IL CONSOLIDAMENTO DI STRUTTURE ESISTENTI IN

IL CONSOLIDAMENTO DI STRUTTURE ESISTENTI IN CALCESTRUZZO ARMATO: UN CASO PRATICO
Ing. Carlo Piotti
L’intervento descritto nel seguito, eseguito su di un ponte esistente in calcestruzzo armato sito in Provincia
di Brescia, porta all’attenzione il settore del consolidamento strutturale di manufatti esistenti in
calcestruzzo armato, a seguito del degrado sub•to nel corso dei decenni del loro esercizio. Va sottolineata
l’importanza e la sempre crescente attualit‚ di tale argomento, data la presenza sul territorio di
innumerevoli strutture in calcestruzzo armato in et‚ ormai avanzata, spesso addirittura superiore alla vita
utile per la quale erano state progettate e realizzate. I molti casi, il loro stato di fatto denuncia un evidente
livello di degrado, causato dall’esposizione ad agenti aggressivi, atmosferici e/o antropici, che ne hanno
sensibilmente ridotto l’efficienza strutturale; complici di questo fenomeno, l’assenza di manutenzioni
programmate (ora perƒ obbligatorie secondo il D.M. 14-01-2008, “Nuove Norme Tecniche per le
Costruzioni”), e a volte, purtroppo, errori nella progettazione originale o nell’esecuzione dell’opera. Altro
caso comune „ l’ovvia non rispondenza delle opere pi… datate agli odierni requisiti di sicurezza, come da
norme vigenti. Puƒ dunque rendersi necessario un adeguamento strutturale, spesso anche semplicemente
volto ad aumentare la capacit‚ portante del manufatto (o di sue parti) per soddisfare nuove esigenze d’uso.
In questo contesto si inserisce anche l’adeguamento antisismico, sempre pi… necessario per raggiungere
standards di sicurezza pi… elevati ed attuali. Inutile quindi sottolineare la vastit‚ delle applicazioni di tali
consolidamenti, anche nell’ottica di un mercato in cui vi „ sempre maggiore difficolt‚ a costruire nuove
opere (per motivi sia economici che geografici e logistici), e viceversa vi „ una costante necessit‚ di
mantenere efficiente un patrimonio esistente sempre pi… vasto. Ancor pi…, se le opere da mantenere non
possono essere in alcun modo demolite, per via della loro importanza strategica (caso tipico delle opere
viarie), e devono quindi rimanere funzionali anche durante le opere di manutenzione o consolidamento.
L’intervento qui presentato, eseguito dall’impresa Olli Scavi per conto della Provincia di Brescia, sotto la
direzione dell’Arch. Giovan Maria Mazzoli e del Geom. Pietro Bondoni, ha visto il consolidamento di un
ponte in calcestruzzo armato realizzato pi… di mezzo secolo fa completamente in opera. Tale ponte
presenta 5 travi longitudinali principali (due di bordo e tre centrali), poggianti su spalle di estremit‚ (pareti
in C.A.) e su due appoggi intermedi (pilastri), a formare luci di 4, 12 e 4 metri circa. Tali travi, ribassate
rispetto alla soletta carrabile, presentano intradossi inclinati in corrispondenza degli appoggi intermedi, e
sono collegate da traversi anch’essi ribassati fuori spessore di soletta. Le due file di pilastri sono ciascuna
collegata a circa met‚ altezza da un traverso di collegamento, e trasferiscono i carichi su fondazioni
continue (travi rovesce).
