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Materiali fibrorinforzati per cavalcavia carrabili

Malte strutturali e micro-calcestruzzi Azichem per la manutenzione straordinaria volta a risolvere anomalie costruttive

Un cavalcavia a Putignano

Il cavalcavia carrabile di Via Conversano, nel comune di Putignano (BA), è un’opera molto importante per la viabilità comunale, in quanto oltrepassa il tracciato urbano della rete ferroviaria della Società “ex-Ferrovie Sud-Est”, permettendo il facile ingresso in città di una parte consistente del flusso veicolare proveniente da Nord.

In questa nota, vengono descritti i lavori di manutenzione straordinaria eseguiti e resisi necessari per una serie di problematiche inerenti al degrado del calcestruzzo, la risoluzione di alcune anomalie costruttive, la messa a norma dei dispositivi di ritenuta stradale e l’adeguamento degli apparecchi d’illuminazione.

Degrado del cavalcavia
1. Lo stato di degrado del cavalcavia

Vengono anche esaminati temi riguardanti il superamento di difficoltà tecniche collegate alla realizzazione di alcuni interventi di ripristino strutturale, condizionati dall’attraversamento del tracciato ferroviario e dalle conseguenti tempistiche, e analizzate le prestazioni delle malte strutturali e dei microcalcestruzzi fibrorinforzati utilizzati per la riparazione e il rinforzo delle strutture in c.a..

  • Il degrado delle pareti in calcestruzzo
    2A Il degrado delle pareti in calcestruzzo
    2A. Le evidenti criticità dell’infrastruttura: il degrado delle pareti in calcestruzzo
  • Il degrado di pulvini e pile
    2B Il degrado di pulvini e pile
    2B. Le evidenti criticità dell’infrastruttura: il degrado dei pulvini e delle pile
  • Il degrado di sede stradale e parapetti
    2C Il degrado di sede stradale e parapetti
    2C. Le evidenti criticità dell’infrastruttura: il degrado della sede stradale e dei parapetti

Le caratteristiche dell’infrastruttura

Si tratta di un cavalcavia di lunghezza totale pari a circa 350 m, realizzato in calcestruzzo armato ordinario e precompresso, costituito da:

  • due rampe di accesso, rispettivamente di 110 e 120 m, costituite da rinterro confinato longitudinalmente da due muri di contenimento in c.a. di altezza variabile (da 0 fino a 4,50 m) e, nel senso trasversale, dalla spalla, sempre in calcestruzzo armato, comprensiva di fusto, appoggio e paraghiaia;
  • sei campate aventi per schema statico la configurazione di travi semplicemente appoggiate, di cui:
    • tre con luce di 20,00 m e impalcato costituito da 12 travi prefabbricate in c.a.p., sezione a “doppio T” e cinque trasversi a sezione rettangolare in c.a.o., di altezza pari a 1 m, sulle quali insistono, in senso trasversale, delle coppelle tralicciate, prefabbricate, completate con un getto in cls, per uno spessore totale di circa 20 cm;
    • tre con luce pari a 17,00 m, stessa conformazione delle campate più lunghe, ma con otto travi prefabbricate e quattro trasversi;
La demolizione dei cordoli
3. La demolizione dei cordoli
  • cinque pile in c.a. gettate in opera, intermedie alle due spalle, su cui scaricano le travi prefabbricate, costituite da un fusto a sezione quadrata di 1,50 m per lato, e da un pulvino trapezoidale di cui l’altezza minore (all’estremità del piano viario) è di 0,30 m e quella maggiore (in corrispondenza dell’attacco al fusto) di 1,30 m;
  • una banchina all’estradosso dell’impalcato, sopraelevata rispetto al piano viario di circa 15 cm, posta all’estremità della carreggiata, con larghezza totale pari a 90 cm e utile di 60 cm, in corrispondenza dei pali della pubblica illuminazione che ne restringono il passaggio;
  • a completare il quadro, parapetti in acciaio del tutto inefficienti, in alcuni punti privi di aste verticali, e guardrail non più a norma.
La scarifica del calcestruzzo
4. La scarifica del calcestruzzo

Le criticità

L’opera in questione presentava evidenti segni di ammaloramento che, fortunatamente, non ne intaccavano la stabilità strutturale ma rendevano necessari interventi di ripristino volti a bloccare il degrado e conferire al cavalcavia una protezione duratura.

