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L’esperienza del campo prove “Sicurezza e Infrastrutture” del MIT – prima parte

Risultati della prova di carico a rottura di un intero impalcato con l’obiettivo di valutare la capacità portante effettiva di una campata isostatica in condizioni reali, considerando lo stato di degrado effettivo e rappresentativo di un’opera costruita negli anni Sessanta e soggetta a manutenzione ordinaria

sfondo uni tn

La seconda parte dell’articolo, proposta su “S&A” n° 142 Luglio/Agosto 2020, è online su https://www.stradeeautostrade.it/ponti-e-viadotti/lesperienza-del-campo-prove-sicurezza-e-infrastrutture-del-mit-seconda-parte/.

Su richiesta e sotto la supervisione dell’Ufficio Ispettivo Territoriale di Roma incaricato dal Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (MIT), Autostrade per l’Italia (ASPI) e il Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Meccanica dell’Università degli Studi di Trento (UniTN) il 7 Giugno 2019 hanno finalizzato un Accordo Quadro di collaborazione nel campo della gestione e del monitoraggio dell’infrastruttura civile, con l’obiettivo di sviluppare protocolli di indagine e sistemi di monitoraggio per valutare la sicurezza e le prestazioni dei ponti stradali esistenti [1].

La convenzione di ricerca prevede un’estesa attività sperimentale che ha l’obiettivo di validare in condizioni reali la fattibilità e l’efficacia dei metodi per la valutazione dello stato di sicurezza dei ponti esistenti, comprese prove di carico statiche e dinamiche, prove non distruttive per la caratterizzazione dei materiali e per l’identificazione dei difetti.

Nell’ambito di questa attività sperimentale, è stato allestito il campo prove Sicurezza Infrastrutture nel comune di Candela (FG) presso il viadotto Alveo Vecchio, situato sul vecchio tracciato dell’Autostrada A16 Napoli-Canosa e dismesso nel 2005 a causa di una frana.

Questo campo prove è un laboratorio all’aria aperta dove si ha l’opportunità unica di testare le prestazioni di un ponte in condizioni reali di degrado e di vincolo.

Come tipologia di opera, il viadotto Alveo Vecchio è rappresentativo del 70% del patrimonio infrastrutturale esistente gestito da ASPI. I risultati delle prove saranno la base per la creazione del protocollo per la valutazione della sicurezza dei ponti esistenti.

Come prova inaugurale si è deciso di effettuare una prova di carico a rottura di un intero impalcato, con l’obiettivo di valutare la capacità portante effettiva di una campata isostatica in condizioni reali, considerando lo stato di degrado effettivo e rappresentativo di un’opera costruita negli anni Sessanta e soggetta a manutenzione ordinaria [2]. Questo articolo presenta i risultati di questa prova di carico.

A16
1. Una foto aerea del campo prove “Sicurezza e Infrastrutture” del MIT: in primo piano, il viadotto Alveo Vecchio durante la prova di carico e, sullo sfondo, il nuovo tracciato dell’Autostrada A16

Descrizione dell’opera

Il viadotto Alveo Vecchio, costruito nel 1968, è composto da due strutture indipendenti, una per carreggiata, ciascuna costituita da tre campate in c.a.p. aventi lo schema statico di travi semplicemente appoggiate.

Entrambi gli impalcati hanno quattro nervature in c.a.p. di interasse 2,40 m e altezza 2,0 m, sormontate da una soletta di spessore 20 cm, facente parte integrante della sezione resistente della trave. Le nervature sono collegate da tre traversi intermedi e da due traversi di testata, aventi spessore 25 cm.

La luce teorica delle nervature, intesa come distanza tra gli appoggi, è di 32,50 m (Figure 2, 3, 4 e 5). Il sistema di precompressione è composto da 14 cavi post-tesi per ciascuna trave. Ciascun cavo, avente tracciato parabolico, è formato da 12 fili da 6 mm, disposti in parallelo all’interno di una guaina metallica iniettata.

La tensione nominale di rottura dei fili è 1.700 MPa, la tensione nominale di snervamento è 1.450 MPa, e il tiro iniziale è 1.250 MPa. Le pile sono a setto, aventi altezza ridotta, circa 3,30 m comprensivi di pulvino, con suola di fondazione di dimensioni 18,50×6,00 m e spessore 1,60 m, su otto pali trivellati di diametro 1,20 m e lunghezza 23 m.

Le spalle sono invece fondate su sei pali dello stesso diametro 1,20 m. L’opera ha tracciato rettilineo e la livelletta ha una pendenza dell’1,45% da Bari in direzione Napoli.

Per quanto riguarda i materiali impiegati, nella relazione di calcolo è stata utilizzata una resistenza a compressione del calcestruzzo pari a 400 kg/cm2 e una tensione ammissibile pari a 2.200 kg/cm2 per le armature lente [3]. Non sono note a priori altre caratteristiche dei materiali.