Imm.1 – Ammaloramento delle travi principali
Imm.2 – Deterioramento dei pilastri (nella fotografia: il pilastro Sud-Ovest)
Imm.3 – Difetti costruttivi: assenza di staffe in corrispondenza del nodo trave-pilastro (nella fotografia: il
pilastro Sud-Ovest)
Imm.4 – Pilastro Nord-Ovest con evidenti residui calcarei dovuti a ruscellamento superficiale d’acqua
Imm.5 – Deterioramento dell’intradosso di una delle travi centrali
Imm.6 – Spalla Sud: evidente dissesto, dovuto anche ad imperizia realizzativa
Lo stato in cui versava la struttura, come risulta evidente dalle immagini sopra riportate, era tale da
pregiudicarne la capacit‚ di sopportare anche solo i carichi di esercizio, e dunque la sicurezza. Il
calcestruzzo presentava evidenti segni di degrado, con perdita di intere porzioni di copriferro ed
esposizione dei ferri d’armatura (ancora del tipo liscio con uncini di estremit‚ per garantirne l’ancoraggio);
questi risultavano anch’essi profondamente ammalorati, in stato di ossidazione avanzata, con riduzione
delle sezioni utili per pitting (corrosione localizzata) e spesso anche con perdita degli ancoraggi. Tutto ciƒ „
stato causato, nel corso dei decenni, dall’assenza di impermeabilizzazione all’estradosso della soletta
carrabile (e dunque da costanti infiltrazioni d’acqua), nonch† dall’azione dei sali disgelanti sulle porzioni
della struttura pi… esposte. Non a caso, mentre le zone esposte hanno mostrato evidenti segni di
sofferenza, le parti pi… coperte e protette (ad esempio i pilastri centrali) hanno mantenuto un’integrit‚
quasi perfetta. Va ricordato che, nella pratica del secondo dopo guerra, non si usava impermeabilizzare le
solette in calcestruzzo armato perch† era convinzione diffusa che il calcestruzzo stesso fosse di per s†
stesso impermeabile; convinzione poi smentita col tempo: il nudo calcestruzzo, eccezion fatta per un breve
periodo iniziale successivo alla sua maturazione, e salvo particolari accorgimenti da applicarsi al dosaggio di
cemento ed alla curva granulometrica degli aggregati, non „ impermeabile; ciƒ, a causa della sua intrinseca
porosit‚, della micro-fessurazione da ritiro viscoso o della macro-fessurazione da dilatazione termica o da
sollecitazione meccanica.
L’intervento „ stato progettato ed eseguito con le seguenti finalit‚: riportare il ponte in condizioni di
sicurezza, garantendone la capacit‚ portante e migliorandone il comportamento in caso di sisma; ampliarne
una porzione in lato Est, con la realizzazione di un marciapiedi protetto collegato ai tratti esistenti pi… a
monte e a valle; mettere ulteriormente in sicurezza il traffico veicolare, realizzando delle barriere bordo
ponte su entrambi i lati della carreggiata; consentire l’attraversamento veicolare del ponte per tutta la
durata dei lavori, seppur su di una corsia sola e quindi con percorrenza a senso alternato, nonch† con limite
di portata ridotto durante le fasi di intervento pi… delicate. L’intervento ha oltretutto consentito di ampliare
la larghezza utile della carreggiata di circa 20cm.
Al fine di ottenere tutto ciƒ, si „ studiato l’utilizzo combinato di due tecniche: da una parte, il
consolidamento lato calcestruzzo, con l’adozione di prodotti specifici per il suo trattamento (sgrassanti,
impermeabilizzanti/consolidanti, atti a garantire l’aderenza tra diversi layer, ecc.), finalizzati ad ottenere
alte prestazioni meccaniche, di resistenza ambientale o di durabilit‚; dall’altra, il consolidamento lato
acciaio, con operazioni di risanamento e ripristino dell’armatura esistente, ed integrazione della stessa per
mezzo di CFRP (“Carbon Fiber Reinforced Polymer”, ovvero polimeri rinforzati con fibre di carbonio) e di
nuove armature sia interne che esterne. In particolare, le fibre di carbonio hanno consentito il
consolidamento flessionale degli intradossi delle travi principali ed il confinamento di tutti i pilastri. Le
armature aggiuntive sono state invece poste in opera all’estradosso delle travi principali, all’interno di una
nuova cappa collaborante di calcestruzzo sovrastante quella esistente (con molteplici funzioni:
consolidamento flessionale delle travi – per assorbirne i momenti negativi –, aumento della rigidezza
dell’impalcato – e dunque controllo delle deformazioni –, ripartizione dei carichi); altre armature aggiuntive
sono state utilizzate per provvedere al rinforzo a taglio delle travi principali, non potendo chiaramente
utilizzare le fibre di carbonio a tale scopo. Sono state cos• approntate nuove staffe esterne, in sostituzione
di quelle esistenti (gi‚ di per s† carenti ed oltretutto, nella quasi totalit‚ dei casi, deteriorate), realizzate per
mezzo di barre d’acciaio verticali filettate, accoppiate con piastre di contrasto e dadi di chiusura ad alta
resistenza. Il tutto, trattandosi di elementi esterni, con trattamento protettivo di zincatura a freddo e
successiva posa di uno strato di intonaco a base cementizia per ulteriore protezione. Si „ anche provveduto
a bloccare i dadi di chiusura (serrati con chiave dinamometrica per garantire la corretta coppia di serraggio)
per impedirne lo svitamento nel tempo ad opera delle vibrazioni da traffico veicolare; a tal fine, si „
adottata una specifica colla ad alta resistenza, applicata sulle porzioni di filetto su cui sono stati serrati i
dadi. Ulteriori opere di consolidamento sono state eseguite sulle spalle del ponte (per mezzo di
sottomurazioni, in alcuni tratti tali da ricostituire per intero la spalla; ciƒ „ stato necessario soprattutto in
corrispondenza della spalla Sud, particolarmente deficitaria) e sul fondo del torrente attraversato dal ponte
(opere di regimentazione delle acque).
