Categoria: Acciaio

Strutture in acciaio, carpenteria metallica, unioni bullonate e saldate, profili sagomati e verifiche agli stati limite secondo NTC ed Eurocodice 3.

  • Coperture e facciate metalliche: prestazioni, durabilità e dettagli di posa in opera

    La durabilità di una copertura o di una facciata metallica non nasce da un’unica scelta, ma dalla coerenza di decisioni che attraversano l’intero processo edilizio: dalla selezione dei materiali fino all’ultimo particolare esecutivo. Cinque temi strutturano questo percorso. I materiali, il riferimento alle norme UNI, la gestione delle dilatazioni, il controllo della corrosione e la qualità dei dettagli di posa compongono il quadro entro cui si decide se un involucro metallico resta durevole ed efficiente nel tempo, o se invecchia prima del previsto.

    Materiali e norme UNI come quadro di riferimento del progetto

    La scelta dei materiali è il primo determinante della vita utile dell’involucro. Le prestazioni che il progetto dichiara in termini di durata ed efficienza devono trovare riscontro nel comportamento reale dei prodotti impiegati, e questo riscontro non può essere lasciato a valutazioni qualitative generiche.

    Qui entra in gioco il riferimento alle norme UNI. Il quadro normativo fornisce il linguaggio condiviso che permette di tradurre le intenzioni del progettista in requisiti controllabili, e di mettere sullo stesso piano le aspettative di chi progetta, di chi produce e di chi installa. Per il professionista, non è un adempimento formale: è lo strumento che consente di ancorare le scelte materiche a criteri verificabili, con conseguenze dirette sulla capacità dell’involucro di mantenere nel tempo le caratteristiche previste.

    Dilatazioni e corrosione: governare i fenomeni che erodono la durata

    Un involucro metallico lavora in presenza di escursioni che accompagnano l’intera vita del manufatto. Le dilatazioni termiche generano movimenti che, se non previsti e governati in fase di progettazione, finiscono per compromettere la continuità e la funzionalità del sistema. Il punto non è eliminare il fenomeno, impossibile, ma prevederlo: i movimenti vanno inseriti tra le condizioni di progetto, non scoperti a cantiere già avviato.

    La corrosione segue una traiettoria analoga ma su tempi più lunghi. Agisce progressivamente e incide in modo diretto sulla vita utile dell’opera, motivo per cui va messa nel conto fin dalle prime scelte, quando la selezione dei materiali e la definizione degli aspetti esecutivi possono ancora orientare il comportamento futuro dell’involucro. Fenomeni di questo tipo non si rimediano a finitura conclusa: si governano dal principio.

    Dettagli di posa: dove il progetto si conferma o si perde

    La posa è il momento in cui il disegno tecnico diventa realtà costruita, ed è anche l’anello in cui le scelte precedenti vengono messe alla prova. Materiali idonei, riferimenti normativi corretti e dilatazioni ben governate possono essere vanificati da dettagli esecutivi trascurati; al contrario, una posa attenta consente alle ipotesi di progetto di mantenersi nel tempo.

    I dettagli di posa rappresentano, in questo senso, il punto di convergenza di tutti gli altri temi: è lì che la scelta materica, il quadro normativo, la gestione dei movimenti e la resistenza alla corrosione assumono forma concreta. Per questo la loro cura non è un aspetto secondario della costruzione, ma la condizione finale che decide se la durabilità progettata diventa durabilità reale.

    Per il progettista, la lezione operativa è nell’ordine con cui questi argomenti si tengono insieme. Coperture e facciate metalliche durevoli ed efficienti non derivano da un capitolo isolato del progetto, ma da un percorso unitario in cui materiali, norme, dilatazioni, corrosione e posa vengono letti come un sistema, con decisioni coerenti tra loro dall’idea iniziale fino alla consegna dell’opera.

  • Passerelle in acciaio: Dal rilievo integrato AI dettagli costruttivi dei giunti bullonati

    Ottantanove milioni di punti, più di mille scatti aerei e una risoluzione al suolo di 1,3 cm per pixel: sono i numeri del rilevamento condotto a settembre 2025 sulle due passerelle pedonali che a Cagliari collegano il quartiere Monte Mixi all’area dello Stadio Sant’Elia scavalcando il canale di San Bartolomeo. Il rilievo, ordinato dal Comune di Cagliari, è stato preceduto in agosto dalle indagini sulla pavimentazione e costituisce la base geometrica della riqualificazione approvata a gennaio 2026 con un finanziamento di 5,1 milioni di euro dal PN Metro Plus 2021-2027. I lavori sono partiti il 5 ottobre 2026.

    Due travature reticolari anni Ottanta sopra un canale urbano

    Negli interventi che conservano e risanano strutture esistenti, l’intero progetto regge sulla solidità del rilievo dello stato di fatto. Le passerelle di Sant’Elia, costruite tra il 1988 e il 1990, sono travature reticolari in acciaio che attraversano il canale e la viabilità adiacente, mettendo in comunicazione la Cittadella dello Sport di Monte Mixi con l’area dello stadio. Ogni struttura si compone di una travatura a più campate appoggiata su setti in calcestruzzo armato e di una rampa di accesso.

    Come accade per molte opere metalliche del periodo, i disegni originali risultano incompleti, non aggiornati o difficilmente reperibili, e le modifiche subite nel tempo non sono documentate. La riqualificazione, che comprende il risanamento delle strutture principali in acciaio e in calcestruzzo, la sostituzione dei rivestimenti, il potenziamento della pista ciclabile, una nuova pavimentazione impermeabile, l’illuminazione a LED e la videosorveglianza, richiedeva quindi una conoscenza geometrica completa della struttura, fino al singolo nodo.

    Le indagini sulla pavimentazione rispondono a un limite intrinseco di ogni rilievo geometrico: solo i saggi diretti rivelano materiali, spessori dei singoli strati, armature e guaine, dati indispensabili per stimare i carichi permanenti e dimensionare il nuovo pacchetto superficiale, ma invisibili a qualunque nuvola di punti.