Le evidenti criticità dell’infrastruttura erano sostanzialmente:

  • distacco, in più punti, del calcestruzzo di copriferro, in special modo negli elementi strutturali in c.a. gettati in opera, ovvero pile, muri longitudinali e spalle;
  • sistema di allontanamento delle acque meteoriche inefficace tale da permettere impregnazioni diffuse negli elementi strutturali in c.a. e c.a.p. con innesco e accelerazione delle forme di degrado;
  • giunti di dilatazione pressocché inesistenti, con trasferimento, per mutuo contrasto, delle sollecitazioni dinamiche provocate dai mezzi pesanti durante il passaggio da una campata all’altra, aggravate da una rilevante componente orizzontale degli sforzi causata dall’inclinazione dell’impalcato;
  • soletta flottante non presente, con abbassamento consistente della sede stradale nel passaggio dal rilevato della rampa all’impalcato del cavalcavia.
Il settore Nord del cavalcavia
5. Il settore Nord del cavalcavia durante l’esecuzione dei lavori

Le opere realizzate

L’intervento di ripristino ha previsto una serie di operazioni di risanamento e rinforzo del calcestruzzo unitamente alle modifiche necessarie per l’adeguamento del profilo strutturale e della sicurezza dell’opera. Lo schema adottato può essere così sintetizzato:

  • risanamento del calcestruzzo di copriferro di pile, spalle, muri di contenimento alle rampe di accesso, porzione laterale soletta impalcato, traversi impalcato;
  • rinforzo soletta impalcato con realizzazione di nuovo cordolo e posizionamento di nuove barriere di sicurezza metalliche tipo H3 Bordo Ponte;
  • inserimento di sette giunti di dilatazione a tampone in corrispondenza della sede stradale;
  • ripristino e rinforzo del parapetto in c.a. in corrispondenza della campata sulla sede ferroviaria;
  • realizzazione della soletta flottante per il collegamento rampa-impalcato;
  • nuovi pali e armature per la pubblica illuminazione;
La cappa estradossale
6. La cappa estradossale a basso spessore con micro-calcestruzzo fibrorinforzato Floor Tenax SFR
  • regimentazione delle acque meteoriche mediante nuove caditoie e pluviali;
  • sostituzione della pavimentazione stradale (binder + stato d’usura) previa impermeabilizzazione delle strutture estradossali e ripristino degli avvallamenti mediante apporto aggiuntivo di stabilizzato opportunamente costipato;
  • posa in opera di una rete antivolatili fissata all’intradosso delle travi in c.a.p..

Le malte strutturali e le finiture protettive

I cicli di ripristino sui calcestruzzi strutturali degradati a causa della carbonatazione sono regolamentati dalle Normative europee e dai protocolli d’intervento elaborati dagli Enti gestori delle infrastrutture.

In questo caso specifico, la scelta relativa alle malte strutturali, oltre a rispondere ai consueti criteri prestazionali e di durabilità, doveva anche soddisfare problematiche specifiche che meritavano particolare attenzione come di seguito descritte.

Nuovi giunti di dilatazione
7. La realizzazione di nuovi giunti di dilatazione
Lo spessore ridotto (3 cm medio) della cappa strutturale estradossale

In questo caso, la scelta progettuale si è indirizzata su micro-calcestruzzi a elevatissime prestazioni e alto contenuto di fibrorinforzo metallico, capaci di esprimere resistenze residue in campo fessurato, e un valore di tenacità come verificato dal test secondo Normativa EN 14651.

La scelta si è indirizzata verso il Floor Tenax SFR di Azichem (www.azichem.com), un microcalcestruzzo fibrorinforzato con microfibre metalliche di lunghezza 6 mm, contraddistinto da elevatissime resistenze fisico-meccaniche, rapidità di indurimento e intrinsecamente impermeabile, costituendo in tal modo un’ulteriore barriera (oltre all’impermeabilizzazione prevista) alla penetrazione dei liquidi nella porosità della soletta armata.

Il Floor Tenax SFR
8. Il diagramma sforzo-deformazione del Floor Tenax SFR (resistenze residue secondo la EN 14651)
Le principali caratteristiche fisico-meccaniche
  • Resistenza a compressione (EN 12190): > 95 MPa;
  • resistenza a flessione (EN 196-1): > 15 MPa;
  • valore medio del limite di proporzionalità -LOP- (EN 14651): 7,1 MPa;
  • fr1 resistenza residua media con apertura fessura di 0,5 mm (EN 14651): 4,5 MPa;
  • classe di tenacità (EN 14651): 4a;
  • assorbimento capillare (UNI EN 13057): 0,38 kg•h^0,5/m².

