Condividi, , Google Plus, LinkedIn,

Stampa

Pubblicato in:

Soluzioni avanzate di rinforzo per un ponte in muratura

Nell’intervento sul viadotto in muratura n° 152, situato nel tratto della S.P. 16 tra Sassoferrato e Fabriano (AN), sono stati impiegati vari sistemi sviluppati e prodotti da Fibre Net SpA, che ha dedicato negli anni investimenti considerevoli al settore ricerca e sviluppo

sfondo fn

L’opera in oggetto è sottoposta a vincolo di natura storico artistico e ricade in zona sismica con una PGA attesa tra 0,15 e 0,25 g.

Costituita da quattro arcate con luci di circa 8 m e freccia pari a 4 m, presenta una struttura portante in muratura di diversa tipologia: le volte sono realizzate in muratura di laterizio a due teste stabilizzate dalla presenza del rinfianco, mentre le pile, i timpani, le murature d’ala e le spalle sono costituite da un nucleo in murature di pietrame disordinato e da una cortina esterna in muratura di laterizio. Le fondazioni sono di tipo diretto e si attestano a una quota in cui si registra la presenza di roccia.

consolidamento
1. La pianta e il prospetto del ponte n° 152, con individuazione degli interventi di consolidamento

Lo stato dell’arte

Le analisi numeriche eseguite hanno messo in evidenza le carenze strutturali del manufatto; le volte presentavano i tipici meccanismi di collasso con la formazione alternata di cerniere intradosso-estradosso, le murature di pile spalle presentavano stati tensionali e deformativi superiori alla capacità con un indice di sicurezza di entità modesta rispetto alla domanda.

Criticità, queste ultime, accentuate anche dal quadro fessurativo importante che interessava la volta nella zona di collegamento con le armille e aggravate dalla vetustà dell’opera. Le pile, la volta e le spalle evidenziavano problematiche di degrado riguardanti sia i blocchi sia la matrice con fenomeni di disgregazione, efflorescenze di sali, esfoliazione e polverizzazione della malta.

Le soluzioni adottate

Dal punto di vista tecnico, il vincolo imposto dalla Soprintendenza ha rappresentato uno stimolo per ricercare soluzioni adeguate alle problematiche. Il modello FEM è stato uno strumento importante per supportare tutte le scelte effettuate ed è stato necessariamente calibrato con prove dinamiche in situ.

Agendo sulle proprietà dei materiali, sul grado di vincolo e sulla geometria degli elementi, è stata raggiunta un’ottima affidabilità e calibrazione del modello matematico.

  • Ponte
    2 fn
    2. Il modello del ponte
  • Viadotto
    3 fn
    3. Lo schema della diagnostica

Le esigenze tecniche di adeguamento strutturale e quelle di conservazione del manufatto hanno trovato giusta risoluzione nell’utilizzo di diversi sistemi di rinforzo sviluppati e prodotti da Fibre Net SpA (www.fibrenet.it).

Il progetto, inteso come processo decisionale, ha attraversato le seguenti fasi: evidenza del problema strutturale, individuazione della tecnica del sistema di rinforzo e valutazione dell’efficacia dello stesso, applicabilità di cantiere, durabilità dell’intervento in relazione all’uso e alla manutenzione del bene.

Una volta approfondite le esigenze di Progettista e Committente, Fibre Net ha messo a disposizione il proprio know-how, frutto di anni di esperienza sul campo e considerevoli investimenti in ricerca e sviluppo.

Non avendo partecipato direttamente alla campagna d’indagine conoscitiva del manufatto, ne sono stati analizzati i risultati per capire il grado di omogeneità della muratura oggetto dell’intervento, al fine di proporre soluzioni idonee, efficaci e durevoli.

L’identificazione dinamica del ponte è stata fondamentale per individuare soluzioni non standard, supportate da un modello matematico calibrato e da materiali e tecniche sperimentate e certificate.

Un esempio su tutti è il modo in cui è stata trattata la frattura tra armille e volta: la post compressione con tiranti metallici, soluzione standard inizialmente valutata, avrebbe avuto un impatto importante sull’architettura del ponte senza incrementare in modo sostanziale la stabilità globale dello stesso.