    Nessuna tecnica singola basta su un reticolo

    Una travatura reticolare pone al rilievo problemi specifici. Gli elementi sono numerosi, snelli e ripetitivi; molte superfici restano nascoste dietro altri membri o appaiono solo da angolazioni particolari; la struttura, sospesa sopra un canale e una strada, non è raggiungibile dal suolo senza piattaforme aeree o ponteggi.

    Ogni tecnica copre una parte del problema. La fotogrammetria aerea descrive bene geometria esterna, coperture e contesto, ma perde nelle zone in ombra e sugli intradossi. Il laser scanner mobile SLAM raggiunge da vicino gli elementi occultati, tuttavia non vede le superfici superiori e ha bisogno di un riferimento comune per fondersi con gli altri dati. Nessuna nuvola di punti, cioè l’insieme di coordinate tridimensionali che descrive la geometria rilevata, restituisce poi con certezza il diametro di un bullone, lo spessore di una piastra o la disposizione dei fori di un giunto. Il rilievo è stato perciò impostato fin dall’inizio come integrato: tecniche strumentali per la geometria d’insieme, un unico sistema di riferimento definito dall’appoggio topografico, misure dirette per i dettagli costruttivi.

    Presa aerea manuale e appoggio GNSS

    L’area, molto frequentata tra parcheggi, impianti sportivi e percorsi pedonali, ha orientato la scelta verso un velivolo compatto, il DJI Mini 4 Pro, agile da gestire a ridosso della struttura. Tutti i voli sono stati eseguiti in modalità manuale: la presenza costante di gabbiani rendeva poco prudenti le missioni automatiche, e la geometria del reticolo imponeva comunque prese a distanze e inclinazioni variabili per documentare correnti, diagonali e nodi. Sovrapposizione degli scatti, distanza e orientamento della camera sono stati gestiti direttamente in volo dal pilota. Sono stati acquisiti oltre 1.000 fotogrammi, con una GSD finale di 1,3 cm/pixel, dove la GSD (Ground Sample Distance) rappresenta la dimensione reale coperta da un singolo pixel; l’elaborazione fotogrammetrica ha generato una nuvola di oltre 89 milioni di punti.

    Il limite tipico di un drone compatto resta l’accuratezza della georeferenziazione di bordo, in genere insufficiente per una restituzione di dettaglio. Il problema è stato risolto con punti di controllo a terra, i GCP, misurati con un ricevitore GNSS Leica GG04 plus. Lo stesso sistema di riferimento ha permesso di agganciare la nuvola fotogrammetrica alla scansione SLAM, trasformando il modello da semplice documentazione visiva a base per la restituzione.

    Sul piano della tecnologia di presa, la fotogrammetria restituisce geometria e texture fotografica ed è efficace su elementi ben illuminati e con buon contrasto; il LiDAR misura direttamente la distanza e risulta preferibile in presenza di vegetazione o superfici scure. Su strutture snelle la scelta dipende dal dettaglio richiesto e dalle condizioni di presa.

    La scansione SLAM sotto la travatura

    La fotogrammetria aerea è stata affiancata da un rilievo con laser scanner mobile GeoSLAM, impiegato per acquisire da vicino ciò che dall’alto non si vede: intradossi, parti interne della travatura, vani scala e appoggi. La tecnologia SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) consente di procedere a piedi lungo e sotto la struttura, ricostruendo traiettoria e geometria dell’ambiente in continuo e senza stazionamenti fissi. I due dataset, georeferenziati sul medesimo sistema di appoggio, sono stati fusi in un unico modello tridimensionale da cui sono stati estratti tutti gli elaborati.

    Dagli elaborati in scala 1:200 ai giunti misurati a mano

    Il primo livello di restituzione è l’inquadramento: una planimetria generale con le due passerelle, il canale, la viabilità, i percorsi pedonali e gli elementi di arredo e illuminazione. Seguono, per ciascuna passerella, pianta, prospetti e sezioni longitudinali e trasversali in scala 1:200, con le luci di campata, la posizione dei setti, le rampe e i profili del terreno e del canale.

    La nuvola di punti fissa la geometria complessiva, la posizione dei nodi e le luci, ma un progetto di recupero richiede di scendere oltre. Profili, piastre, spessori, numero e diametro dei bulloni e disposizione dei fori sono stati documentati con misure manuali eseguite elemento per elemento su nodi, giunti e appoggi, poi reinserite nel modello ricavato dalla nuvola. Sono le tecniche strumentali a fissare la posizione di ciascun elemento nello spazio; il rilievo diretto ne definisce la costituzione. La combinazione dei due approcci è ciò che rende attendibili i particolari costruttivi, anche quando la scala di dettaglio scende a 1:10.

    Vantaggi e limiti per chi commissiona e per chi progetta

    I benefici operativi del metodo sono concreti: copertura completa della struttura senza ponteggi né piattaforme aeree e senza interruzioni prolungate della viabilità; un unico modello georeferenziato dal quale estrarre in qualsiasi momento nuove sezioni o misure senza tornare in sito; progettazione su geometrie verificate anziché su disegni d’epoca, con minore rischio di varianti in corso d’opera; una documentazione dello stato di fatto utilizzabile come riferimento per direzione dei lavori e collaudi.

    Il rilievo ha però confini netti. Non sostituisce le indagini sui materiali né le prove non distruttive sull’acciaio, necessarie per valutare stato di conservazione e caratteristiche meccaniche: nel caso di Sant’Elia questi controlli sono stati affidati a un operatore specializzato. Le parti completamente occluse, come gli elementi annegati nel calcestruzzo, restano fuori portata e vanno integrate con saggi o documentazione. La precisione finale dipende dall’appoggio topografico e dalla geometria di presa: un drone compatto fornisce dati da progettazione soltanto se il rilievo è pianificato e controllato con rigore. E per i dettagli costruttivi le tecniche strumentali non bastano, perché le misure manuali restano indispensabili.

