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Il recupero di ponti e la loro riqualificazione con tecniche e materiali innovativi

Per la manutenzione di ponti esistenti in calcestruzzo armato, l’utilizzo del sistema di rinforzo Betontex® di Fibre Net per la riparazione e l’antiribaltamento mediante placcaggio fibrorinforzato FRP (Fiber Reinforced Polymer) con tessuti e reti in fibra di carbonio ad alta tenacità e alto modulo, impregnati in situ con resine epossidiche termoindurenti

Il recupero di ponti esistenti è oggi uno dei rilevanti problemi nell’ambito delle infrastrutture pubbliche. Le strutture tecnico-gestionali hanno dovuto prendere atto della necessità di una manutenzione sottovalutata nel corso degli anni.

Gli argomenti si riassumono quindi in tre parole: manutenzione, controllo e/o adeguamento ai carichi di Normativa, adeguamento o miglioramento sismico.

La manutenzione

Importante per tutti i ponti, in muratura, in acciaio e in calcestruzzo armato: per questi ultimi, in particolare, la cui costruzione data diverse decine di anni ponendosi in periodi in cui la tecnologia del calcestruzzo e più ancora l’accuratezza nei controlli di qualità non erano allo standard attuale.

riqualificazione di ponti
1. Il consolidamento con cls FRC

I carichi da Normativa

Gli aggiornamenti normativi, che hanno risentito di una evoluzione nei mezzi di trasporto commerciali in fatto di pesi e di portate, oltre che di lievitazioni nella frequenza dei transiti, hanno imposto “Carichi accidentali” più impegnativi rispetto a quelli delle precedenti Norme (ferme dagli anni Novanta, prima delle NTC 2008 e 2018).

La sismica

Similmente, l’introduzione della zonizzazione sismica con tutto quanto consegue relativamente agli oneri sui manufatti e, nel caso specifico, sui ponti, comporta la necessità di prevedere sollecitazioni assai maggiori rispetto a quelli dell’epoca della costruzione.

Molteplici possono essere le tecniche di intervento per le esigenze imposte dalle revisioni normative sui carichi e dagli oneri connessi alla sismica. Il presente contributo si riferisce a tre interventi in Emilia-Romagna su ponti di diversa configurazione, costruiti alla fine degli anni Cinquanta.

Tre interventi in Emilia-Romagna 

Il ponte sul torrente Leo

Il ponte sul torrente Leo interessa la S.P. 324 del “passo delle Radici” in località prossima all’abitato di Fanano, nell’Alto Appennino modenese. L’opera scavalca il torrente Leo mediante luce unica, con soluzione a doppio arco a via superiore di luce teorica pari a 50,00 m circa e freccia 9,00 m.

riqualificazione di ponti
2. Il consolidamento con cls FRC

La coppia di archi in calcestruzzo armato, uniti da traversi, sostiene l’impalcato mediante pilastri. La sezione trasversale ha larghezza totale di 7,85 m comprensiva dei cordoli.

Prima del presente intervento, l’opera presentava evidenti fenomeni di degrado delle strutture e ulteriori criticità emerse durante le indagini effettuate, e in particolare:

  • fessure in intradosso archi in corrispondenza delle imposte;
  • avanzato stato di degrado del calcestruzzo specie in intradosso chiave arco, con esposizione di armature in stato di degrado;
  • assenza di barre d’armatura negli archi, nei quali è presente una sorta reticolare di acciaio realizzata con materiale di probabile recupero e utilizzata anche come centinatura al momento della realizzazione e la cui efficacia, come acciaio d’armatura, è incerta soprattutto per problemi di aderenza;
  • scarsa resistenza dei calcestruzzi evidenziata dalle prove sui materiali, con risultati particolarmente bassi per archi e pilastri; generale scarsità di armatura presente nei calcestruzzi armati.
riqualificazione di ponti
3. L’inquadramento generale del progetto

L’intervento in oggetto ha conseguito l’adeguamento statico del ponte e il suo miglioramento sismico tramite incamiciatura degli elementi in c.a. con calcestruzzo fibrorinforzato di spessore circa 8 cm dotato di opportuna armatura, unitamente a riduzione del riempimento di materiale inerte presente, sostituzione dei giunti di dilatazione con giunti adatti per gli spostamenti richiesti dalle azioni statiche e sismiche, consolidamento delle spalle mediante risistemazione delle parti dissestate dei muri in bozze di pietrame squadrato e potenziamento con micropali immediatamente a monte.

Il ponte dell’Albergone

Il ponte dell’Albergone sul fiume Lamone sulla ex S.S. 253, ubicato tra gli abitati di Lugo e Bagnacavallo (RA), è un ponte in c.a. a tre campate di luci 19,00, 23,00 e 19,00 m. Il ponte presentava, nello stato pre-intervento, diffusi affioramenti delle armature, con ossidazione delle stesse oltre a sistematici degradi delle selle Gerber.

Sostanziali interventi di rinforzo si sono resi necessari, oltre che per sanare il suddetto degrado, per adeguare la struttura all’aumento degli oneri da carico da traffico rispetto a quelli di progetto del manufatto; per l’adeguamento ai carichi statici, le travi sono state rinforzate a flessione e taglio con impiego di “fibre di carbonio” solidarizzate all’esistente tramite resine epossidiche.