  • La preparazione delle pile
    9A La preparazione delle pile
    9A. La preparazione delle pile per getti integrativi
  • La casseratura
    9B La casseratura
    9B. La casseratura
Nelle aree in prossimità e sovrastanti il tracciato ferroviario

In queste zone, le operazioni di ripristino del copriferro dovevano svolgersi entro limitate finestre temporali, in concomitanza con le ore concesse dall’interruzione notturna del traffico dei treni.

La malta da ripristino strutturale, in classe R4 secondo EN 1504/3, doveva perciò essere caratterizzata da un tempo di fine presa e di indurimento accelerato, in grado di realizzare, nel giro di poche ore, ripristini a spessore consistente, portati finiti e già meccanicamente stabili prima della riapertura del traffico ferroviario. La scelta si è indirizzata verso la malta strutturale fibrorinforzata Repar Tix HG di Azichem, caratterizzata da un rapido indurimento (30’-45’ in funzione delle temperature) e da una fine presa attorno ai 60’.

  • La stesura della malta Repar Tix HG
    10A La stesura della malta Repar Tix HG
    10A. La stesura manuale della malta Repar Tix HG
  • L’area di miscelazione e pompaggio
    10B L’area di miscelazione e pompaggio
    10B. L’area di miscelazione e pompaggio della malta Repar Tix HG
  • La spruzzatura
    10C La spruzzatura
    10C. La spruzzatura della malta Repar Tix HG
  • Lo scorrimento della malta
    10D Lo scorrimento della malta
    10D. Lo scorrimento della malta Repar Tix HG - dopo la miscelazione - verso il circuito di pompaggio
  • La lisciatura
    10E La lisciatura
    10E. La lisciatura della malta Repar Tix HG
  • L'intonacatura delle pareti
    10F L'intonacatura delle pareti
    10F. L'intonacatura delle pareti con la malta Repar Tix HG
Le principali caratteristiche fisico-meccaniche
  • Resistenza a compressione (EN 12190): > 65 MPa;
  • resistenza a flessione (EN 196-1): > 9 MPa;
  • resistenza alla carbonatazione (UNI EN 13295): 0,5 mm;
  • assorbimento capillare (UNI EN 13057): 0,30 kg•h^0,5/m².

  • Il nuovo guardrail
    11A Il nuovo guardrail
    11A. Il nuovo guardrail
  • La parete in c.a. ripristinata
    11B Le pareti in c.a. ripristinate
    11B. La parete in c.a. ripristinata
  • Il lavoro finito
    11C Il lavoro finito
    11C. Il lavoro finito
L’ambiente d’esposizione

Considerando l’ambiente d’esposizione, le superfici sono state protette da una pittura con altissimi valori di resistenza al passaggio della CO2 e buona traspirabilità al vapore acqueo.

La scelta si è indirizzata verso la pittura acrilica Protech Wac di Azichem.

La pitturazione con Protech Wac
12. La pitturazione anticarbonatazione con Protech Wac
Le principali caratteristiche fisico-meccaniche
  • Determinazione delle materie volatili (VOC) (UNI EN ISO 3251:2008): 10,95 g/l;
  • determinazione dell’aderenza per trazione diretta (Fh) (UNI EN 1542): > 0,8 MPa;
  • grado di trasmissione del vapore acqueo (EN ISO 7783-1): 0,1959 m;
  • grado di trasmissione dell’acqua liquida (UNI EN 1062-3): 0,012 kg/(m² • h^0,5);
  • permeabilità alla CO2 Sd (UNI EN 1062-6:2003): 740 m.

  • Il ripristino ultimato
    13A Il ripristino ultimato
    13A. Il ripristino ultimato
  • Il cavalcavia in funzione
    13B Il cavalcavia in funzione
    13B. Il cavalcavia in funzione dopo i lavori di ripristino e di adeguamento

Dati tecnici

  • Responsabile unico del procedimento: Geom. Vito Miccolis
  • Progettazione e coordinamento della sicurezza: Ing. Federico Mirizzi e Ing. Ignazio Ditano (CSP)
  • Direzione lavori e coordinamento per l’esecuzione dei lavori: Ing. Federico Mirizzi e Ing. Ignazio Ditano (CSE)
  • R.T.I. appaltatrice: Dalmar Opere Generali Srl (Mandataria) e Infravie Srl (Mandante)
  • Impresa subappaltarice: F.lli Pugliese Srl
  • Direttori Tecnici di cantiere: Arch. Antonietta Rita Armenti e Ing. Gianvito Ferricelli
  • Malte strutturali e finiture protettive: Azichem Srl

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