    Check-list per commissionare il rilievo di una struttura in acciaio

    • Definire in anticipo la scala di restituzione richiesta (1:200, 1:50, 1:10) e i dettagli che devono essere restituiti.
    • Richiedere un appoggio topografico indipendente, con GCP misurati tramite GNSS o stazione totale, e la relazione sulle accuratezze ottenute.
    • Prevedere l’integrazione di più tecniche quando la struttura presenta parti non visibili da un solo punto di vista, e il rilievo diretto per i dettagli costruttivi.
    • Verificare i vincoli operativi: zone geografiche UAS, autorizzazioni, presenza di persone e viabilità sotto l’area di volo.
    • Programmare i saggi sulle pavimentazioni con il progettista e riferirli alla geometria del rilievo, per riportare stratigrafie e spessori sugli stessi elaborati.
    • Coordinare il rilievo geometrico con le indagini sui materiali e con le prove non distruttive.

    Dal rilievo nasce un modello che può accompagnare l’intero ciclo dell’intervento, dalla progettazione al collaudo. Quando si lavora su strutture esistenti, è proprio questa continuità del dato geometrico, più della singola tecnologia adottata, a fare la differenza.

  • BIM e CAE: come si integrano e perché l’analisi FEA è fondamentale

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    Esportare il modello per l’analisi, eseguire il calcolo agli elementi finiti, riportare le decisioni di progetto nel modello coordinato: il passaggio dal BIM alla verifica strutturale non è una sincronizzazione con un clic, ma un flusso organizzato. Il BIM tiene allineato il progetto su chi costruisce cosa, dove e quando. Il calcolo FEA fornisce invece la prova che la struttura si comporterà come previsto. Quando i due ambienti operano in modo coordinato, il rischio diminuisce, le approvazioni accelerano e si evitano correzioni onerose nelle fasi avanzate del programma.

    Chi fa cosa tra modellazione, calcolo e gestione

    Il modello vivo, le interferenze, le quantità e la pianificazione appartengono ai team BIM: architetti, progettisti, coordinatori e project manager. Non devono eseguire simulazioni, ma devono capire cosa verifica l’FEA e come i risultati modificano il modello. I team di calcolo conducono le analisi, confrontano i risultati con le norme applicabili e indicano cosa soddisfa i criteri di codice e cosa richiede una modifica di progetto. Ai manager spetta decidere quando inserire l’FEA nel programma e quali output servono per non bloccare l’avanzamento.

    Dal modello BIM all’analisi: come funziona il flusso

    Completata la modellazione, le parti rilevanti vengono preparate per l’analisi: esportate, semplificate dove utile e accoppiate ai carichi e alle combinazioni previsti dal progetto. Gli ingegneri eseguono l’FEA per osservare il comportamento della struttura: dove flette, dove può andare in instabilità, dove tempo e cicli possono generare fatica. I risultati vengono poi confrontati con le norme in gioco, tra cui Eurocode, AISK, AIJ, FKM e VDI, secondo criteri di accettazione espliciti.

    L’esito è un insieme di decisioni: ingrossare qui, irrigidire là, aggiungere bulloni in quella connessione. Queste scelte tornano nel BIM, da cui si passa a elaborati, budget, approvvigionamenti e costruzione. Il passaggio si supporta con un software di analisi strutturale che trasforma i carichi e le combinazioni concordati in risultati FEA: tensioni, frecce, coefficienti di utilizzazione o fattori di sicurezza, vita a fatica, oltre a un elenco chiaro di modifiche, per esempio ingrossare una piastra, aggiungere un irrigidimento, ridimensionare bulloni o saldature, applicabile nel BIM nella stessa settimana.

    Nella pratica quotidiana non esiste una sincronizzazione a un clic tra BIM e FEA. Il modello si esporta per l’analisi, si esegue il calcolo, si ottengono risultati leggibili e una breve lista di modifiche progettuali, quindi le correzioni si applicano nel BIM. L’obiettivo resta velocità, chiarezza e output su cui agire subito.

    Perché la verifica secondo le norme è parte del processo

    Ponti, serbatoi d’acqua, gallerie, strutture interrate e parcheggi sono disciplinati da norme per un motivo: non basta affermare che una struttura “sembra resistente”. Approvatori e assicuratori chiedono prove: quali carichi sono stati assunti, quali combinazioni verificate, quali criteri applicati, cosa è risultato conforme e cosa no. Verificare presto costa meno che correggere tardi. Individuare una piastra troppo sottile o un elemento instabile prima della fabbricazione è più economico e più sicuro che riparare in cantiere con i tempi compressi. L’FEA non serve su ogni dettaglio: serve dove un cedimento sarebbe costoso o rischioso, o dove le norme impongono una verifica formale.

    Gli output FEA da concordare con team BIM e project manager

    Per rendere i risultati dell’FEA utilizzabili e rapidi da implementare, le due parti dovrebbero allinearsi su quattro punti:

    1. Norme e criteri di superamento. Nominare i codici in gioco e definire subito cosa significa “superare la verifica”: ad esempio coefficiente di utilizzazione ≤ 1.0, freccia entro i limiti L/…, vita a fatica ≥ al valore obiettivo.
    2. Pianificazione della finestra FEA. Quando avviene, quanto dura, quale budget, chi la conduce.
    3. Deliverable. Un report conciso che elenchi carichi e combinazioni verificati, risultati FEA (tensioni, frecce, coefficienti di utilizzazione o fattori di sicurezza, vita a fatica), esito per ciascuna combinazione e una lista prioritizzata di modifiche: ingrossare la piastra in B3, aggiungere un irrigidimento in J4, ridimensionare i bulloni M20.
    4. Test di azionabilità. Se il team non riesce ad applicare le modifiche in BIM a partire dal report, l’output non è sufficiente.

    SDC Verifier nella fase di verifica: formati, controlli e integrazioni

    Molti progetti non condividono un’unica piattaforma CAE tra tutti i partner: serve quindi uno strumento focalizzato sulla verifica. SDC Verifier occupa esattamente questo passaggio: importa modelli o mesh dai formati FEA/CAD più diffusi (Nastran, Abaqus .inp, ANSYS .cdb, UNV, STEP/IGES/Parasolid/STL), automatizza le verifiche tipiche del lavoro a prevalenza d’acciaio (resistenza a ULS/SLS, instabilità, fatica, bulloni, saldature) e vincola i risultati alle norme selezionate. Carichi e combinazioni sono tracciati, così da verificare esattamente ciò che il piano prevede. Il report è pensato per i revisori, con tabelle e grafici che richiamano i punti normativi specifici applicati, per rendere la logica più agevole da seguire e l’approvazione più rapida.