  • riqualificazione di ponti
    4A fibre
    4A. Rinforzi a flessione e a taglio in fibra di carbonio
  • riqualificazione di ponti
    4B fibre
    4B. Rinforzi a flessione e a taglio in fibra di carbonio
  • riqualificazione di ponti
    4C fibre
    4C. Rinforzi a flessione e a taglio in fibra di carbonio

L’impalcato è stato inoltre reso continuo eliminando i giunti intermedi, ottenendo anche di eliminare i sistematici degradi che interessavano le selle. Nella giunzione delle travi presso le cerniere Gerber sono state introdotte barre da precompressione tipo dywidag; il dimensionamento delle barre dywidag è stato effettuato tale da equilibrare l’intera azione che la trave portata trasmette alla mensola portante.

Per l’adeguamento sismico (richiesto dal concomitante cambio di schema strutturale sopra indicato) si è provveduto all’introduzione di accoppiatori oleodinamici (shock transmitter) e alla sostituzione degli appoggi di spalla rendendoli multidirezionali, per garantire il trasferimento degli oneri alle spalle opportunamente potenziate con micropali laterali e tiranti a tergo delle spalle stesse.

Si riportano alcuni schemi grafici d’insieme e di dettaglio per illustrare degli interventi effettuati in particolare relativamente ai rinforzi con le fibre di carbonio.

Il ponte Lungo di Brisighella

Il ponte Lungo di Brisighella, a servizio della ex S.S. 302 e attraversante un avvallamento trasversale del fiume Lamone, presenta due spalle scatolari in c.a. (con impalcato a travi e traversi), due impalcati laterali di accesso di luce 10,65 m e una campata centrale con soluzione ad arco di luce 35,00 m circa.

placcaggio fibrorinforzato
5. Un’immagine del ponte a lavori ultimati

Il progetto e i lavori di riqualificazione del ponte sono stati finalizzati a un importante allargamento della piattaforma stradale, all’adeguamento di portata per i carichi dell’allora prima categoria e ad un marcato miglioramento sismico.

La riqualificazione strutturale con potenziamento delle strutture degli impalcati, sia quelli in luce sia quelli sui volumi delle spalle, è stata ottenuta con applicazione di fibre di carbonio in opportune configurazioni.

Dal punto di vista tecnico e tecnologico, il progetto e la successiva realizzazione hanno comportato interventi cospicui su tutte le componenti strutturali, fra i quali spiccano l’allargamento e la continuizzazione di tutto l’impalcato da spalla a spalla; il supporto agli allargamenti dell’impalcato ha comportato la costruzione di impegnative mensole trasversali in corrispondenza dei telai sugli archi.

Il significativo miglioramento sismico ha comportato un importante incremento di forze orizzontali attribuite nelle componenti longitudinale al sistema degli archi, e trasversale a due importanti telai.

I telai comprendono anche le originali stilate di pilastri (raccolte in due grosse colonne di calcestruzzo armato) il cui collegamento è fornito da una struttura metallica con diagonali simmetriche rispetto al centro della pila e disposte a V rovesciata eccentriche per contribuire significativamente a fornire duttilità alla pila.

La rigidezza dell’impalcato nel suo piano determina una collaborazione tra pile e arcate, peraltro ben indagata e individuata dalle modellazioni spaziali agli elementi finiti implementate.

  • calcestruzzo armato
    6A fibre
    6A. Rinforzi a flessione e a taglio in FRP
  • Fiber Reinforced Polymer
    6B fibre
    6B. Rinforzi a flessione e a taglio in FRP
  • miglioramento sismico
    6C fibre
    6C. Rinforzi a flessione e a taglio in FRP
  • manutenzione
    6D fibre
    6D. Rinforzi a flessione e a taglio in FRP
  • resine epossidiche
    6E fibre
    6E. Rinforzi a flessione e a taglio in FRP

I materiali utilizzati

Per i rinforzi strutturali con FRP è stato utilizzato il sistema Betontex® di Fibre Net (https://www.fibrenet.it/context/infrastrutture/application/) che si compone di tessuti, reti, fiocchi, lamine e barre preformate in fibre di carbonio e matrici epossidiche.

Grazie alle elevate proprietà meccaniche, di leggerezza e di resistenza alla corrosione, i sistemi fibrorinforzati Betontex® sono utilizzati ai fini del ripristino strutturale, del miglioramento e adeguamento statico e sismico di elementi di opere d’arte infrastrutturali.

L’utilizzo dei sistemi Betontex® 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. Il sistema Betontex® è provvisto del Certificato di Valutazione Tecnica CVT e può essere impiegato per la prevenzione di meccanismi di collasso locale e/o per meccanismi di collasso di tipo globale. Il placcaggio fibrorinforzato permette di incrementare la resistenza a taglio, la flessione nel piano e fuori dal piano della muratura.
NTC 2008
7.

Ringraziamenti

Fibre Net ringrazia il Prof. Poluzzi e i co-autori per aver condiviso le proprie esperienze tecnico-progettuali realizzando il presente articolo.

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