Recupero e consolidamento strutturale di cavalcavia mediante tecniche e materiali innovati: caso studio

Il recupero di infrastrutture esistenti come ponti, viadotti, cavalcavia e gallerie rappresenta oggi una delle problematiche più rilevanti nell’ambito delle infrastrutture pubbliche. Al fine di estendere la vita utile dell’opera, ripristinando al tempo stesso livelli di funzionalità e sicurezza adeguati, negli ultimi anni sono state messe a punto diverse tecniche di intervento volte a migliorare la performance strutturale e garantire la salvaguardia di tali infrastrutture. Il presente lavoro riporta un caso studio applicativo di intervento su un cavalcavia esistente concentrandosi sul ripristino e il rinforzo di alcune travi per mezzo di sistemi FRP (Fiber Reinforced Polymers) costituiti da tessuti e lamelle pultruse in fibra di carbonio, applicati con adesivo epossidico bi-componente (resina) e sul consolidamento estradossale della soletta, costituente l’impalcato del ponte, con colaggio di calcestruzzo fibrorinforzato FRC (Fiber Reinforced Concrete) costituito da matrice cementizia, colabile e fibrorinforzata con fibre metalliche rigide.

Il crollo del Polcevera a Genova ha spinto le Autorità a controlli straordinari su ponti e viadotti

La gran parte delle infrastrutture esistenti in Italia, come ponti e gallerie, è stata realizzata nel dopo- guerra, nella seconda metà del XX secolo.
Il crollo del Viadotto Polcevera a Genova e la sua recente ricostruzione hanno rafforzato un dibattito profondo e serio sulle condizioni delle infrastrutture in Italia, mobilitando Autorità e i relativi Ministeri, i Professionisti e l’opinione pubblica generale.

Si è preso atto dello stato di degrado in cui versano numerosi ponti e viadotti che coprono tutto il territorio Nazionale. Le attuali conoscenze scientifche consentono di determinare la vita nominale di progetto delle opere è oramai giunta al limite per effetto, in particolar modo, del degrado e dell’evoluzione delle sollecitazioni che agiscono sulle strutture esistenti.

Per tali ragioni sono necessari degli interventi programmati di manutenzione straordinaria con l’impiego di tecniche costruttive, materiali evoluti con interventi possibilmente poco invasivi.
Nel presente documento viene riportato un caso studio con un tipico intervento di consolidamento strutturale di un piccolo viadotto con l’ausilio di sistemi di rinforzo con materiali compositi e microcalcestruzzi fibrorinforzati.

Caso di studio

Descrizione

L’intervento trattato riguarda un cavalcavia sulla SP51, in provincia di Lecco (LC), in alcune parti danneggiato a seguito di un incidente stradale avvenuto nel 2021. Il ponte era già stato soggetto ad urto veicolare in data 25/07/2019 e oggetto di valutazione strutturale.

L’opera è costituita da 14 travi in calcestruzzo armato precompresso e da traversi in c.a.. L’impalcato presenta una luce di 16,6 m e una larghezza di 12,5 m con una soletta in c.a. di spessore pari a 15 cm.

Le travi in precompresso sono intercettate da quattro traversi di cui due in corrispondenza degli appoggi e due in mezzeria.
Il manufatto presentava un degrado rilevante in corrispondenza dell’intradosso delle travi che hanno subito l’impatto. In particolare, gli elementi strutturali presentavano in alcuni punti un distacco del calcestruzzo con esposizione dei trefoli e delle staffe all’ambiente esterno. Le armature risultavano in uno stato avanzato di degrado.

Alcune travi, come indicato in Figura 3, presentavano una tranciatura significativa in corrispondenza dei alcuni trefoli dovuta all’urto del mezzo in movimento.

La soletta dell’impalcato mostrava, in alcuni punti, armature esposte con processi corrosivi in fase avanzata. Come si evince dalla Figura 2 la presenza di infiltrazioni d’acqua in corrispondenza delle spalle ha accentuato lo sviluppo del degrado nel tempo.

La capacità portante del cavalcavia risultava quindi ridotta a causa della riduzione delle sezioni resistenti e dell’indebolimento delle armature lesionate.

Il progetto prevedeva il ripristino e rinforzo delle travi danneggiate e la riqualificazione della viabilità del cavalcavia con adeguamento dell’opera ai carichi statici previsti dall’attuale normativa D.M. 17/01/2018 ed il conseguente rifacimento del manto stradale, il consolidamento estradossale della soletta con microcalcestruzzo fluido fibrorinforzato ad alta resistenza, ripristino delle travi costituenti l’impalcato e rinforzo a flessione e a taglio con sistemi FRP in fibra di carbonio; in aggiunta la rimo- zione e ricostruzione dei cordoli e la sostituzione delle barriere bordo ponte.

Normativa

La normativa di riferimento ipotizzata ai tempi della progettazione dell’opera è la Circolare ministeriale LL.PP. n. 384 del 14/02/1962. Il manufatto non poteva essere classificato come ponte di 1° categoria. La valutazione del livello di sicurezza nei confronti delle azioni statiche è stata effettuata in base ai criteri specificati nella normativa di riferimento attuale. In particolare, il processo di valutazione della sicurezza si è articolato in una prima fase conoscitiva della struttura, in un’analisi qualitativa della struttura e del suo comportamento d’assieme.

La sintesi delle analisi e delle verifiche analitiche si è configurata in un indice numerico che fornisce una “misura” quantitativa del livello di sicurezza. Le verifiche analitiche sono state condotte secondo quanto previsto dalle NTC D.M. 17/01/2018 sotto l’azione dei carichi statici.

Nelle verifiche rispetto alle azioni statiche, quindi, il livello di sicurezza della costruzione è stato quantificato attraverso il rapporto ζV,i tra il valore massimo del sovraccarico variabile verticale sopportabile dalla struttura ed il valore del sovraccarico verticale variabile che si utilizzerebbe nel progetto di una nuova costruzione. Quindi la combinazione delle azioni presenti è la stessa assunta per le nuove costruzioni, salvo quanto emerso riguardo ai carichi verticali permanenti a seguito delle indagini condotte e salvo l’eventuale adozione di appositi provvedimenti restrittivi dell’uso della costruzione e, conseguentemente, sui carichi verticali variabili.

Quali parametri rappresentativi di Domanda e Capacità statica si sono assunti i sovraccarichi variabili corrispondenti alle rispettive combinazioni dei cari- chi; pertanto il coefficiente ζV,i è stato calcolato come:

Valido per tutti gli Stati Limite pertinenti.

...Continua a leggere nel PDF in allegato.