    Dimostrato il flusso, si trasforma in un template riutilizzabile su progetti simili. Se partner o team usano già Ansys, Femap o Simcenter, SDC Verifier si integra con queste piattaforme. Non si collega invece direttamente ai tool di authoring BIM: i modelli si importano e si configurano per la verifica, quindi le decisioni tornano nel BIM come modifiche controllate.

    Benefici concreti e organizzazione per i prossimi progetti

    Cosa porta l’FEA, in termini pratici: individuazione precoce dei punti deboli; impiego di materiale più contenuto, rinforzando solo dove necessario; revisioni più rapide, perché i report parlano il linguaggio delle norme; ripetibilità, con template che rendono il secondo e il terzo progetto più veloci del primo.

    Sul piano organizzativo valgono alcune regole operative. Fissare una regola di passaggio, stabilendo a quale maturità BIM attivare l’FEA, per esempio quando elementi principali e materiali sono definiti. Pubblicare un unico catalogo di carichi e combinazioni con versionamento, così che l’analisi non si basi su supposizioni. Creare un template di verifica per la norma principale e per un tipico nodo o piastra, provarlo una volta e riutilizzarlo. Concordare in anticipo con i revisori il formato di report che accetteranno: un riepilogo conciso degli esiti e una breve lista delle modifiche richieste.

    Il BIM mantiene l’allineamento, CAE e FEA forniscono la prova. La verifica e il reporting secondo norme, con software come SDC Verifier, trasformano quella prova in una routine ripetibile che fa risparmiare tempo, riduce il rework e rende le approvazioni meno conflittuali: dal modello coordinato a un progetto costruibile, senza mettere a rischio i tempi.

  • Valutazione delle tensioni nei trefoli post-tensionati mediante rumore magnetico di Barkhausen

    Tra 500 e 700 MPa la risposta magnetica di un trefolo da post-tensione sottoposto a trazione inverte la propria tendenza. Il dato, che arriva dalla seconda fase di una campagna sperimentale su cavi post-tesi, disegna il limite principale della tecnica: la relazione tra rumore magnetico di Barkhausen e tensione meccanica non è lineare su tutto l’intervallo di sollecitazione d’interesse, e lo stesso valore di rumore può descrivere sollecitazioni distinte.

    Lo studio è stato presentato da Isabella Mazzatura a FABRE 2026 e sviluppato con l’Università di Padova, S&T&T e Boviar. L’obiettivo è verificare su base sperimentale se le proprietà magnetiche dell’acciaio consentano di stimare le tensioni agenti nei trefoli dei cavi post-tesi senza dover necessariamente ricorrere a prove distruttive. Per le opere esistenti in calcestruzzo precompresso non è un dettaglio: il livello di sollecitazione effettivo dei trefoli entra direttamente nell’analisi del comportamento strutturale e nella valutazione delle condizioni di sicurezza. La relazione porta le firme di Flora Faleschini, Francesca Mattei, Isabella Mazzatura, Anna Pierobon, Carlo Pellegrino, Stefano Tirelli e Filippo Bovio.

    Due fasi di prova tra estensimetri e rumore magnetico

    La prima serie di sperimentazioni, svolta a Padova, ha caricato un trefolo a differenti livelli di tensione, acquisendo il segnale nelle condizioni iniziali e ai successivi incrementi di carico. Ogni misura è stata raccolta su 30 secondi, con il valore medio calcolato su quell’intervallo assunto come grandezza rappresentativa; i parametri di magnetizzazione sono stati scelti tra le configurazioni ricorrenti nella letteratura per acciai di questo tipo. In parallelo, gli estensimetri hanno fornito il termine di confronto per deformazioni e tensioni applicate.

    La correlazione tra rumore e tensione applicata risulta buona, primo indizio positivo sulla sensibilità del metodo. La ricercatrice ha peraltro precisato che il numero di misure resta limitato e non consente conclusioni definitive sull’affidabilità. In questa fase l’inversione di tendenza documentata in altri studi non è comparsa: i livelli di tensione non avevano superato gli 800 MPa circa.

    Un’altra variabile indagata è stata la posizione del punto di misura lungo il trefolo, per capire se la distanza dalla macchina di prova pesi sui risultati. Le differenze tra le zone analizzate non sono risultate particolarmente significative, sebbene le acquisizioni in prossimità della macchina presentino una possibile maggiore variabilità, da verificare con prove dedicate.

    Acquisizioni da 100 secondi e inversione tra 500 e 700 MPa

    La seconda fase nasce per estendere l’intervallo di sollecitazione indagato e cercare sul campo l’inversione segnalata dalla letteratura. Le nuove prove di trazione a carichi più elevati, sempre accompagnate da misure estensimetriche, l’hanno individuata per tensioni comprese indicativamente tra 500 e 700 MPa, in accordo qualitativo con i precedenti sperimentali.

    È cambiata anche la procedura di misura. Posizionare il sistema di acquisizione e l’operatore richiedeva tempi più lunghi per ottenere un segnale sufficientemente stabile: l’intervallo per la determinazione del valore medio è passato da 30 a 100 secondi. La modifica ha aumentato le deviazioni standard delle misure, indizio del fatto che anche le condizioni operative possono incidere sulla dispersione dei risultati. Il cambio di tendenza è emerso dal confronto tra il rumore e le tensioni nominali, stimate anche con gli estensimetri; la variabilità delle acquisizioni è stata rappresentata attraverso le corrispondenti deviazioni standard.

    Il meccanismo fisico dietro il segnale

    Il rumore di Barkhausen si manifesta nei materiali ferromagnetici sottoposti a un campo magnetico variabile. Quando la magnetizzazione macroscopica è quasi nulla, i domini magnetici hanno orientazioni tra loro diverse e i rispettivi contributi si compensano; applicando un campo esterno, i domini tendono a allinearsi progressivamente con esso. Il processo non è però continuo: le pareti dei domini si muovono a scatti, per l’interazione con le discontinuità e i difetti della microstruttura. Ogni scatto produce una variazione improvvisa, rilevabile con un opportuno sistema di misura.