La struttura è stata dimensionata secondo la Normativa vigente all’epoca, la Circ. Min. LL.PP. 14/02/1962, n° 384 [4]. Il collaudo è stato eseguito nel 1969.

Nel 2015, una frana ha interessato il ponte e ne ha comportato la dismissione a seguito del crollo della campata C1dx e della rototraslazione delle pile 1 sia destra che sinistra.

Da un sopralluogo effettuato in data 9 Maggio 2019, si è osservato che la campata 3 è rimasta intatta e non interessata dalla frana risultando quindi potenzialmente idonea per una prova di carico.

  • Viadotto
    2 uni tn
    2. La pianta con rilievi dello stato attuale del viadotto Alveo Vecchio
  • Alveo Vecchio
    3 uni tn
    3. La sezione longitudinale del viadotto Alveo Vecchio
  • Indagini
    4 uni tn
    4. Il prospetto laterale del viadotto Alveo Vecchio
  • Campata
    5 uni tn
    5. La sezione trasversale della campata C3 del viadotto Alveo Vecchio

Non si è potuto invece trarre conclusioni sullo stato delle fondazioni degli elementi verticali, in particolare della pila 2 su cui poggia la campata 3. L’opera non presentava fessurazioni, distacchi di copriferro e segni di corrosione delle armature [2].

Con una preliminare prova di carico sulla pila 2 e sulla spalla lato Bari, effettuata tra l’1 e il 4 Luglio 2019, si è verificata l’integrità dei pali di fondazione, con cedimenti inferiori a 0,1 mm per un carico di 480 t prima sulla pila, e successivamente sulla spalla [5]. 

Le indagini diagnostiche preliminari

Le indagini e i test di laboratorio eseguiti prima di effettuare la prova di carico, conformi alle recenti raccomandazioni UNI/TR 11634:2016 Linee Guida per il monitoraggio strutturale [6], hanno avuto lo scopo di valutare le caratteristiche dei materiali al fine di stimare la capacità resistente dell’opera.

Sono state prelevate carote di calcestruzzo da travi e soletta da testare con prove di compressione e trazione, spezzoni di fili dai cavi di post-tensione per valutare la tensione di snervamento, la tensione di rottura e l’allungamento a rottura; e campioni di armature a taglio delle travi.

Sono state eseguite prove di rilascio sui singoli fili per la stima della precompressione residua, campionamenti per la valutazione dei pesi permanenti, un rilievo geometrico, e un rilievo con georadar con verifica del tracciato dei cavi.

Tali indagini sono state finalizzate esclusivamente a raccogliere i campionamenti minimi ed essenziali per progettare la prova di carico sulla campata C3sx del viadotto in esame.

La Figura 6 mostra in modo schematico la posizione delle indagini eseguite, mentre la Figura 7 mostra le sezioni in cui sono state prelevate le carote di calcestruzzo delle travi e i cavi su cui sono state eseguiti i test di caratterizzazione meccanica e le prove di rilascio.

Analizzando i risultati dalle indagini sui materiali sono stati stimati i valori indicati nelle Figure 8 e 9 [5].

  • localizzazione
    6 uni tn
    6. La localizzazione globale delle indagini
  • Sezione
    7 uni tn
    7. La localizzazione delle sezioni 7-8-9 e del cavo 1 in sezione 7
  • Impalcato
    8 uni tn
    8. Il riepilogo delle caratteristiche medie dell’acciaio armonico stimate sulla base dei risultati delle indagini in sito
  • cls
    9 uni tn
    9. Il riepilogo dei valori medi di resistenze cls e armature stimate sulla base dei risultati delle indagini in sito

Bibliografia

[1]. Convenzione di ricerca Autostrade per l’Italia SpA – Università di Trento, DICAM – Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti: Sistema di Supporto alla Decisione per la Gestione delle Infrastrutture, 2019.

[2]. Università degli Studi di Trento – “Campo prove Sicurezza Infrastrutture MIT – Protocollo di Prova e Strumentazione Campata C3sx” Trento, 2019.

[3]. SPEA – “Relazione di Calcolo viadotto Alveo Vecchio alla p.k. 39+364.21, opera N*14”, 1966.

[4]. Circ. Min. LL.PP. 14/02/1962, n° 384 – Norme relative ai carichi per il calcolo dei ponti stradali, 1962.

[5]. Università degli Studi di Trento – “Campo prove Sicurezza Infrastrutture MIT – Resoconto Prove su Campata C3sx”, Trento, 2019.

La seconda parte dell’articolo, proposta su “S&A” n° 142 Luglio/Agosto 2020, è online su https://www.stradeeautostrade.it/ponti-e-viadotti/lesperienza-del-campo-prove-sicurezza-e-infrastrutture-del-mit-seconda-parte/.

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