Condividi, , Google Plus, LinkedIn,

Stampa

Pubblicato in:

Il viadotto strallato Carpineto I

Analisi del dissesto e consolidamento delle grandi strutture in c.a.p.

Lucio Della Sala, Rosario Cerone, Angelo Sabatiello

Il presente lavoro descrive le indagini condotte nel 2013 sul ponte a struttura strallata Carpineto I, appartenente al raccordo autostradale 05 “Potenza-Sicignano”, allo scopo di accertare l’evoluzione dei fenomeni di degrado manifestatisi negli anni a partire dall’epoca della sua costruzione e la loro influenza sulla statica complessiva del viadotto.

Immagini

  • Un particolare del sistema strallato
    article_5358-img_3392
    Un particolare del sistema strallato
  • Il profilo del viadotto Carpineto I
    article_5358-img_3393
    Il profilo del viadotto Carpineto I
  • La sezione dello strallo (110x80 cm)
    article_5358-img_3394
    La sezione dello strallo (110x80 cm)
  • Le condizioni di degrado rilevate sulle guaine
    article_5358-img_3395
    Le condizioni di degrado rilevate sulle guaine
  • Le condizioni di degrado rilevate sulle guaine
    article_5358-img_3396
    Le condizioni di degrado rilevate sulle guaine
  • La prospezione endoscopica
    article_5358-img_3397
    La prospezione endoscopica
  • La prospezione endoscopica
    article_5358-img_3398
    La prospezione endoscopica
  • Un particolare del mini strain gauge
    article_5358-img_3399
    Un particolare del mini strain gauge
  • Un particolare del mini strain gauge
    article_5358-img_3400
    Un particolare del mini strain gauge
  • La prova di rilascio sul cls
    article_5358-img_3401
    La prova di rilascio sul cls
  • Il confronto tra i parametri modali 2013-2001
    article_5358-img_3402
    Il confronto tra i parametri modali 2013-2001
  • Il modello FEM
    article_5358-img_3403
    Il modello FEM
  • Il confronto delle configurazioni deformate
    article_5358-img_3404
    Il confronto delle configurazioni deformate
  • Il confronto delle configurazioni deformate
    article_5358-img_3405
    Il confronto delle configurazioni deformate
  • Il riepilogo dei modi di vibrare
    article_5358-img_3406
    Il riepilogo dei modi di vibrare
  • Le fasi costruttive: le antenne
    article_5358-img_3407
    Le fasi costruttive: le antenne
  • Le fasi costruttive: le travate sospese
    article_5358-img_3408
    Le fasi costruttive: le travate sospese
  • Le fasi costruttive: i cavi “A”
    article_5358-img_3409
    Le fasi costruttive: i cavi “A”
  • Le fasi costruttive: i cavi “B” con la travata di accoppiamento
    article_5358-img_3410
    Le fasi costruttive: i cavi “B” con la travata di accoppiamento
  • Gli stati di sforzo
    article_5358-img_3411
    Gli stati di sforzo
  • Gli stati di sforzo
    article_5358-img_3412
    Gli stati di sforzo
  • La tensione di precompressione delle guaine
    article_5358-img_3413
    La tensione di precompressione delle guaine
  • L’intervento di consolidamento
    article_5358-img_3414
    L’intervento di consolidamento

Nel prosieguo vengono consegnati i risultati delle misurazioni effettuate in situ, in particolare quelle relative alle prove dinamiche, e vengono confrontati sia con i corrispondenti risultati sperimentali, desunti in una precedente campagna di indagini svolta per conto dell’Ente gestore dell’arteria sia con quelli teorici tratti da una analisi numerica su modello agli elementi finiti.

Quest’ultimo, in tal modo validato, ha consentito di determinare l’effettivo stato di sforzo presente nei vari elementi strutturali del viadotto e quindi proporre una soluzione per il suo consolidamento e adeguamento.

Descrizione dell’opera

L’opera presenta due vie di corsa parallele ad andamento planimetrico rettilineo, separate ed indipendenti, ciascuna di larghezza pari a 9,50 m e lunghezza complessiva pari a 241,80 m.

Ciascuna carreggiata è costituita da una coppia di strutture strallate mutuamente collegate da una travata isostatica di luce pari a 42 m; il sistema descritto ha permesso di superare una zona in frana con una luce complessiva di 181 m. Ognuno dei due sistemi strallati si compone di una trave principale di notevole rigidezza incernierata ad una estremità al blocco di fondazione dell’antenna e sostenuta a circa i quattro quinti della luce da due tiranti obliqui i quali, dopo il rinvio sulle torri, si ancorano ad un blocco di ancoraggio in calcestruzzoarmato.

