Influence of corrosion on the safety of a steel bridge

Corrosion as a phenomenon is the gradual destruction of materials, mainly metals, affected by a chemical or an electrochemical reaction between them and the environment in which they are present. Elements subjected to corrosion are sensitive to the loss of mass and reduction of mechanical properties. If not treated carefully, prevented or controlled, corrosion implicitly affects the structural integrity of the structure. Premature failure of bridges due to corrosion may result in collateral damage, human injury and loss of life. This study is dedicated to the Gerola Bridge, a structure that has surpassed a hundred years of service and is affected significantly by corrosion. Initially, different modelling techniques are used to define the models that describes in the best manner the real behavior of the structure, which subsequently are validated by the results from the experimental tests. Then, the actual load carrying capacity of the bridge is assessed by using the current norms in law. Finally, the influence of corrosion on the safety at ultimate and serviceability limit states is investigated by assuming different corrosion scenarios. It is concluded that the bridge does not satisfy safety conditions described by the current legislation, even when the structure is intact. Thus, the presence of corrosion aggravates the situation even more. The outcome of this research can help engineers engaged in bridge design for the assessment of corrosion affected steel bridges.

Il fenomeno della corrosione porta ad una perdita graduale della resistenza dei materiali ed è presente principalmente nei metalli. Essa è innescata da una reazione chimica o elettrochimica tra il metallo e l'ambiente in cui è presente. Gli elementi soggetti a corrosione sono sensibili alla perdita della massa e alla riduzione delle proprietà meccaniche. Se non trattata con cura, prevenuta o controllata, la corrosione influisce implicitamente sull'integrità strutturale. Il danneggiamento prematuro dei ponti a causa della corrosione può provocare danni collaterali, lesioni umane e crolli strutturali. Lo studio presentato nella tesi è incentrato sul ponte sul pò della Gerola, una struttura che ha superato cento anni di servizio e che è pesantemente influenzata dalla corrosione. Inizialmente, si sono utilizzate differenti tecniche di modellizzazione per definire i modelli che descrivono al meglio il comportamento reale della struttura, le quali vengono successivamente validate dai risultati delle prove sperimentali. In seguito, la capacità portante del ponte viene valutata utilizzando le norme vigenti. Infine, viene esaminata l'influenza della corrosione sulla sicurezza agli stati limite ultimi e stati limite di esercizio ipotizzando diversi scenari di corrosione. La tesi evidenzia come il ponte in esame non soddisfa le condizioni di sicurezza descritte dalla normativa vigente, anche quando la struttura è intatta. Pertanto, la presenza di elementi corrosi aggrava ulteriormente la situazione. Il risultato di questa ricerca può aiutare gli ingegneri impegnati nella progettazione di ponti di acciaio per l’attestamento dell’idoneità attaccati dalla corrosione.