Caratteristiche e meccanismi di degrado degli appoggi elastomerici nei ponti

Bridges and viaducts are critical components of infrastructure systems, ensuring networks continuity and the functionality of road and railway systems. In these structures, bearing devices play a fundamental role, as they transfer loads from the superstructure to the substructure and accommodate the displacements and rotations induced during the service conditions. Among the different type of device, the elastomeric bearings are widely adopted due to their ability to combine adequate vertical stiffness and horizontal shear deformability. However, these devices are subject over time to ageing and degradation phenomena that may compromise their functionality and the overall safety of the structure. Appropriate design choices, together with systematic inspection and maintenance activities, are therefore essential to ensure the long-term performance and reliability of bearings throughout the entire service life of the structure. In recent years, standards and codes have introduced essential criteria for the design, performance requirements, geometric tolerances, inspection, maintenance and replaceability of bearings, making these components a key element of life-cycle management. This thesis investigates, through an extensive literature review, the main degradation mechanisms affecting simple and laminated elastomeric bearings. In addition, the thesis outlines the relevant standards and codes associated with these devices and their evolution over time, as well as the procedures for inspection and assessment necessary to ensure the correct behavior of the devices during the service life of the structure. Furthermore, the thesis addresses the replacement of deteriorated bearings, a critical phase when ageing and degradation no longer allow the devices to meet their intended design performance. The critical discussion allows the identification of the key aspects to be considered throughout the service life of elastomeric bearings, analysing the main causes of degradation, the resulting effects on mechanical properties, and the implications for device functionality. The discussion highlights the importance of adopting appropriate design strategies and structured inspection and maintenance procedures to ensure the long-term performance and reliability of these components.

Le strutture critiche dei sistemi infrastrutturali, come ponti e viadotti, costituiscono elementi fondamentali per la continuità dei collegamenti e la funzionalità della rete viaria e ferroviaria. Per queste opere, i dispositivi di appoggio svolgono un ruolo essenziale, in quanto garantiscono il trasferimento delle azioni dalla sovrastruttura alla sottostruttura e consentono gli spostamenti e le rotazioni derivanti dai carichi in esercizio. Tra le diverse tipologie disponibili, gli appoggi elastomerici rappresentano una soluzione attualmente largamente adottata per la loro capacità di combinare adeguata rigidezza in direzione verticale e deformabilità a taglio in direzione orizzontale. Tali dispositivi sono tuttavia soggetti a fenomeni di invecchiamento e degrado che possono compromettere nel tempo la funzionalità e la sicurezza dell’intera struttura. Pertanto, adeguate scelte progettuali, unitamente ad attività di ispezione e manutenzione, risultano indispensabili per garantire la sicurezza e le prestazioni dei dispostivi durante l’intera vita di servizio della struttura. In questo ambito, negli ultimi anni c’è stato uno sviluppo normativo essenziale, che ha introdotto criteri di progettazione, requisiti prestazionali, tolleranze e prescrizioni relative ad attività ispettive e di manutenzione degli appoggi, anche in relazione alla loro sostituibilità, rendendo tali dispositivi parte integrante della gestione dell’opera nel suo ciclo di vita. La tesi si propone di esaminare, anche attraverso una approfondita ricerca bibliografica, i principali meccanismi di degrado che interessano gli appoggi elastomerici semplici e armati. Si descrivono inoltre i principali aspetti normativi e la loro evoluzione nel tempo e le procedure di ispezione e controllo da adottare al fine di garantire il corretto funzionamento dei dispositivi durante la vita dell’opera. Viene infine affrontato il tema della sostituzione degli appoggi, fase cruciale quando le condizioni di degrado e invecchiamento risultano tali da non assicurare più le prestazioni previste in fase di progetto. La discussione critica delle informazioni presentate consente quindi di inquadrare gli aspetti critici da considerare durante la vita di servizio degli appoggi, analizzando le principali cause di degrado e gli effetti sulle proprietà meccaniche e le implicazioni sulla funzionalità dei dispositivi, evidenziando l’importanza di adottare strategie progettuali e procedure di ispezione e gestione atte a garantirne il corretto comportamento nel tempo.