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Messa in sicurezza e interventi di risanamento del Ponte San Felice con FRP e malte tecniche Fibre Net

Il binomio “manutenzione - riqualificazione e messa in sicurezza di grandi opere e infrastrutture in ca o muratura mediante l’utilizzo di materiali fibrorinforzati” (sistemi FRP Fiber Rein-forced Polymer, FRCM Fiber Reinforced Cementitiuos Matrix e CRM Composite Reinforced Mortar) è di grande attualità, in questo articolo si analizza un caso emblematico che ben evidenzia i plus rappresentati da questa combinazione di fattori.

Fibre Net, l’azienda che più si distingue nel panorama dei produttori di tali sistemi per quanto concerne innovazione, intensa attività di R&S e primati in termini di certificazioni sugli stessi, da tempo ha dedicato una Business Unit totalmente vocata allo sviluppo di nuove linee tecniche per l’infrastruttura. Il team si completa con figure dedicate all’affiancamento e al supporto di Enti, progettisti sti ed imprese operanti nel settore.

Il consolidamento e risanamento del ponte San Felice

Il ponte San Felice rappresenta un caso significativo nel panorama del ripristino, rinforzo e protezione di opere d’arte esistenti attraverso interventi straordinari di manutenzione in cui la Divisione Infrastrutture Fibre Net ha fornito una serie completa di soluzioni d’intervento: il consolidato know how sull’utilizzo degli FRP è stato integrato con indicazioni sull’utilizzo di prodotti e malte tecniche appositamente sviluppati dall’azienda per rispondere alle più stringenti esigenze dei gestori stradali.

Caratteristiche geometriche del ponte

Il ponte si trova in provincia di Belluno e collega i comuni di Borgo Valbelluna e Sedico.

La struttura, inaugurata nel 1930, è composta da 8 campate ad arco delle dimensioni cadauna di circa 38m x 8m per una lunghezza totale di 302m; l’altezza varia dai 9 ai 13m.

Circa 15 anni or sono, il manufatto è stato oggetto di un importante intervento di ristrutturazione attraverso il rifacimento della carreggiata, la realizzazione di una pista pedonale-ciclabile e l’ esecuzione di primo rinforzo strutturale mediante la costruzione di setti e pilastri fra le arcate; oggi, con il progredire delle azioni di degrado provocate dalla severa esposizione ambientale ed in considerazione del forte volume di traffico che quotidianamente transita su questa struttura nonché dell’importanza che riveste questa arteria stradale, si è reso necessario intervenire nuovamente.

Danni e degrado della struttura

Tutte le indagini di diagnostica recentemente condotte sul ponte hanno messo in evidenza un degrado riconducibile ad una pluralità di concause che vanno da difetti di costruzione (come ad esempio lo scarso copriferro) fino alla mancata gestione delle acque piovane che hanno agevolato l’ingresso di agenti aggressivi nel calcestruzzo. Tipicamente quest’ultimi sono riconducibili a danni da esposizione all’anidride carbonica e alla penetrazione dei cloruri.

Come ricorda il Prof. Felitti in Penetrazione dei cloruri nelle strutture in calcestruzzo armato, i cloruri sono anche presenti artificialmente nei sali disgelanti e, laddove utilizzati, rendono particolarmente esposte a degrado tutte le opere in c.a. di tipo autostradale e le pavimentazioni esterne. I cloruri, oltre ad aggredire le barre di armatura, possono danneggiare in modo diretto anche il calcestruzzo. La corrosione delle barre di armatura ad opera dell’anidride carbonica o dei cloruri è un processo elettrochimico molto complesso che si manifesta in presenza di ossigeno e di acqua. In queste condizioni, il ferro metallico si trasforma chimicamente in ossido o idrossido di ferro formando la cosiddetta ruggine. È importante distinguere l’azione dell’anidride carbonica, che distrugge completamente il film protettivo delle barre provocando corrosione diffusa, dall’azione dei cloruri che provocano una corrosione localizzata.

Mentre in Come riconoscere e contrastare la carbonatazione nelle strutture in c.a.lo stesso autore evidenzia che “quando l’anidride carbonica viene a contatto con i manufatti in calcestruzzo armato, neutralizza i componenti alcalini presenti nel calcestruzzo e il pH passa da valori >13 a valori <9, riducendo il pH del calcestruzzo “fisiologicamente” basico. Tale processo è noto come carbonatazione. Essa non produce danni direttamente al calcestruzzo ma, riducendo il pH della soluzione nei pori, comporta che questo non assicuri le condizioni di passività alle barre di armatura predisponendo le condizioni chimico-fisiche favorevoli alla corrosione delle stesse. Quando la carbonatazione penetra l’intero spessore del copriferro, il film protettivo (ossido ferrico) delle barre di armatura diventa poroso ed incoerente e non è più in grado di bloccare l’ingresso dell’ossigeno e dell’acqua al substrato metallico. Il ferro si trasforma in ruggine, con aumento di volume pari a circa 4 volte il volume del ferro non corroso e il copriferro si fessura”.