Gli stralli, che costituiscono l’elemento caratterizzante l’opera, sono realizzati da un fascio di 240 trefoli paralleli da mezzo pollice – cavi A – protetti da un guscio di calcestruzzo a sezione rettangolare (110×80 cm) prefabbricato a conci; questa guaina, in una fase successiva al varo della travata sospesa, è stata precompressa longitudinalmente mediante ulteriori 80 trefoli da mezzo pollice all’uopo predisposti – cavi B – in modo da imprimere una coazione che impedisse l’insorgenza di tensioni di trazione nel calcestruzzo nelle massime condizioni di esercizio.

Per le loro modalità costruttive, gli stralli esibiscono un comportamento analogo a quello di travi in calcestruzzo a sezione omogenea soggette, per le varie combinazioni di condizione di carico, a sforzi di decompressione con il duplice vantaggio di aumentare da un lato il coefficiente di sicurezza alla fatica – grazie alla riduzione di variazione dello stato tensionale negli stralli stessi – e dall’altro fornire un aumento della durabilità dell’opera d’arte per l’assenza di tensioni di trazione nel calcestruzzo delle guaine.

Il degrado strutturale

I difetti di realizzazione unitamente alle condizioni di degrado hanno determinato negli anni anomalie di corrosione a carico dei trefoli che precomprimono le guaine in c.a. e la conseguente riduzione dello stato tensionale. Si è resa, pertanto, necessaria l’esecuzione di una adeguata campagna di indagine e di verifiche tesa a valutare lo stato di conservazione e di efficienza degli elementi strutturali che costituiscono il viadotto e in particolare degli stralli.

La campagna di indagine

Le indagini sono state eseguite con l’obiettivo di valutare l’attuale stato tensionale degli stralli, il comportamento dinamico della struttura nel suo complesso e di confrontare i risultati ottenuti con quelli acquisiti nel corso di una analoga campagna effettuata nel 2001 sullo stesso viadotto per individuare variazioni del comportamento strutturale eventualmente verificatesi nel frattempo. A tal proposito la campagna di indagine è consistita in rilevazioni sperimentali e ispezioni a carico degli stralli, quali quelle appresso descritte.

L’ispezione generale visiva

Mediante una piattaforma autocarrata sono state esaminate le zone meno accessibili del viadotto, rilevando uno stato di degrado abbastanza diffuso consistente in distacchi di copriferro delle staffe delle guaine, nonché distacchi lungo i coperchi dei conci prefabbricati che le costituiscono.

Il rilievo geometrico della configurazione a catenaria degli stralli

Si è resa necessaria al fine di stimare per via analitica il tiro effettivamente agente negli stessi nonché di verificare la rispondenza alle ipotesi di calcolo e le effettive condizioni di equilibrio.

I sondaggi endoscopici sui cavi degli stralli

Le prospezioni hanno evidenziato una lieve ossidazione superficiale su tutti i trefoli indagati, con anomalie più diffuse su alcuni cavi.

Le prove di detensionamento sui trefoli dei cavi “A”

Si sono rilevate mediante estensimetro resistivo le deformazioni dovute al ritorno elastico conseguente al taglio di un singolo filo di un trefolo del cavo in esame. Le misurazioni hanno fornito valori di tensione, per carichi permanenti, ridotti rispetto ai valori teorici di progetto.

Le prove di detensionamento sui trefoli dei cavi “B”

Analoghe prove sono state eseguite sui trefoli dei cavi di precompressione delle guaine in c.a. ottenendo valori di tensione mediamente pari a 680 MPa con una caduta di tensione pari a circa il 20% rispetto ai valori di progetto.

Le prove di rilascio di tensione nel calcestruzzo delle guaine

È stata determinata la risposta elastica di un piccolo volume di materiale opportunamente strumentato e liberato dal campo tensionale ivi agente mediante carotaggio ottenendo, una deformazione assiale media pari a 75 μstrain. Si è potuta definire, quindi, una tensione media residua di compressione negli stralli di circa 30 kg/cm2.

La caratterizzazione dinamica

Le misure dinamiche sono state effettuate strumentando gli stralli e l’impalcato con sensori accelerometrici registrando le vibrazioni indotte dal transito del traffico veicolare ordinario.

La modellazione strutturale

Con l’obiettivo di pervenire ad una valutazione attendibile dello stato di sollecitazione delle membrature nelle varie condizioni di esercizio, la struttura è stata modellata come un sistema di aste monodimensionali a massa distribuita, a comportamento elastico lineare, mediante il software MidasCivil portando in conto gli effetti torsionali attraverso l’introduzione di masse rotazionali concentrate nei nodi.

Condividi, , Google Plus, LinkedIn,