I ponti ed i viadotti esistenti su cui non è stata eseguita una costante e corretta manutenzione strutturale, sono generalmente affetti da numerosi fenomeni di degrado dovuti alle azioni ambientali (diverso è il caso degli edifici dove gli elementi resistenti primari sono, in genere, maggiormente protetti dalle intemperie).
Al fine di progettare gli interventi di ripristino e di eventuale rinforzo, occorre pertanto considerare con attenzione le effettive condizioni di conservazione del ponte e una sua configurazione di verifica degradata nel caso in cui i fenomeni di ammaloramento esistenti abbiano ridotto la capacità della struttura.
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L’utilizzo dei materiali compositi è largamente impiegato nel consolidamento e ripristino di strutture esistenti in c.a. e c.a.p. quali possono essere i ponti ed i viadotti, per l’adeguamento ai nuovi carichi d’esercizio o per il ripristino di elementi strutturali danneggiati o degradati.
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Ripristino viadotti Autostrada A14
È il caso dell’intervento svolto su alcuni viadotti dell’autostrada A14, tratta Cattolica-Fano. L’intradosso degli impalcati si presentava con porzioni di copriferro distaccate, con armature spesso a vista soggette ai fenomeni di corrosione.
In questi casi lo stato di degrado deve essere attentamente valutato attraverso l’attività di diagnostica, per identificare il processo che ha portato al deterioramento della struttura. Il ripristino va poi progettato con materiali idonei a garantire la durabilità dell’opera per un tempo definito. All’interno della gamma prodotti CONCRETE ROCK di G&P intech, conformi alle norme tecniche UNI EN 1504 che definiscono i requisiti prestazionali dei prodotti per il ripristino e la protezione delle strutture in C.A., sono presenti malte tecniche differenziate per valori di resistenza meccanica, modulo elastico, aderenza al supporto, comportamento a flessione e durabilità.
L’attività di monitoraggio preventiva consente inoltre di individuare le carenze dell’opera esistente, soprattutto in termini di resistenza e deformazione.
I sistemi FRP (Fiber Reinforced Polymers) e SRP (Steel Reinforced Polymers) sono tecnologie molto utili per interventi di rinforzo di strutture esistenti. Sono indicati per il rinforzo di travi, pilastri, pile, pulvini, setti e impalcati per incrementare la resistenza alle sollecitazioni flessionali, di taglio o miste a cui sono sottoposti. Sono caratterizzati da un peso ridotto, da elevate prestazioni meccaniche a trazione e moduli elastici elevati.
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La qualificazione e l’accettazione dei materiali
La qualificazione e l’accettazione dei materiali per rinforzi FRP è disciplinata dal decreto del Presidente del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici n. 293 del 29 maggio 2019 (Linea Guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice polimerica FRP da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti).
Le Linee Guida definiscono le classi prestazionali dei sistemi compositi, ad esempio 210C e 350/2800C per i tessuti in fibra di carbonio, 190S per i tessuti in acciaio e C200/1800 per le lamine preformate. Per le applicazioni sul calcestruzzo, generalmente vengono impiegati materiali in fibra di carbonio ed i tessuti in trefoli UHTSS in acciaio galvanizzato immersi in una matrice polimerica.
Le tecniche maggiormente impiegate consistono in:
- placcature, anche in multistrato, con laminati pultrusi in carbonio (lamine) ad alta resistenza o alto modulo elastico, mediante adesivi polimerici ai fini dell’incremento di resistenza a flessione;
- pretensionamento di laminati pultrusi in carbonio con valori di precarico fino a 500 kN con l’impiego di martinetti oliodinamici e piastre d’ancoraggio, ai fini del miglioramento della rigidezza e della capacità dell’elemento inflesso per lo SLE;
- rinforzi con tessuti unidirezionali e bidirezionali in carbonio ad alta resistenza o alto modulo elastico o in trefoli d’acciaio galvanizzato UHTSS impregnati con resine polimeriche e posizionati in uno o più strati sovrapposti, per taglio, flessione e confinamento.