In definitiva, si sono studiate soluzioni tecniche atte a fornire le prestazioni volute, adottando tecniche pi…
tradizionali laddove le fibre di carbonio non offrivano benefici o non potevano essere utilizzate (come nei
casi, rispettivamente, del controllo delle deformazioni o nella realizzazione delle staffe esterne per il
consolidamento a taglio delle travi principali). Tutti i calcoli e le verifiche, relativi sia alla struttura esistente
(capacit‚ portanti, resistenze e comportamenti strutturali pre-intervento), sia alla struttura consolidata
(prestazioni finali ottenute per interazione tra le capacit‚ preesistenti ed i contributi aggiuntivi apportati dai
nuovi elementi strutturali), sono stati condotti in osservanza alla normativa vigente ed alla letteratura
tecnica in materia.
Di seguito, alcune immagini scattate durante le operazioni di consolidamento, ed alcuni estratti degli
esecutivi strutturali (All. A, B, C e D). Dalle immagini sono ben visibili le operazioni di pulizia delle armature
esistenti (sia meccanica – sabbiatura –, sia per mezzo di inibitori chimici dell’ossidazione) – Imm.7, di
sgrassatura del calcestruzzo (per rimuoverne le impurit‚ accumulate nel corso degli anni) – Imm.8, di
ripristino dei nuovi layer superficiali per mezzo di calcestruzzo ad alta capacit‚ di adesione (grazie ad
appositi additivi e composizione dell’impasto) – Imm.9-10-11-12; sono altres• visibili le armature della
nuova cappa collaborante estradossale – Imm.13-14-15, gli strati di CFRP applicati agli intradossi delle travi
principali ed ai pilastri – Imm.16-17-18, ed infine il complesso delle staffe esterne atte al consolidamento a
taglio delle travi principali – Imm.19-20-21.
Imm.7 – Barre d’armatura esistenti in fase di pulizia con sabbiatrice
Imm.8 – Barre d’armatura esistenti in fase di pulizia e sgrassatura
Imm.9 – Ricostituzione del layer di calcestruzzo intradossale delle travi principali
Imm.10 - Ricostituzione del layer di calcestruzzo intradossale delle travi principali
Imm.11 - Ricostituzione del layer di calcestruzzo intradossale delle travi principali
Imm.12 - Ricostituzione del layer di calcestruzzo dei pilastri
Imm.13 – Nuova cappa collaborante, al di sopra della soletta esistente, e trave di bordo Est
Imm.14 - Nuova cappa collaborante, al di sopra della soletta esistente
Imm.15 - Nuova cappa collaborante, al di sopra della soletta esistente
Imm.16 – CFRP su intradosso travi e staffe esterne
Imm.17 – CFRP su pilastro
Imm.18 - CFRP su travi e pilastri e staffe esterne
Imm.19 - CFRP su travi e pilastri e staffe esterne
Imm.20 - CFRP su travi e pilastri e staffe esterne
Imm.21 - CFRP su travi e pilastri e staffe esterne
A seguire, alcune immagini relative all’ultimazione dei lavori, con la protezione superficiale degli interventi
eseguiti per mezzo di layer di intonaco strollato a base cementizia, applicato in due mani con additivo atto a
garantirne l’aderenza con la sottostruttura.
Imm.22 – Layer protettivo finale (intonaco strollato a base cementizia)
Imm.23 - Layer protettivo finale (intonaco strollato a base cementizia)
Imm.24 - Layer protettivo finale (intonaco strollato a base cementizia)
Imm.25 - Layer protettivo finale (intonaco strollato a base cementizia)