    Contano, ai fini della diagnostica strutturale, la sensibilità del fenomeno allo stato tensionale. Le sollecitazioni meccaniche modificano il comportamento magnetico dell’acciaio e con esso le modalità della magnetizzazione. Negli acciai a magnetostrizione positiva oggetto dello studio, la trazione favorisce l’orientamento della magnetizzazione lungo la direzione della tensione applicata; in certe condizioni ciò facilita la risposta magnetica del materiale e modifica l’intensità misurata. Le compressioni determinano invece effetti differenti sull’orientamento dei domini. Correlare queste variazioni alla tensione è il presupposto dell’intera metodologia.

    Quando lo stesso segnale racconta due tensioni diverse

    La tecnica ha già un passato sperimentale su trefoli provenienti da infrastrutture in esercizio. Studi su elementi estratti da viadotti mostrano che, superata una certa soglia di sollecitazione, l’andamento del rumore al crescere della tensione può invertirsi, con una risposta non monotona: a parità di livello di rumore magnetico possono così corrispondere stati tensionali differenti. L’ipotesi di una relazione lineare e univoca tra segnale e tensione non può quindi reggere da sola.

    A complicare il quadro intervengono i fattori estranei alla sollecitazione. La risposta magnetica dipende dai processi di produzione dell’acciaio, dalle caratteristiche microstrutturali, dallo stato del reticolo cristallino superficiale e dalle condizioni della superficie analizzata. Anche impurità, ossidazione, corrosione e vaiolatura (pitting) influiscono sul segnale, introducendo variabilità da tenere in conto nella definizione e nella calibrazione dei protocolli sperimentali.

    Dal laboratorio alle opere: calibrazione e prossime verifiche

    Sul piano applicativo la soglia tra 500 e 700 MPa pesa più del valore numerico in sé: impone procedure di calibrazione capaci di interpretare le misure lungo tutto l’intervallo di tensioni d’interesse. La sola intensità del rumore di Barkhausen, senza informazioni aggiuntive sulle caratteristiche del materiale e sulle condizioni di sollecitazione, potrebbe non bastare a risalire in modo univoco allo stato tensionale del trefolo. Un protocollo affidabile richiederà approfondimenti sia sperimentali sia interpretativi.

    Le campagne di prova in programma valuteranno l’influenza di ossidazione e corrosione sulla qualità del segnale, un aspetto decisivo per le infrastrutture esistenti, dove il degrado altera le caratteristiche superficiali e potenzialmente la risposta magnetica. Seguono due fronti: la geometria del trefolo, costituito da fili avvolti elicoidalmente, una configurazione che può condizionare le condizioni di magnetizzazione e la rappresentatività delle acquisizioni; e i processi di produzione dell’acciaio, responsabili di differenze microstrutturali e di proprietà magnetiche. L’obiettivo è stabilire quanto ciascun parametro contribuisce alla variabilità del segnale e quali condizioni servono per misure affidabili e riproducibili.

    Il passaggio dal laboratorio alle infrastrutture resta, per ora, da compiere. Alla validazione compiuta per la determinazione quantitativa delle tensioni nei trefoli post-tesi dovrà accompagnarsi la caratterizzazione di degrado, geometria e filiera produttiva: da lì dipenderà l’ingresso di questa tecnica tra gli strumenti diagnostici per i sistemi di precompressione e, più in generale, per la conoscenza delle condizioni di conservazione delle opere esistenti.

  • Diffrattometria a raggi X per la misurazione della tensione residua nei trefoli corrosi di ponti esistenti

    Un errore relativo dell’ordine del 13%, stabile a prescindere dal livello di corrosione dei campioni: su questi numeri si regge la verifica di affidabilità della diffrattometria a raggi X (XRD, X-Ray Diffraction) come tecnica di indagine non distruttiva per la stima della tensione residua nei trefoli di precompressione. La campagna sperimentale, sviluppata nell’ambito del progetto PRIN 2022 da Politecnico di Milano, Università di Pisa e Università di Padova, è stata presentata da Carlo Pettorusso al terzo convegno FABRE 2026, che ha riunito ricerca, istituzioni e gestori intorno alla gestione di ponti, viadotti e gallerie. Le prove hanno riguardato trefoli corrosi in camera a nebbia salina e caricati tra 400 e 1.200 MPa.

    Perché conta sapere quanta precompressione è rimasta

    Nelle opere precompresse in esercizio la corrosione dei trefoli è tra i fenomeni di degrado più delicati da presidiare. Vuoti, infiltrazioni d’acqua e umidità favoriscono l’innesco di processi corrosivi che riducono progressivamente le caratteristiche meccaniche degli elementi e l’efficacia della precompressione, con ripercussioni su durabilità e capacità resistente.

    Da qui la domanda operativa: dopo l’insorgere del degrado, quanta tensione resta effettivamente nei trefoli? La risposta orienta le decisioni su manutenzione, monitoraggio e riabilitazione strutturale, ed è il terreno su cui si è concentrata la ricerca presentata a FABRE.

    Diffrattometria a raggi X: la misura senza rilasciare il trefolo

    Le strade per risalire allo stato tensionale residuo dei sistemi di precompressione non mancano: rilascio tensionale applicato al calcestruzzo, prove con martinetti piatti, diffrazione di raggi X. Quest’ultima si distingue per un dettaglio sostanziale in ottica diagnostica: le informazioni si estraggono direttamente dal metallo del trefolo, senza tagliare o rilasciare uno dei fili che lo compongono. Il principio poggia sulla misura delle variazioni di distanza tra i piani cristallini del materiale, che mediante opportune correlazioni con le deformazioni elastiche consentono di risalire allo stato tensionale. Il risultato è una lettura locale delle tensioni nell’acciaio, ottenuta senza ricorrere a prove distruttive.

    L’applicazione alle opere esistenti porta con sé però nodi concreti, legati alle condizioni superficiali degli elementi, alla preparazione delle zone di misura e all’interpretazione dei dati. Restava inoltre da verificare quanto lo stato di degrado influenzi l’accuratezza della tecnica, considerando che i prodotti di corrosione presenti sulla superficie potrebbero interferire con la misura.

