Progetto a ciclo di vita dei calcestruzzi e dei materiali cementizi nel ripristino strutturale del ponte canale Cavour sul torrente Cervo

Il ponte canale in muratura a sette luci (> 150 anni) che attraversa il torrente Cervo, come parte del "Canale Cavour", è stato danneggiato gravemente durante una alluvione. La pila intermedia P2 ha subito un massiccio cedimento della fondazione, con componenti di spostamento e rotazione, tali da indurre un in- gente danneggiamento delle campate ad arco in muratura (prossime al collasso) e del canale d'acqua superiore in muratura. È stato sviluppato un approccio di progettazione completa a ciclo di vita applicata alle strutture storiche, valutazione prestazionale della durabilità, strategie di rinforzo mediante la progettazione di ciascun materiale e componente. L'applicazione di diversi tipi di calce- struzzi come funzione di rinforzo volumetrico e stabilizzante della fase critica del ponte ha avuto un ruolo centrale. L'applicazione del rinforzo FRCM ha anche migliorato la capacità degli archi in muratura, test in situ e di laboratorio sono stati sviluppati per verificare le prestazioni. Il risultato di numerosi studi ha consentito di aumentare la vita utile del ponte, salvaguardando un'infrastruttura idrica critica che da oltre 150 anni svolge un ruolo centrale per l'economia del nord Italia.

Il ponte Canale Cavour, che attraversa il torrente Cervo nel Comune di Formigliana (Vercelli, Italia), è stato soggetto ad una alluvione di carattere straordinaria il 2-3 ottobre 2020 e per questo motivo ha subito ingenti danni che hanno quasi portato al col- lasso la struttura. Il danno principale è evidenziato dal crollo parziale della pila P2. Tale pila è posizionata nel letto del Torrente Cervo insieme alla pila P1.

Come evidenziato dalle immagini satellitari degli anni precedenti, la pila P3 si trova al margine dell'alveo, mentre le pile P4-P5-P6 sono ubicate in una parte dell'alveo in sponda sinistra caratterizzata da un deposito sedimentario ricoperto da vegetazione (con arbusti).
Per il ponte danneggiato sono stati sviluppati i seguenti studi: ispezione dettagliata del ponte, rilievo e monitoraggio strutturale, progetto della struttura e valutazione della durabilità, verifica strutturale sismica globale del ponte, progetto BIM as-built, valutazione della vita utile (residua).

Valutazione preliminare dei danni del vecchio ponte

Subito dopo l'alluvione del 2-3 ottobre 2020 è stato possibile formulare alcune osservazioni riguardanti lo stato generale di conservazione del manufatto e una possibile interpretazione del dissesto verificatosi. Si è potuto osservare che alcune estese aree superficiali delle murature del ponte, sia sull'intradosso delle arcate che sui “muri di testa” e alla base dei “muri di sponda”, presentano macchie biancastre che si notano in contrasto con il colore rosso- bruno della muratura. Questi difetti superficiali della muratura sono stati valutati “efflorescenze”, ovvero cagionati da infiltrazioni di acqua proveniente dal canale che attraversando la capillarità della muratura ha portato in soluzione solfati, carbonati o nitrati. Quando l'acqua raggiunge la superficie esterna della muratura l’evaporazione ha depositato sulla superficie i cristalli di sale (da cui “efflorescenza”).

Dalle foto all'interno del canale non è stato possi- bile riscontrare l'effettiva conservazione/consistenza dello strato di base del canale stesso, originariamente previsto in calcestruzzo e muratura. È probabile che tale finitura si sia erosa nel tempo a causa del deflusso delle acque e ridotta di spessore.

La pila P2 ha evidenziato cedimenti di origine fondazionale sia sul lato a monte (circa 50 cm) che su quello a valle (circa 5 cm), avvenuti in condizioni di piena fluviale con elevato trasporto di materiale. La fondazione ha subito un evidente erosione a causa dello scalzamento della base. Dalle foto, la subsidenza è stata accentuata all'estremità a monte del plinto, il fenomeno dell'erosione è avvenuto nel punto maggiormente soggetto alla spinta idrodinamica del fiume. La cinematica dell'assestamento differenziale tra gli speroni di monte e di valle evidenzia l'avvenuta rotazione del pilastro/fondazione lungo l'asse longitudinale del ponte.

Questa configurazione sarebbe in teoria congruente con due possibili scenari: o a seguito di un danneggiamento a taglio della pila (in una sezione intermedia) o con una rotazione rigida complessiva della pila. In quest'ultimo caso il cedimento verticale medio della pila sarebbe di 22,5 cm. Questo aspetto è stato accertato ispezionando il paramento in muratura del fusto della pila P2. In entrambi i casi, il cedimento ha determinato una fessura orizzontale sul muro di “testata”. La fessura è simmetrica rispetto all'asse della pila P2 e si estende sulle campate P1-P2 e P2-P3, è posizionata alla stessa quota su entrambi i lati a circa 2-4 corsi di matto- ni al di sotto del risalto orizzontale sporgente (marca quota inferiore del canale). La lesione orizzontale sul lato a monte è molto più significativa e denota la mancanza di una porzione di muratura in corrispondenza dei reni dell'arco “esterno” e della “testata”.

Valutazioni della durabilità

Al fine di verificare il fenomeno di degrado, è stata eseguita l'analisi chimica (a) dell'acqua, (b) del mattone e della malta del ponte canale. Lo scopo è quello di identificare l'origine del degrado e la tipologia del mattone e della malta. L'intervento di ripristino e rinforzo è stato valutato compatibile con il degrado in atto e la tipologia dei mattoni e della malta.

Nella Tabella 1 si mostra i risultati delle analisi chimiche dell'acqua del canale. I risultati riportati vengono valutati secondo la “UNI EN 206-1:2001”, al fine di verificare se l'acqua è aggressiva nei con- fronti della muratura oppure no. Inoltre, il TSS (so- lidi sospesi totali) è risultato nell'intervallo 1-6 mg/l, che è un valore molto basso e rispetto alla velocità media dell'acqua all'interno del canale, cioè 1,64 m/s, l'acqua non sembrano essere un fattore critico dal punto di vista dell'erosione da abrasione. Il pro- spetto 2 di UNI EN 206-1:2001 mostra che considerando pH, solfati, cloruri e magnesio, l'acqua non è classificata come suscettibile all'attacco chimico. I parametri di cui sopra sono inferiori al limite inferio- re anche nella classe di esposizione XA1.

Nella Tabella 2 si mostra l'analisi chimica dei mattoni. I risultati mostrano che nella campata 5, più vicini al fiume, il laterizio ha un pH più basso. Ciò dimostra la notevole permeazione dell'acqua attraverso i mattoni della campata 5. D'altra parte, i mattoni delle altre campate 6, 7 presentavano un pH più elevato.

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