Riabilitazione di viadotti stradali in calcestruzzo precompresso

Il seguente lavoro ha come obiettivo lo studio e il confronto dei metodi di intervento adottati per la riabilitazione dei viadotti stradali in calcestruzzo armato precompresso.

Si fa riferimento ad un viadotto esistente caratterizzato da campate lunghe 40 m, schema statico di trave semplicemente appoggiata e impalcato composto da quattro travi post-tese a doppio T.

Nell’analisi si ipotizzano diversi scenari di corrosione dei cavi interni, per ciascuno dei quali si applicano dei sistemi di ripristino passivo (tessuto unidirezionale in FRP, barre al carbonio, barre in acciaio B450C, Beton Plaquè) e attivo (precompressione esterna mediante 2 o 4 cavi da 7 trefoli).

Successivamente si applica ad ognuno dei suddetti sistemi di ripristino passivo una precompressione esterna (2 o 4 cavi da 7 trefoli).

Infine si presenta il confronto dei diversi sistemi di ripristino in termini di efficienza e costi di realizzazione.

Articolo presentato in occasione degli Italian Concrete Days 2018 di aicap e CTE

Renovation methods of prestressed concrete bridges

Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso

La realizzazione della rete stradale e autostradale italiana, avvenuta nella seconda metà del secolo scorso, ha portato alla costruzione di un elevato numero di ponti e viadotti realizzati con impalcati a travata in cemento armato precompresso in semplice appoggio sulle pile.

Le travi erano frequentemente postese e realizzate a piè d’opera.

Un esempio tipologico di tali manufatti è riportato nella figura 1 (luce 44m).

Nel corso degli anni alcune di queste travate hanno palesato difetti, per i quali si è dovuto ricorrere ad interventi di riparazione statica, essenzialmente finalizzati a ricostituire il livello di precompressione perduto a causa della corrosione degli acciai armonici esistenti.

Di seguito vengono presentati i risultati di uno studio che mette a confronto soluzioni di riparazione tra loro alternative al fine di confrontarne l’efficienza statica ed il costo.

Per lo studio in parola è stato scelto un viadotto campione avente la configurazione di cui alla figura 1.

2 OBIETTIVI

L’obiettivo dello studio proposto è stato quello di progettare diversi sistemi di ripristino e confrontarne poi i risultati ottenuti.

L’ipotesi alla base dei calcoli prevede che i cavi di precompressione esistenti non siano aderenti al calcestruzzo (situazione limite, a cui però bisogna fare riferimento laddove si riscontri una cattiva realizzazione dell’intasamento delle guaine esistenti).

È stata quindi svolta un’analisi strutturale considerando dei livelli crescenti di degrado nei cavi esistenti, pensando dapprima i trefoli in buono stato, senza segni di corrosione e che quindi avessero un’area resistente pari al 100%, poi si è ridotta gradualmente l’area resistente fino a individuare la configurazione per la quale la trave raggiungeva il collasso per il solo peso proprio (che corrisponde a valori di corrosione che e interessavano all’incirca il 50% della sezione dei cavi).

Sono stati pertanto affrontati 4 casi:

• 100%Ap
• 80%Ap;
• 60%Ap;
• 50%Ap;

(Ap è la sezione resistente dell’acciaio armonico esistente, così come costruito).

Ad ognuno sono stati applicati dapprima singolarmente dei rinforzi di tipo passivo, costituiti da:

• 4 strati di tessuto unidirezionale in Fibra di Carbonio;
• barre ϕ10 al Carbonio;
• barre ϕ20 di acciaio B450C;
• Beton Plaquè.

Ogni caso di studio sono stati poi applicati singolarmente dei rinforzi di tipo attivo costituiti da:

• precompressione esterna mediante 2 cavi da 7 trefoli da 150mm²;
• precompressione esterna mediante 4 cavi da 7 trefoli da 150mm².

Infine sono stati combinati gli effetti; ovvero ad ogni sistema di ripristino passivo è stata aggiunta precompressione esterna.

Per ogni lavorazione è stato redatto il computo metrico estimativo, sulla base dei listini prezzi Anas aggiornati al 2016, valutando il costo della riparazione per metro lineare di trave.

Sono stati infine confrontati i risultati ottenuti dalle verifiche a flessione in cor-rispondenza della sezione di mezzeria, per valutare l’efficienza della singola lavorazione.

3 RINFORZI DI TIPO PASSIVO

3.1 Tessuto unidirezionale in Fibra di Carbonio

Questa soluzione prevede di inserire 4 strati di tessuto unidirezionale in Fibra di Carbonio lungo il perimetro del fondello trave; è stato scelto un tessuto ad alto modulo.

Per bonificare la superficie di contatto tra il tessuto e la struttura è stato deciso di demolire e ricostruire lo strato superficiale del calcestruzzo, fino a scoprire l’armatura lenta in esso presente, impiegando malta tixotropica di classe R4.

In nessun caso la verifica risulta soddisfatta, infatti per i tessuti in FRP, pur potendo sviluppare una note-vole tensione assiale, il comportamento è in realtà fortemente condizionato dalla tensione in corrispondenza della quale si attiva il meccanismo di collasso per delaminazione.

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L'ARTICOLO COMPLETO E' DISPONIBILE IN ALLEGATO

KEYWORDS: Renovation, FRP, external prestressing, Beton Plaquè, efficiency/realisation cost, prestressed concrete. / Riabilita-zione, FRP, precompressione esterna, Beton Plaquè, efficienza/costo di realizzazione, calcestruzzo armato precompresso.

ICD 2020: L'Evento più importante per gli appassionati di strutture in Calcestruzzo

Nel 2020 si terrà a Napoli la terza edizione degli Italian Concrete Days organizzati da aicap e CTE.

Per saperne di più collegarsi al sito degli ITALIAN CONCRETE DAYS 2020