    Tre scale di prova, dal singolo filo alla trave in scala reale

    Il programma sperimentale del PRIN 2022 procede per gradazioni. Il primo livello riguarda il materiale, con prove sui singoli fili metallici; il secondo sale ai trefoli completi; il terzo arriva alle travi in scala reale. L’impostazione consente di attraversare il problema a scale diverse, dal comportamento del materiale fino alle condizioni rappresentative delle applicazioni strutturali. L’intervento di Pettorusso si è soffermato sulla fascia intermedia: trefoli sottoposti a differenti livelli di corrosione, per capire se l’intensità del degrado sposti in misura significativa l’affidabilità delle misurazioni.

    Il protocollo: nebbia salina, decapaggio, cinque livelli di carico

    Per riprodurre degradi di entità crescente, i campioni hanno subito una corrosione accelerata in camera a nebbia salina, con quattro periodi di esposizione pari a 10, 20, 29 e 37 giorni. Ogni trefolo è stato successivamente caricato, decapato chimicamente per eliminare i prodotti di ossidazione e infine misurato mediante diffrattometria. Le tensioni applicate coprono cinque livelli, compresi tra 400 e 1.200 MPa.

    L’impostazione del confronto è diretta: in ascissa la tensione applicata, in ordinata quella determinata con la tecnica XRD. La bisettrice rappresenta la condizione ideale in cui le due grandezze coincidono, e gli scostamenti da essa quantificano l’accuratezza. L’analisi ha distinto in ogni caso l’influenza del livello tensionale da quella dello stato di corrosione, per separare i possibili responsabili della dispersione sperimentale.

    Errore del 13% e nessuna correlazione con la corrosione

    I dati disegnano un comportamento complessivamente incoraggiante, con differenze legate al livello di carico. Per tensioni pari o superiori a circa 800 MPa la tecnica sottostima lievemente il valore effettivo; al di sotto cresce la dispersione delle letture. L’esito più significativo riguarda però la corrosione: non è emersa una correlazione scientificamente evidente tra lo stato di degrado dei trefoli e l’errore di misura, e la dispersione osservata non risulta riconducibile ai diversi periodi di esposizione in camera a nebbia salina.

    Esito della campagna Valore o osservazione
    Errore relativo complessivo nell’ordine del 13%
    Tensioni pari o superiori a circa 800 MPa lieve sottostima del valore effettivo
    Tensioni inferiori maggiore dispersione delle misure
    Correlazione tra corrosione e accuratezza non emersa

    La correzione di Morelli del 2021

    La campagna ha testato anche la formulazione proposta da Morelli nel 2021, che tiene conto del livello tensionale dell’elemento. L’applicazione della correzione avvicina alcuni valori misurati a quelli attesi, senza però ridurre in modo sostanziale l’errore relativo complessivo, che resta nell’ordine del 13%. Neanche dopo la correzione emerge una dipendenza sistematica della dispersione dai diversi stati di corrosione indotti sperimentalmente. Il riscontro pratico è rilevante: una volta adeguatamente preparata la superficie, un precedente processo corrosivo non determina necessariamente una perdita significativa di accuratezza. Le conclusioni valgono comunque per le condizioni di prova considerate e per i livelli di degrado riprodotti in laboratorio.

    Il decapaggio come passaggio obbligato

    La presenza dei prodotti di corrosione blocca di fatto l’esecuzione della misura: sui trefoli ossidati la lettura non risulta possibile senza una rimozione preventiva. Il trattamento chimico con decapante si è dimostrato efficace nel rendere nuovamente accessibile la superficie metallica, e la sua esecuzione entra a pieno titolo nella procedura, senza poter essere considerato un dettaglio accessorio.

    Per le opere esistenti la conseguenza è immediata: non bastano strumenti adeguati, servono procedure operative capaci di riportare la superficie nelle condizioni idonee alla lettura. Il fatto che risultati affidabili si ottengano anche su trefoli già corrosi favorisce lo sviluppo della metodologia, restando da approfondire gli effetti della preparazione superficiale e le modalità di applicazione sul campo.

    Dal laboratorio ai ponti in esercizio

    La diffrattometria restituisce informazioni locali sullo stato tensionale del materiale. La loro interpretazione a livello di trefolo e di elemento strutturale esige una conoscenza adeguata delle condizioni di esercizio e del comportamento del sistema di precompressione. Attenzione va rivolta anche alla maggiore dispersione alle basse tensioni: nei ponti precompressi, valori sensibilmente inferiori a quelli attesi possono segnalare una criticità da approfondire con ulteriori valutazioni strutturali, e proprio in quell’intervallo la tecnica mostra maggiore incertezza.

    Il trasferimento in cantiere passa da tre verifiche ancora da condurre: ripetibilità delle misure nelle condizioni operative, efficacia delle procedure di preparazione superficiale, rappresentatività delle letture rispetto allo stato tensionale complessivo del trefolo.

    Per la diagnostica delle strutture precompresse è un tassello concreto: una misura locale, non invasiva, che in ambiente controllato regge anche su materiale degradato. Il salto di scala verso le opere in esercizio resta il compito della prossima fase di ricerca.

  • Ancoraggi post-installati in muratura fessurata: requisiti di progettazione e linee guida

    Cinque prove per modalità di rottura nella muratura, ridotte a tre quando l’unico meccanismo possibile è la rottura dell’acciaio: è il campione minimo che la norma di prova ASTM C1892 richiede per determinare la resistenza degli ancoraggi, dalla quale il progetto risale ai valori di calcolo applicando il 65% del carico medio di rottura e il fattore Φ del meccanismo corrispondente. Una prassi interamente sperimentale che fotografa il punto fermo del quadro normativo americano: per gli ancoraggi post-installati in muratura lo standard TMS 402 non prevede verifiche di tipo analitico. Nel cls la situazione è opposta, con il capitolo 17 di ACI 318-19 che da tempo codifica modelli di calcolo calibrati, incluso l’effetto della fessurazione del supporto. Con i criteri di accettazione ICC-ES aggiornati nel 2021 e nel 2023, che inducono i produttori a qualificare e pubblicare dati di resistenza anche su muratura fessurata, soprattutto nelle zone ad alta sismicità, si sono stabilizzate due metodologie di dimensionamento distinte che il progettista deve saper tenere separate.

