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Il ciclo di vita delle struttureEfficienza nel tempo, durabilità, vita utile residua: le nuove sfide dell'engineering


Proponiamo uno stralcio dell'articolo firmato dall'ingegner Carlo Beltrami (Lombardi Ingegneria) pubblicato nella sezione Gli Specialisti del numero speciale di leStrade Febbraio 2019 "Opere Pubbliche e Manutenzione"

di Carlo Beltrami

Una delle sfide più interessanti dell’ingegneria civile contemporanea è comprendere quale sia l’effettivo termine temporale utile di ogni costruzione affinché conservi un grado di sicurezza e affidabilità ancora sufficiente. Per “vita utile rimanente” si intende un periodo di vita attesa rimanente di una struttura esistente, all’interno del quale si attende che la struttura operi con la manutenzione ordinaria. Questo tema sta quindi emergendo tra i più rilevanti per noi ingegneri civili, anche pensando agli importanti risvolti socioeconomici sia in termini di impatto indotto dalla perdita delle infrastrutture esistenti, sia in termini di nuova opportunità economica data dal loro rinnovo e/o ricostruzione, come già peraltro successo in diverse epoche della nostra storia e per diverse motivazioni.

In termini di vita operativa, le costruzioni civili esibiscono generalmente tempi assai più lunghi di quella dei sistemi industriali, veicoli di ogni tipo inclusi, e che quindi la fenomenologia del degrado e dell’obsolescenza si manifestano generalmente in tempi notevolmente superiori rispetto a questi.

(descrizione)Il degrado di un sistema strutturale è comunque il prodotto di fenomeni complessi e inoltre le diverse componenti strutturali tendono a degradarsi in modo differenziato. Conseguentemente, la rappresentazione del degrado attraverso modelli matematici rigorosi è tutt’altro che semplice. Recentemente sono stati proposti vari modelli semplificati che utilizzano un solo parametro sintetico che rappresenta l’efficienza del sistema strutturale in funzione del tempo. L’effetto del degrado è quindi rappresentato da funzioni decrescenti nel tempo con leggi esponenziali, definite curve di ciclo di vita o curve di decadimento.

Quando l’indice raggiunge il suo valore limite, la vita operativa della struttura si considera conclusa. In linea di principio, si può ritenere che detto limite sia raggiunto al termine della vita di progetto. Tuttavia, se durante la vita della struttura sono messi in atto interventi di manutenzione capaci di ristabilire il valore iniziale dell’indice, la vita operativa può essere estesa.

Teoricamente, ripetendo gli interventi di manutenzione, la vita operativa di una struttura potrebbe essere estesa all’infinito, ma occorre considerare che gli interventi di manutenzione hanno un costo (funzione ovviamente del degrado di recupero dell’indice di efficienza rispetto al valore di progetto) e quindi, con opportune analisi costi/beneficio, si possono definire strategie ottimali di gestione che altresì prevedano, oltre all’opzione di non procedere ad alcun intervento (opzione zero, quindi la demolizione) o la completa riabilitazione della struttura quando, per effetto dell’obsolescenza funzionale, il cumulo dei benefici attesi risulti inferiore ai costi cumulati.

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