- ancoraggi dei sistemi di rinforzo mediante piastre in acciaio, barre e connettori a fiocco in carbonio, aramide e in acciaio galvanizzato UHTSS, con resine polimeriche.
Il principale documento tecnico per la progettazione dei rinforzi con sistemi FRP è il CNR DT 200 R1 2013, di comprovata validità secondo le indicazioni del capitolo 12 delle NTC 18.
Le applicazioni dei sistemi FRP
L’applicazione dei sistemi FRP è indicata soprattutto per migliorare il comportamento delle strutture esistenti alle sollecitazioni sismiche.
Attraverso la fasciatura delle pile o dei pilastri ad esempio con tessuti in carbonio unidirezionali ad alta resistenza, si effettua un’azione di confinamento incrementando inoltre la duttilità della struttura. Di fatto si realizza una cerchiatura, con un miglioramento della capacità resistente a compressione e pressoflessione con piccola eccentricità, ed un aumento della duttilità nel caso di sforzo normale con elevata eccentricità.
Il rinforzo a flessione di impalcati e travi può essere realizzato installando sul lembo teso della struttura le lamelle o i tessuti. L’ancoraggio al supporto può essere migliorato attraverso la predisposizione di connettori al fine di ridurre il rischio di delaminazioni.
Il rinforzo a taglio di travi e pilastri può avvenire mediante fasciatura totale o parziale dell’elemento, lungo la direzione trasversale all’asse, disponendo le strisce di tessuto in modo continuo o discontinuo e con un angolo di inclinazione variabile. La verifica viene condotta solo per lo SLU, ad esempio con applicazione dei tessuti con geometria ad U sulle facce della nervatura di un tegolo o di una trave a T, con ancoraggio in zona compressa mediante sistemi di connessione, oppure con avvolgimento totale nel caso di sezioni rettangolari.
L’intervento di rinforzo condotto al lembo inferiore dell’impalcato del viadotto è stato appunto condotto mediante una soluzione mista di sistemi FRP in fibra di carbonio che ha previsto l’impiego di lamine preformate CFK 150/2000, in Classe C150/2300, nel senso longitudinale incollate con resina epossidica in pasta RESIN 90 e fasciature verticali a U, in direzione trasversale, in prossimità degli appoggi con tessuti unidirezionali C-SHEET 390/300 in Classe 350/2800C impregnati con resina epossidica RESIN 75.
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La durabilità
I sistemi FRP e SRP presentano un ottimo comportamento dal punto di vista della durabilità. Opportunamente scelti, possiedono un’elevata resistenza alla corrosione, in ambienti ove il calcestruzzo armato normalmente si degrada (per effetto della carbonatazione, attacco acido, azione da parte dei cloruri, gelo e disgelo). Infatti i materiali per essere qualificati vengono sottoposti a prove di invecchiamento per verificarne la resistenza negli ambienti salino, alcalino e umido, nonché a prove cicliche di gelo-disgelo.
Il comportamento al fuoco del materiale composito in matrice polimerica presenta dei limiti in quanto la resina tende a degradarsi a temperature superiori agli 80°C. Superata la temperatura di transizione vetrosa, la resistenza e la rigidezza del sistema FRP diminuiscono in maniera importante. Pertanto i sistemi vanno protetti con malte speciali o specifici rivestimenti di isolamento applicati in spessori consistenti. La protezione del rinforzo con idonee vernici inoltre si rende necessaria nel caso di potenziale esposizione ai raggi ultravioletti UV, per evitare il degrado nel tempo delle caratteristiche meccaniche delle resine impiegate.
Per maggiori approfondimenti, il servizio tecnico di G&P intech è a disposizione per valutare con progettisti ed imprese i cicli applicativi di ripristino e di rinforzo più idonei da inserire nell’intervento strutturale.
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Andrea Bagni | 2022 Maggioli Editore
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