Entrambe queste azioni, ben note in letteratura, sul ponte di San Felice hanno provocato la forte ossidazione delle armature, tanto da determinare la scomparsa delle staffe in alcune zone, e l’espulsione di ampie porzioni di copriferro, suggerendo quindi un articolato intervento di riparazione, rinforzo strutturale e protezione delle opere in calcestruzzo armato del ponte.


Soluzioni integrate per l'intervento di ripristino

Una prima scelta progettuale è stata il miglioramento della capacità portante degli elementi strutturali mediante l’utilizzo di sistemi FRP; come noto, infatti, l’utilizzo dei materiali compositi fibro rinforzati non solo garantisce performance meccaniche eccellenti, ma anche assicura un’elevata resistenza alla corrosione nonché una notevole facilità di posa.
Come si evince anche dall’articolo “Tecnologie e interventi mirati per la riqualificazione funzionale e antisismica di alcuni ponti esistenti in c.a” del Prof. Raffele Poluzzi l’utilizzo di soluzioni in carbonio per il ripristino strutturale, il miglioramento e adeguamento statico e sismico di ponti consente di ridurre le sollecitazioni a deformazione e flessione, incrementare i carichi, aumentare le prestazioni nel caso di armature interne al calcestruzzo degradate o insufficienti garantendo durabilità e prestazioni delle strutture nel lungo periodo.”

Nodi trave-pilastro, arconi e soletta sono stati oggetto di rinforzo strutturale con tessuti e reti in fibra di carbonio ad alta tenacità ed alto modulo abbinati a resine epossidiche termoindurenti della linea BETONTEX di Fibre NET, che ricordiamo essere stata la prima in Italia ad ottenere il CVT - Certificato di Valutazione tecnica all’impiego - da parte del CSLP.

Per il risanamento del calcestruzzo, sia nelle zone da rinforzare con FRP che in ogni altra porzione di struttura degradata, sono stati selezionati ed utilizzati prodotti afferenti alle linee tecniche Struttura e Integra sviluppate da Fibre Net per le grandi opere, in particolare è stata utilizzata una malta passivante contro la corrosione dei ferri d’armatura seguita dalla ricostruzione con una malta strutturale tixotropica di tipo R4 e successiva posa in opera di malta da rasatura e ciclo protettivo di finitura.

Si tratta di prodotti rispondenti ai requisiti richiesti in progetto e conformi ai capitolati dei principali Gestori stradali e ferroviari, per gli interventi di ripristino e adeguamento degli elementi strutturali in conglomerato cementizio armato, precompresso e per opere in muratura.

Descrizione degli interventi e delle fasi di lavorazione

All’esito delle indagini per il riconoscimento delle cause dei fenomeni di degrado e con l’intento di prolungare la vita utile della struttura e al contempo garantire la massima durabilità dell’intervento di ripristino, sono state individuate le aree su cui intervenire e gli spessori di calcestruzzo incoerente o contaminato da asportare.

Le tecniche di intervento, definite in funzione del tipo di elemento strutturale (orizzontale o verticale), degli spessori e dell’estensione dell’intervento, unitamente ai requisiti dei materiali per prestazioni e durabilità, tutte le lavorazioni sono state divise nelle opportune fasi, partendo dalla preparazione e dall’asportazione delle parti incoerenti o in fase di distacco del calcestruzzo, passando poi per le fasi di ripristino e rinforzo strutturale con FRP per concludersi con la posa della malta di finitura e del rivestimento protettivo.


Ripristino e ricostruzione del calcestruzzo

Tutto il calcestruzzo deteriorato della struttura, comprendente pilastri, travi e arconi in cemento armato della struttura, è stato sottoposto ad un ciclo con asportazione delle parti ammalorate, pulizia delle armature affioranti o rinvenute ed applicazione di INTEGRA FERRO - FR 718, una malta passivante rispondente ai requisiti prestazionali richiesti dalla norma europea EN 1504 - 7 appositamente sviluppata da Fibre Net per contrastare la corrosione dei ferri d’armatura.

Successivamente, come previsto dal progettista, sono state ricostruite le porzioni di copriferro degli elementi utilizzando STRUTTURA TIXO – TX 500, malta cementizia strutturale tixotropica espansiva ad elevate prestazioni meccaniche, di tipo CC e classe R4 secondo la UNI-EN 1504-3.

La scelta di utilizzare una malta espansiva in aria fibrorinforzata di classe R4 è stata guidata dalla necessità di garantire di eseguire interventi durevoli, affidabili e con una buona rapidità di messa in esercizio delle strutture, garantendo la resistenza agli agenti atmosferici ed ai cicli di gelo disgelo.

In particolare, la malta STRUTTURA TIXO - TX 500 con il suo contenuto di micro-fibre sintetiche e macro-fibre inorganiche lunghe, ha permesso di eliminare la rete di contrasto grazie alla matrice di armatura diffusa ed estremamente efficace nel controllo dell’espansione in fase plastica e nell’incremento della resistenza a flessione.

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Per maggiori informazioni >>> Fibre Net

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