Il calcestruzzo fibrorinforzato ad alte prestazioni per il miglioramento e l’adeguamento sismico dei ponti in ca

Nuovi materiali si affacciano al mercato delle costruzioni portando con sé nuove opportunità di intervenire sulle infrastrutture esistenti in calcestruzzo armato. Tra questi un ruolo importante lo ricopre l' HPFRC, ossia il calcestruzzo fibrorinforzato ad alte prestazioni spesso usato in interventi di incamiciatura di pile e di travi, e per il rinforzo di impalcati.

La rigenerazione delle infrastrutture

La rete stradale italiana misura 183 mila chilometri, di cui 21 mila chilometri di autostrade e 115 mila chilometri di strade regionali e provinciali (ISTAT, 2018). L’inadeguatezza e il degrado di molti viadotti, ponti e cavalcavia, costruiti in gran parte più di 50 anni fa, rappresenta una delle criticità del sistema dei trasporti italiano. Per questa ragione è stato previsto, sia a livello nazionale che locale, un piano di azioni tese a manutenere e valorizzare questo patrimonio infrastrutturale. In tale quadro, vanno compresi gli interventi necessari all’adeguamento alle normative vigenti delle strutture e, in particolare, all’adeguamento sismico.

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Come rendere sicure le nostre infrastrutture: dalla conoscenza dei fenomeni di degrado, alla pianificazione della manutenzione e degli interventi di adeguamento

Un approccio efficace al problema delle infrastrutture deve porre al centro i bisogni dei cittadini e delle imprese: fra questi ha un posto di rilievo la possibilità di muoversi sul territorio in modo sicuro, tramite l’utilizzo di infrastrutture resilienti, cioè capaci di mantenersi efficienti anche in presenza di eventi o in condizioni estreme (sisma, eventi metereologici estremi). La rigenerazione delle infrastrutture di trasporto esistenti con il calcestruzzo fibro-rinforzato ad alte prestazioni(High Performance FiberReinforced Concrete - HPFRC) potrà avere un ruolo determinante nel miglioramento della sicurezza e nello sviluppo dei trasporti sul territorio nazionale. 

Veduta del tratto di Autostrada dei fiori tra Savona e Ventimiglia

Figura 1 - Veduta del tratto di Autostrada dei fiori tra Savona e Ventimiglia: cantiere del viadotto sul torrente Impero costruito dall'impresa Impresarile. Il viadotto è lungo 570 m e l'altezza delle pile è di 50 m. Italia, 1970. (http://www.lombardiabeniculturali.it/fotografie/schede/IMM-3h080-0005668/?view=ricerca&offset=12).

Carenze strutturali e degrado dei materiali

Nei prossimi anni, il numero di infrastrutture stradali in calcestruzzo armato da riparare o rinforzare aumenterà nel nostro paese, poiché la maggior parte di queste infrastrutture è stata costruita tra gli anni '50 e '70 in un contesto completamente diverso in termini di aspettative di traffico e di norme edilizie.
Negli ultimi 50 anni, il numero di veicoli ed i carichi pesanti sono aumentati in modo significativo,la progettazione sismica delle struttureè stata resa obbligatoria nelle normative nazionali e più volte aggiornata (MIT, 2018) e l'esposizione ad ambienti aggressivi per diversi anni ha causato il degrado dei materiali. Per questi motivi, vi è un'estrema necessità ad oggi di verificare e ripristinare la sicurezza strutturale delle infrastrutture stradali e, soprattutto, dei ponti. Nel nostro paese, i recenti crolli del cavalcavia "Annone", completato nel 1962 ad Annone Brianza (Di Prisco, 2018), e del ponte "Morandi", completato nel 1967 a Genova, sono esempi catastrofici di questa necessità.

 Struttura in calcestruzzo deteriorata dalla corrosione dell'armatura in acciaio

Figura 2 - Struttura in calcestruzzo deteriorata dalla corrosione dell'armatura in acciaio (https://www.researchgate.net/figure/Concrete-structure-deteriorated-by-the-corrosion-of-steel-reinforcement_fig1_265553963).

Intervenire con il calcestruzzo fibro-rinforzato ad alte prestazioni

Il calcestruzzo fibro-rinforzato ad alte prestazioni HPFRC può essere impiegato per l’incamiciatura di pile e di travi, e per il rinforzo di impalcati creando un nuovo strato dello spessore di pochi centimetri con proprietà meccaniche e durabilità molto superiori a quelle del calcestruzzo ordinario (Brühwiler, 2008).

Le proprietà meccaniche del materiale consentono di incrementare la resistenza e la duttilità degli elementi strutturali e di adeguarli alle richieste normative attuali. Le caratteristiche di durabilità del materiale consentono di proteggere le strutture esistenti e di incrementarne la durata oltre la vita nominale di progetto, ormai terminata.

Il calcestruzzo HPFRC può essere impiegato in interventi locali per la protezione di strutture non danneggiate al fine di aumentarne la durabilità, per il rinforzo di elementi strutturali non danneggiati al fine di migliorarne le prestazioni strutturali o per la riparazione di elementi strutturali danneggiati al fine di ripristinarne l’integrità e le prestazioni strutturali. Il calcestruzzo HPFRC può essere, inoltre, impiegato in interventi di miglioramento o adeguamento per il rinforzo di intere strutture al fine di migliorare o adeguarne le prestazioni globali alla vigente normativa, specialmente nei confronti dell’azione sismica.

Rinforzo di impalcato con HPFRC

Figura 3– Rinforzo di impalcato con HPFRC (https://www.uhpcsolutions.com/blog/when-is-a-deck-overlay-applied-to-a-bridge-deck).

Nuovi materiali e nuove opportunità

Il calcestruzzo fibro-rinforzato ad alte prestazioni HPFRC è caratterizzato da elevate prestazioni meccaniche ed elevata durabilità. Il calcestruzzo HPFRC per la riabilitazione strutturale è generalmente un calcestruzzo auto-compattante con classe di consistenza superiore a S5 (slump) e classi di spandimento SF2/SF3 (slump flow), secondo linee guida EFNARC (EFNARC, 2005). Il calcestruzzo HPFRC può appartenere alle classi di resistenza C70/85, C80/95 e C90/105, secondo le NTC. Il calcestruzzo HPFRC può avere le classi di esposizione fino a XC4/XD3/XS3/XF4/XA3, secondo UNI EN 206-1 e EC2.

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