2. Criteri di progetto delle ciminiere

Le ciminiere possono essere realizzate in cemento armato (costruite in sito oppure prefabbricate), in mattoni, in acciaio, in materiali plastici.
Le ciminiere realizzate in mattoni o in acciaio sono, di solito, costituite da un unico fusto che ha il doppio compito di sorreggere la struttura e di far fluire i gas all'esterno. Queste possono essere irrigidite mediante con anelli in cemento armato disposti alla base o ad intervalli regolari lungo l'altezza.
Invece nelle ciminiere in cemento armato, ma a volte anche in quelle in acciaio e in mattoni, vengono disposte una o più canne fumarie: queste hanno il compito di espellere i gas, isolando in tal modo il guscio esterno portante dagli effetti delle alte temperature e degli agenti chimici contenuti in essi. Tali canne sono collegate al guscio mediante staffe in acciaio e sono costruite in mattoni o in acciaio. L'intercapedine che si viene a creare tra il fusto della ciminiera e le canne fumarie deve essere sufficientemente ampia da poter permettere le periodiche ispezioni e gli eventuali lavori di manutenzione.
Non mancano casi in cui, all'interno della ciminiera (se questa è costituita da un'unica canna) o all'interno delle canne fumarie, vengono applicati materiali refrattari, per garantire un maggiore isolamento termico.
Nella maggioranza dei casi le ciminiere sono strutture autoportanti, il cui schema statico è ricondotto a quello di una mensola incastrata alla base. Non mancano comunque casi di ciminiere, in prevalenza in acciaio, che si appoggiano su altre strutture, come ad esempio nel caso in cui siano presenti edifici adiacenti, o che vengono sorrette mediante cavi in acciaio o, ancora, che sono sospese dall'alto. In ogni caso, in fase di progetto, è importante prevedere la realizzazione di giunti di espansione nelle zone di collegamento incastro
In generale la scelta del tipo di ciminiera e dei parametri geometrici è influenzato da considerazioni di tipo economico, e riguardanti la durata della vita della struttura stessa, oltre che, naturalmente, da questioni tecniche che non verranno affrontate in questa sede e che riguardano, ad esempio, il livello di emissione di gas nocivi, i problemi legati alle eccessive temperature che raggiungono i gas ecc.
In linea di massima si può dire che fino ad altezze di 70 ¸ 90m le ciminiera in acciaio è sempre più economica delle altre.
Per altezze fino a 150-200m la scelta si stringe alle ciminiere di acciaio sorrette con cavi oppure a ciminiere in cemento armato costruite in sito.

Figura 1.1 - Ciminiera in C.A. alta 360m a Trbovlje in Slovenia (a sinistra) e ciminiera in C.A. ad Altbach (a destra)

Per altezze superiori ai 200m si preferisce di solito costruire ciminiere in cemento armato per la loro più elevata rigidezza.

Figura 1.2 - Vista all'interno di una ciminiera in C.A. alta più di 300m (a sinistra) e fase di saldatura dell'armatura di una ciminiera in C.A. (a destra)

Non mancano comunque casi di ciminiere in acciaio di altezze più elevate, ma sicuramente queste sono penalizzate dal fatto che si rende necessario l'utilizzo di appendici aerodinamiche o di dispositivi di controllo passivo per fronteggiare le forti azioni del vento a determinate altezze.
Nelle figure che seguono vengono riportate alcune delle tipologie di ciminiere in acciaio e in cemento armato adottate più frequentemente.

Figura 1.3 - Esempi di ciminiere in cemento armato con singolo guscio

Figura 1.4 - Esempio di ciminiera in cemento armato con quattro canne di ventilazione

Figura 1.5 - Esempi di ciminiere autoportanti in acciaio

Figura 1.6 - Esempi di ciminiere in acciaio sostenute da strutture esterne