Riqualificazione di ponti e gallerie con materiali compositi

Le gallerie dell’autostrada A1 Bologna-Firenze rinforzate con il sistema SRG

All’interno delle gallerie può presentarsi un quadro patologico caratterizzato dalla presenza di superfici in calcestruzzo ammalorate, distacchi, spalling e fessurazioni di varia natura, aventi forma, ampiezza e lunghezza differenti.

Quando la fessurazione è molto estesa e si presumono problemi statici, potrebbe essere necessario eseguire interventi di rinforzo, aumentando le caratteristiche di resistenza dei rivestimenti della calotta. Tali fessurazioni si manifestano per effetto delle sollecitazioni di trazione che agiscono sulla struttura, dovute ai carichi non simmetrici, alle azioni sismiche e alle pressioni locali sul terreno. Il rinforzo del rivestimento può essere sviluppato applicando nuovi materiali ad alte prestazioni, come per esempio: materiali compositi in fibra di carbonio (CFRP), reti in carbonio (FRCM) o tessuti in acciaio galvanizzato ad alta resistenza UHTSS (SRG).

Quest’ultimo caso consiste nella messa in opera di un rinforzo SRG (Steel Reinforced Grout) realizzato con tessuto in acciaio galvanizzato STEEL-NET G220, abbinato a malte bicomponenti a base cementizia CONCRETE ROCK V2 e connettori di ancoraggio a fiocco in acciaio galvanizzato UHTSS SFIX G di vario diametro. Per le applicazioni in sotterraneo, l’uso di acciaio ad altissima resistenza è una soluzione molto flessibile, a spessore ridotto (alcuni centimetri), che permette di preservare la sezione di transito della galleria (molto importante in ambito ferroviario) con un’adeguata resistenza al fuoco.

La tecnica di rinforzo SRG è stata impiegata per il consolidamento delle gallerie sulla tratta autostradale A1 Bologna-Firenze sulla variante di Valico e di un tunnel vicino all’uscita Impruneta. Mediante indagini diagnostiche preliminari, sono state valutate le caratteristiche delle fessure da ripristinare e le cause che le hanno generate.
La modellazione 3D, realizzata mediante l’impiego di software di calcolo ad elementi finiti, ha permesso di valutare dettagliatamente lo stato tensionale agente e di dimensionare il rinforzo necessario (Figura 1).

Nel progetto è stato inserito un tessuto speciale di rinforzo costituito da trefoli in acciaio galvanizzato ad altissima resistenza UHTSS, avente grammatura pari a 2200 g/m², carico ultimo a trazione del nastro maggiore di 6900 N/cm e deformazione ultima pari a 1,7 %.
Il rinforzo con tessuto STEEL-NET G220 di larghezza 300 mm è stato posato all’intradosso del rivestimento della galleria, nelle aree interessate dalle fessurazioni, con malta cementizia bicomponente CONCRETE ROCK V2, in classe R4 ai sensi della EN 1504-3, ed ancorato meccanicamente con connettori in acciaio galvanizzato a fiocco SFIX G10 (Figura 2).

I tessuti d’acciaio sono stati posizionati longitudinalmente, in maniera continua, lungo le generatrici della galleria, e lungo le direttrici della stessa, con passo variabile compreso tra 1,20 e 1,80 m. (Figura 3).

Per realizzare questi interventi, è consigliato osservare il seguente ciclo applicativo.
Il calcestruzzo preesistente costituente il supporto, se incoerente, deve essere demolito e vanno rimosse eventuali pitturazioni, verniciature, olii e grassi. La superficie deve essere ripristinata nelle volumetrie mancanti con malte tixotropiche CONCRETE ROCK V o V2 (rispettivamente mono e bi-componente, in classe R4 secondo la norma EN 1504-3).
Gli eventuali ferri d’armatura esposti, dopo un’adeguata pulizia mediante sabbiatura con grado Sa 2.5 secondo la norma EN ISO 8501 "Preparazione dei substrati di acciaio prima dell’applicazione di pitture e prodotti correlati”, dovranno essere trattati con sistema passivante FERROSAN conforme alla norma EN 1504-7.

In seguito è necessario bagnare accuratamente il fondo fino a saturazione, al fine di ridurre la cessione d’acqua da parte della malta ed evitare la formazione di fessurazioni.

L’applicazione del sistema di rinforzo, prevede la stesura del letto di posa del tessuto in acciaio, mediante malta bicomponente CONCRETE ROCK V2 per uno spessore pari a circa 5-10 mm ed il posizionamento del tessuto STEEL NET G 220 nella malta fresca avendo cura di impregnare perfettamente il tessuto evitando la formazione di grinze e bolle d’aria.
In presenza di sistemi di connessione, il collegamento con il tessuto deve avvenire con specifico adesivo di incollaggio RESIN 90 .
L’inserimento del connettore va eseguito lasciando all’esterno la porzione che deve essere “sfioccata”. Ad indurimento avvenuto piegare a ca. 90° i trefoli del connettore fissandoli al rinforzo (tessuto) e trattando il fiocco con adesivo RESIN 90.

Si consiglia, dopo l’esecuzione del perforo, l’installazione provvisoria di un tubicino guida, da far passare all’interno della maglia del tessuto di acciaio durante il suo posizionamento. Tale tubicino, successivamente a quest’ultima operazione, dovrà essere immediatamente rimosso al fine di procedere all’installazione dei connettori SFIX G . Il sistema viene completato mediante l’applicazione di un secondo strato di malta a copertura totale del tessuto a circa 72 ore fino al raggiungimento dello spessore desiderato, inumidendo preliminarmente la superficie.

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