Le valutazioni numeriche eseguite hanno dimostrato che risultati analoghi potevano essere ottenuti anche con un collegamento meno rigido ed invasivo; la cucitura delle lesioni è stata, quindi, eseguita con barre di piccolo diametro in materiale composito CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) a base di fibra di carbonio e resine termoindurenti della linea Betontex di Fibre Net, più resistenti rispetto ai tradizionali materiali.

ristilatura armata
4. Lo schema di intervento di ristilatura armata dei giunti col sistema Reticola di Fibre Net

Il loro coefficiente di dilatazione termica, pressoché nullo, elimina problemi di eventuali sollecitazioni parassite sul resto della struttura, e i CFRP non presentano fenomeni di viscosità per carichi di lungo termine.

I dati delle prove sperimentali eseguite da Fibre Net sono stati fondamentali per scegliere come sistema di cucitura lato esterno delle armille il sistema Reticola, basato sulla tecnica della ristilatura armata dei giunti di malta e in grado di consentire anche il mantenimento della muratura in mattoni faccia a vista.

La tecnica Reticola prevede il rinforzo strutturale di murature storiche attraverso l’inserimento nei giunti di malta di trefoli in acciaio inox, debitamente dimensionati e collegati al nucleo murario attraverso opportuni sistemi di connessione.

La successiva copertura con malta adeguata permette di ottenere importanti miglioramenti prestazionali, senza pregiudicare la qualità estetica del paramento murario. Nel caso delle pile, la necessità strutturale era quella di confinare la muratura per migliorarne le caratteristiche a taglio e pressoflessione.

Nonostante i sistemi di rinforzo da adottare potessero essere diversi (confinamento con piastre metalliche calandrate, intonaco armato classico con rete in acciaio e betoncino cementizio), la scelta è stata quella di utilizzare il sistema CRM RI-STRUTTURA di Fibre Net con rete preformata in materiale composito GFRP (Glass Fiber Reiforced Polymer) in fibra di vetro AR, resine termoindurenti e betoncino a base di calce idraulica naturale. Tale scelta è stata ottenuta nuovamente grazie ad un’analisi critica dei risultati delle indagini conoscitive.

sistema Reticola
5. Il sistema Reticola consente anche di mantenere inalterato l’aspetto della muratura in mattoni faccia a vista

Ri-Struttura risolve il problema della resistenza strutturale, confina efficacemente la muratura, migliora le prestazioni a taglio e pressoflessione nel piano e fuori dal piano, è compatibile con la struttura esistente vincolata e consente un’eventuale reversibilità dell’intervento. Non modifica in modo sostanziale la rigidezza della pila e quindi la risposta dinamica della struttura, e fornisce una maggiore capacità in spostamento.

È una soluzione durevole: la rete in materiale composito non subisce infatti degradi in presenza di ambienti anche molto aggressivi; una maggiore durabilità si traduce in minori oneri di manutenzione per il Gestore dell’infrastruttura.

La leggerezza dei materiali compositi ne facilita la movimentazione e applicazione, riducendo i tempi di esecuzione e i rischi per la sicurezza in cantiere.

L’intervento sul viadotto ha riguardato infine le volte: al rinforzo mediante controvolta in calcestruzzo armato o con centine è stata preferita una soletta con betoncino a base calce armato con armature non metalliche, compatibili con una muratura storica senza conseguenti alterazioni del comportamento strutturale.

La minore rigidezza, infatti, rispetto a una soluzione tradizionale, riduce i noti fenomeni di decompressione della muratura, consentendo di restituire all’opera la sua affidabilità strutturale.

Fibre Net
6. La proposta di intervento col sistema CRM RI-STRUTTURA di Fibre Net, con rete preformata in GFRP

Conclusioni

Indagini conoscitive estese del manufatto e un modello analitico affidabile, associato alla conoscenza di tecniche e materiali innovativi, hanno permesso di risolvere problematiche complesse.

Gli interventi proposti con materiali compositi attraverso l’applicazione di diverse tecniche di intervento, oltre che rispettosi dei vincoli imposti dalla soprintendenza, risultano efficaci, durevoli nel tempo e consentono all’Ente gestore non solo di ripristinare le condizioni di sicurezza e di esercizio del bene richieste, ma anche di affrontare i minori oneri di manutenzione durante la sua vita utile.

>  Se questo articolo ti è piaciuto, iscriviti alla Newsletter mensile al link http://eepurl.com/dpKhwL  <