    Muratura: TMS 402 non prevede verifiche analitiche per i post-installati

    Il capitolo 21 dell’IBC 2024 (sezioni 2107 e 2108) e lo standard di riferimento TMS 402-22, Building Code Requirements and Specification for Masonry Structures, non contengono requisiti di calcolo per gli ancoraggi adesivi e meccanici post-installati. Le sezioni che li riguardano, la 8.1.4.2 del capitolo 8 (verifica alle tensioni ammissibili) e la 9.1.6.2 del capitolo 9 (verifica a resistenza), si applicano agli ancoraggi “inglobati nel getto di riempimento” (grout) e richiedono prove sperimentali per stabilire i carichi ammissibili o le resistenze nominali.

    Il commentario riconosce la molteplicità di configurazioni disponibili sul mercato e rimanda alla letteratura pubblicata dai produttori per le indicazioni di progetto. La sezione 9.1.6.3, dedicata alle resistenze nominali determinate per calcolo per i bulloni ad attacco testato e a barra piegata, resta invece confinata agli ancoraggi gettati in opera. Da qui la filiera ASTM C1892: prove fino a rottura con il minimo di cinque esemplari per modalità di rottura, e resistenze di progetto pari al 65% del carico medio con il fattore Φ associato.

    Report di valutazione e criteri AC01 e AC58: il percorso verso il codice

    In assenza di disposizioni di calcolo, la conformità al codice per i sistemi post-installati in muratura passa spesso per i report di valutazione di prodotto, ammessi dall’IBC 2024 alla sezione 104.2.3.6.1 nell’ambito delle disposizioni sui materiali alternativi della sezione 104.2.3. Li emettono organismi accreditati secondo ISO 17065, come ICC Evaluation Service e i Uniform Evaluation Services di IAPMO, sulla base di criteri di accettazione verificati prima della pubblicazione. La costruzione di un criterio nuovo parte da una domanda allo staff tecnico di ICC-ES, prosegue con la stesura condivisa con richiedente e parti interessate e si chiude con la revisione dell’Evaluation Committee, composto da building officials, che gestisce un processo formale con commenti pubblici e audizioni prima dell’approvazione finale.

    I criteri vigenti sono AC01 (24), seconda edizione, per i sistemi meccanici, e AC58 (24), seconda edizione, per gli adesivi. Entrambi coprono laterizi pieni e cavi e murature in blocchi cavi di cls con getto di riempimento integrale, parziale o assente, nello stato fessurato e non fessurato; le disposizioni di dimensionamento a resistenza sono derivate in misura sostanziale dal capitolo 17 di ACI 318-19, con eliminazioni, modifiche e integrazioni specifiche per la muratura. TMS 402-22 non richiama questi criteri, né le versioni precedenti, nelle proprie disposizioni o nel commentario.

    Ancoraggi nel cls: la metodologia codificata da ACI 318-19

    Il capitolo 19 dell’IBC 2024 (sezione 1901.3) e ACI 318-19, Building Code Requirements for Structural Concrete, riconoscono direttamente i sistemi meccanici a espansione, undercut e a vite e quelli adesivi. La qualifica avviene secondo ACI 355.2 per i meccanici e ACI 355.4 per gli adesivi, con dati di prova verificati da organismi indipendenti secondo i criteri AC 193 e AC 308 e rilascio del report di valutazione ai prodotti conformi. L’impostazione, formalizzata dall’ACI nel 2002, distingue da subito i supporti fessurati da quelli non fessurati.

    La sezione 17.5.1.2 impone che le resistenze nominali si fondino su modelli le cui previsioni concordano in modo sostanziale con i risultati di prove sistematiche e che, per le resistenze legate al cls, l’influenza della fessurazione sia presa in conto. Il tema entra nei calcoli con la resistenza di breakout di base di un ancoraggio singolo a trazione (17.6.2.2.1), dove il coefficiente \(k_c\) vale 24 per gli ancoraggi gettati in opera e 17 per i post-installati; il commentario precisa che \(k_c\) deriva da un’ampia base di prove su cls non fessurato al frattile del 5%.

    La sezione 17.10.3 richiede la qualifica con le prove cicliche simulate sismiche di ACI 355.2 e ACI 355.4 per gli ancoraggi post-installati nelle strutture assegnate alle categorie sismiche SDC C, D, E o F, mentre la sezione 17.10.5.4 fissa il principio: il cls si assume fessurato, salvo dimostrazione che resti non fessurato. Stabilire se le condizioni fessurate siano applicabili è compito del progettista, che può assumerle conservativamente in luogo della verifica puntuale delle singole posizioni. Per le strutture in SDC A o B, dove la fessurazione ai livelli di servizio risulta esclusa, valgono le disposizioni per cls non fessurato.

    Muratura fessurata: i coefficienti introdotti da AC58 e AC01

    TMS 402-22 non richiede né uno stato fessurato né un fattore di sovrarezza del sistema per l’ancoraggio in muratura, gettato in opera o post-installato, e non distingue gli stati fessurato e non fessurato nelle prove e nei calcoli per la resistenza nominale. La svolta arriva dalla filiera dei criteri di accettazione: nel 2019 il settore muratorio ha esaminato l’impatto di una fessura sulle prestazioni complessive dell’ancoraggio, e una revisione sostanziale di AC58 ha ottenuto l’approvazione dell’Evaluation Committee introducendo protocolli di prova su muratura fessurata per gli adesivi. Nel 2021 provvedimenti analoghi sono entrati in AC01 per i meccanici a coppia e a controllo di spostamento, undercut e a vite, con date di conformità fissate al 15 aprile 2023 per AC58 e al 15 agosto 2026 per AC01. Per i produttori, la certificazione tramite report di valutazione passa ormai per le prove previste dai criteri aggiornati, che incorporano i requisiti di dimensionamento a resistenza su muratura fessurata.

