT); Esame magnetoscopico (MT); Esame ultrasonoro (UT); Esame radiografico (RT) Personale certificato 2 livello UNI EN ISO 9712 del Costruttore e Personale certificato 2 o 3 livello di Ente terzo per parte del Committente; Controllo della efficacia della protezione superficiale Personale certificato 2 livello NACE o FROSIO di Ente terzo per parte del Committente;

17 Metodi di controllo non distruttivo Superficiali Esame visivo (VT); Esame con liquidi penetranti (PT); Esame magnetoscopico (MT). Applicabili a qualsiasi tipo di giunto saldato, a completa o parziale penetrazione. Volumetrici Esame radiografico (RT); Esame ultrasonoro (UT). Applicabili efficacemente a giunti a completa penetrazione. RT VT MT Gioco elettromagnetico (MT) UT

18 ESEMPI di ispezione e assistenza alla manutenzione di IIS SERVICE Intervento su una copertura metallica Attività di assistenza tecnica e controlli non distruttivi delle saldature nell ambito dei lavori di manutenzione straordinaria. 1) VISITA PRELIMINARE: stato iniziale delle saldature Esame visivo e rilievo dei difetti Saldatura incompleta Irregolarità di maglia Porosità

19 2) ATTIVITA DI RIPARAZIONE: riparazione e ripristino delle saldature non accettabili Le saldature sono state effettuate previa rimozione locale della protezione superficiale, asportazione dei difetti e regolarizzazione delle saldature attraverso molatura.

20 3) CONTROLLO DELLE RIPARAZIONI Piattabanda affetta da corrosione Preparazione dei piatti nelle zone di nodo Saldatura dei piatti Controllo PT

21 Intervento su giunti saldati di struttura metallica Controlli non distruttivi delle saldature nell ambito dei lavori di manutenzione straordinaria di struttura metallica. 1) VISITA PRELIMINARE: stato iniziale delle strutture Innesco rottura per fatica

22 2) ATTIVITA DI RIPARAZIONE: - Sostituzione integrale del nodo danneggiato - Estensione dei controlli al 100% previa sverniciatura

23 Intervento su un pontile Assistenza alla direzione lavori e al coordinamento della sicurezza: risanamento delle strutture metalliche e in cemento armato 1) VISITA PRELIMINARE e SOPRALUOGO: stato iniziale delle strutture Tracciatura semigusci di riparazione di un traverso Marcatura di riparazione di un traverso Hammer test su trave in c.a.p. Trave in c.a.p. dopo pichettatura

24 2) ATTIVITA DI RIPARAZIONE: risanamento delle strutture Saldatura semigusci Risanamento con piastra saldata e controlli PT Applicazione vernice protettiva e misura dello spessore Applicazione trattamento protettivo armatura affiorante traverso Applicazione malta per risagomatura traverso Applicazione trattamento protettivo traverso

25 Un approccio innovativo per l ottimizzazione delle risorse: Ispezione basata sul rischio: analisi RBI La definizione di Rischio Risk = f (LOF, COF) L OF : probabilità che si verifichi il danno Forma e dimensioni strutturali; Schema statico; Indice di percorrenza ed importanza della strada; Condizioni ambientali: atmosferiche; sismiche; idrogeologiche; Ispezionabilità; 100 Tempo di servizio; Ispezioni pregresse. C OF : conseguenza del danno Impatto economico delle riparazioni o del disservizio; Ricaduta sull immagine pubblica del gestore. Matrice di rischio COF Risk = f (LOF, COF) LOF