Negli Stati Uniti esistono oltre 600 000 ponti in uso (dati del 2017). Circa il 9% di questi ponti sono classificati come strutturalmente carenti: questo significa che presentano un difetto significativo e pertanto devono essere applicate delle restrizioni per assicurarne la sicurezza. Sebbene un ponte strutturalmente carente non risulti pericoloso sull'immediato, lo potrebbe diventare se non vengono eseguiti dei miglioramenti sostanziali.
La durata di vita media di un ponte è pari a 50 anni, tuttavia circa uno su quattro ponti degli Stati Uniti sono più datati. Per contribuire a garantire che i ponti, più recenti e più datati, siano strutturalmente solidi e sicuri da percorrere, devono essere ispezionati regolarmente. Per garantire la sicurezza dei ponti, gli operatori possono avvalersi di diverse tecniche di controllo non distruttivo (NDT). Sebbene siano funzionali, i tradizionali metodi NDT non son i più efficienti e affidabili. Con i moderni controlli a ultrasuoni, tuttavia, gli operatori possono svolgere la loro attività mediante dati migliori e informazioni più affidabili.
La problematica
Ogni giorno vengono effettuati in media circa 174 milioni di passaggi su ponti strutturalmente carenti. Nel corso della durata di vita di un ponte, i costanti cicli di carico-scarico del peso sulla struttura possono provocare la formazione di cricche e rotture da sforzo di taglio nelle saldature e nei fissaggi del ponte. Se si lasciano ampliare questi difetti potrebbero verificarsi dei cedimenti catastrofici. Per evitare il verificarsi di questi cedimenti è importante individuare dei difetti come le cricche da corrosione e sforzo nel modo più veloce e efficiente possibile. |  I vari difetti e discontinuità possibili in una saldatura. |
Le saldature e i fissaggi che permettono l'unione dei supporti in acciaio del ponte sono particolarmente sensibili a discontinuità che possono provocare la comparsa di corrosione e cricche. Per esempio, quando la saldatura non si fonde completamente con l'acciaio o il gas bloccato crea fori nella saldatura, la resistenza della saldatura è inferiore. Un giunto imbullonato può essere compromesso dallo sforzo di taglio, il quale si verifica quando due strutture collegate sono sottoposte a forze in direzione contraria. Queste aree compromesse creano dei punti concentrati di elevato sforzo dai quali possono originarsi delle rotture.
Metodi NDT convenzionali
Un metodo NDT tradizionale usato per ispezionare i ponti è quello con liquidi penetranti (PT), attraverso il quale il liquido colorato viene usato per evidenziare le cricche superficiali nelle saldature. Sebbene il controllo con liquidi penetranti ha pochi limiti per il materiale e risulta relativamente economico, è limitato al rilevamento delle cricche superficiali, non individuando le cricche superficiali. Inoltre, per applicare il controllo con liquidi penetranti, l'operatore deve avere un accesso diretto alla superficie da ispezionare e l'irregolarità superficiale può influenzare la sensibilità di ispezione.
La radiografia è un metodo NDT convenzionale che può essere usato anche per ispezionare un ponte, tuttavia gli operatori stanno lentamente allontanandosi da questa applicazione. I controlli radiografici utilizzano i raggi X per creare una pellicola fotografica della struttura interna del fissaggio o della saldatura, determinando se esiste una discontinuità nell'unione. Tuttavia questo metodo implica dei rischi per la sicurezza in quanto emette delle radiazioni e genera del materiale chimico di scarto. Inoltre richiede delle autorizzazioni supplementari ed è vietato l'accesso alle aree in prossimità dei luoghi dove vengono realizzati i controlli radiografici.
Una diversa classe di metodi NDT
I controlli a ultrasuoni phased array (PAUT) offrono una sicura e affidabile alternativa ai controlli con liquidi penetranti e con radiografia che forniscono una migliore qualità di dati. Un rilevatore di difetti utilizza una sonda per inviare delle onde sonore a alta frequenza nei supporti del ponte. Se è presente un difetto come una cricca o la corrosione, la sonda rileverà le onde sonore alterate. Le informazioni vengono trasmesse al rilevatore di difetti, il quale, in seguito, le converte in una rappresentazione visiva che un operatore può usare per identificare dei difetti.
Un altro avanzato metodo NDT adottato dagli operatori è quello dei controlli eddy current (EC). L'eddy current è usato per rilevare le cricche sotto-superficiali che non possono rilevare i controlli con liquidi penetranti. Un importante vantaggio dell'eddy current è che, al contrario dei controlli con liquidi penetranti, può essere usato su superfici verniciate o rivestite. Questo contribuisce a risparmiare tempo e ridurre i costi visto che non è necessario rimuovere il rivestimento o la vernice prima dell'ispezione. |  Le saldature possono essere ispezionate senza rimuovere la vernice con i controlli eddy current. |
Attualmente più di 54 000 ponti sono più datati rispetto alla loro durata di vita prevista e hanno bisogno di lavori di ripristino o di sostituzione che necessiterebbero 37 anni per il loro completamento. Per garantire la sicurezza dei ponti che attraversiamo quotidianamente, gli operatori dei ponti devono essere in grado di individuare qualunque difetto che implichi delle restrizioni al carico, rendendo i rilevatori di difetti PAUT e EC delle eccellenti alternative alla radiografia e ai liquidi penetranti.
Fonti
Rapporto sulle infrastrutture del 2017 dell'American Society of Civil Engineers
Rapporto sulle carenze dei ponti del 2017 dell'American Road and Transportation Builders Association
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