    Nella seconda edizione di AC58 l’influenza calcolativa della muratura fessurata compare per la prima volta nella resistenza di breakout di base di un ancoraggio singolo a trazione, \(N_{b,m}\), ricavata dalla relazione 17.6.2.2.1 di ACI 318-19 in forma modificata. Il fattore di efficacia per il breakout nella muratura, \(k_m = 12\), incorpora il fattore di riduzione \(\alpha_{\text{masonry}}\), pari a 0,70, applicato al coefficiente \(k_c = 17\) valevole per i post-installati nel cls.

    Le condizioni di applicazione ricalcano quelle del cls: il dimensionamento per stato fessurato è richiesto quando la struttura è assegnata a SDC C, D, E o F, oppure quando l’analisi strutturale indica una possibile fessurazione ai livelli di servizio, inclusi gli effetti del vento e delle azioni sismiche nella posizione dell’ancoraggio. La valutazione spetta al progettista, che può assumere conservativamente la muratura fessurata senza analisi dedicata; lo stato non fessurato resta utilizzabile se giustificato analiticamente.

    ASD o LRFD: quattro strade per la verifica

    TMS 402-22 ammette sia la verifica alle tensioni ammissibili (ASD, capitolo 8) sia il dimensionamento a resistenza (LRFD, capitolo 9), e le opzioni per gli ancoraggi post-installati sono quattro. La prima segue il capitolo 8 e utilizza i carichi ammissibili a trazione e taglio pubblicati dal produttore, ricavati da prove ASTM C1892 su muratura non fessurata con applicazione di un fattore di sicurezza pari a 5. L’adozione, nel giugno 2026, del criterio ICC-ES AC585, Acceptance Criteria for Mechanical Anchors in Uncracked Masonry Construction, continua a consentire la pubblicazione di dati ASD per muratura non fessurata per gli ancoraggi meccanici, coerenti con TMS 402 e IBC e con la versione storica di AC01.

    La seconda è una via ASD alternativa: ai valori LRFD pubblicati, fessurati o non fessurati, si applica il fattore di conversione α, media pesata dei fattori di carico della combinazione dominante; in una condizione di solo vento, ad esempio, vale 1,67, corrispondente a 1/0,60. La terza replica il capitolo 9 in LRFD, con resistenze di progetto derivanti dal 65% dei carichi medi di rottura ASTM C1892 e dal fattore Φ del meccanismo. La quarta è un LRFD alternativo che poggia interamente sui dati del report di valutazione conforme ai criteri AC01 o AC58 rivisti, validi per entrambi gli stati della muratura.

    Molti report pubblicano già valori di dimensionamento a resistenza, ricavati secondo i criteri di accettazione, per muratura fessurata e non fessurata. Chi opera in ASD può convertire i valori LRFD con α oppure attingere, dove disponibile, ai dati ASD per muratura non fessurata: dopo l’adozione di AC585 alcuni produttori li hanno inseriti nei propri report.

    Limitazioni applicative da presidiare in fase di specifica

    La specifica va preceduta dalla lettura del report di valutazione, che raccoglie le condizioni d’uso del prodotto: resistenza della muratura, orientamento di installazione, condizioni di carico, requisiti di ispezione e obbligo di seguire le istruzioni di montaggio del produttore. Alcune restrizioni ricorrono con frequenza.

    La resistenza a compressione dei blocchi provati dipende dal tipo di ancoraggio: per la muratura a bassa resistenza il minimo si colloca tra 1.500 e 2.000 psi, per quella ad alta resistenza, riservata ai blocchi con getto integrale, la soglia è di 5.000 psi. Per i laterizi la resistenza dell’unità è determinata secondo ASTM C67 e serve alla normalizzazione e alla rendicontazione dei risultati. Gli adesivi richiedono ispezione speciale continua se installati in posizione inclinata orizzontale e sollecitati a trazione sostenuta, mentre le installazioni a extradosso non sono ammesse; sotto azione sismica l’inserimento nelle zone di cerniera plastica è vietato.

    Il montaggio deve rispettare le istruzioni stampate del produttore (MPII): nei supporti cavi, ad esempio, il martello perforatore va impostato in sola rotazione, escludendo la modalità rotazione più percussione. I sistemi non sono valutati per fatica o carichi d’urto, in assenza di un criterio di accettazione approvato, e non possono sorreggere direttamente costruzioni con requisito di resistenza al fuoco. L’installazione nei giunti di testata cavi è vietata nelle murature senza getto o con getto parziale e nelle murature con getto integrale realizzate con blocchi chiusi in testata; è consentita solo nei giunti di testata di murature con getto integrale e blocchi aperti. Per gli adesivi nel laterizio sono infine richiesti tubi a rete (screen tubes).

    Ispezioni speciali: cosa viene controllato in cantiere

    I requisiti di ispezione speciale variano, ma il riferimento comune sono le sezioni 1704 e 1705 dell’IBC e la tabella 4 di TMS 602, con ispezioni periodiche o continue; quelle continue sono obbligatorie per gli ancoraggi adesivi inclinati orizzontalmente e dimensionati per trazione sostenuta. Per la prima installazione di ciascun tipo e dimensione di ancoraggio è previsto un ispettore speciale, chiamato a verificare:

    • tipo e dimensioni dell’ancoraggio;
    • tipo di muratura, resistenza a compressione e spessore;
    • identificazione dell’adesivo e data di scadenza;
    • metodo di foratura con martello perforatore, diametro della punta e conformità ad ANSI B212.15-1994;
    • dimensioni dei fori e procedure di pulizia;
    • installazione al di fuori dei giunti di testata cavi;
    • interasse, distanze dal bordo e di estremità;
    • profondità di incastro;
    • coppia di serraggio;
    • aderenza alle istruzioni stampate del produttore.

    La prassi per l’ancoraggio post-installato in muratura, fessurata o non fessurata, procede su binari propri rispetto al cls: categoria sismica, livelli di carico di servizio e analisi locale stabiliscono lo stato della muratura da assumere, mentre i valori di progetto provengono dai report di valutazione o dalle prove ASTM C1892. Riconoscere limitazioni e requisiti di ispezione è la condizione per un’installazione corretta e per prestazioni del prodotto adeguate.