Intervento di rinforzo strutturale di una passerella in calcestruzzo armato con l'applicazione di sistemi FRP

In questo articolo la descrizione dell'intervento di rinforzo e di adeguamento sismico con materiali compositi FRP di una passerella in c.a. sul fiume Piave.

Adeguamento statico e sismico della passerella in calcestruzzo armato del "Cidolo" a Perarolo (BL)

L’area di intervento, il “cidolo di Perarolo”, si trova in località Sacco, lungo il corso del fiume Piave e rappresenta uno dei siti più importanti legati alla storia della fluitazione del legname.
Perarolo di Cadore e le acque del Piave costituiscono storicamente un connubio inscindibile. L’acqua e il legname hanno rappresentato le risorse su cui l’abitato ha fondato la sua economia storica.

Il sito si trova ad alcuni chilometri dall’ abitato di Perarolo, in un luogo poco frequentato, ma ricco di storia e per secoli crocevia di genti.
Il cidolo era in sostanza una chiusa mobile di legno, che serviva a raccogliere e smistare alle segherie situate più a valle i tronchi che arrivavano via acqua dal Cadore. 

Dall’antico manufatto rimangono solo i resti delle murature in pietrame e del bastione di roccia ove sono ancora visibili i fori d’ innesto delle travi, sopra i quali resti poggia l’attuale impalcato in cemento armato.
La Documentazione storico iconografica a disposizione permetterebbe una possibile ricostruzione di questo importante manufatto che costituisce un simbolo del Cadore. 

Dal ponte si può osservare la struttura del ponte Cadore vista dal basso, la centrale idroelettrica dismessa (interessante esempio di archeologia industriale), la condotta forzata sul ponte canale, il corso del Piave e vari tracciati pedonali, tra cui quello che conduce all’abitato di Caralte che potrà assumere caratteristiche ciclopedonali partendo proprio dalla passerella in c.a. contigua alla Centrale idroelettrica dismessa.

La passerella in oggetto, prospiciente alla ex centrale idroelettrica, conduce al previsto percorso ciclopedonale che porta alla frazione di Caralte.

 
Vista della passerella del Cidolo prima dell'intervento

Passerella del Cidolo, stato di fatto prima dell'intervento di rinforzo strutturale

La struttura appare a primo sguardo molto esile in relazione all’altezza dei pilastri che la sostengono ed evidenzia un marcato stato di degrado con molti ferri esposti e evidenti segni di infiltrazioni di acqua, soprattutto in corrispondenza della soletta e delle travi longitudinali.

La passerella è realizzata interamente in conglomerato cementizio armato, si svolge su 4 campate oltre ad uno sbalzo su un’estremità e poggia su pilastri snelli. La lunghezza netta delle campate è 10.45 m, 13.10 m, 9.35 m e 4.00 m, mentre lo sbalzo è di 2.15 m per uno sviluppo totale di 39.05 m. La larghezza utile della passerella è di 1.60 m, mentre l’ingombro comprese le travi è di 1.90 m e il suo spessore è di 10 cm.      

Strutturalmente il manufatto è costituito da 2 telai continui disposti in direzione parallela all’asse della passerella, affiancati e collegati trasversalmente dalla soletta che quindi ha direzione principale quella trasversale all’asse del ponte. Le travi longitudinali formano anche il battipiede e la struttura per il fissaggio del parapetto. In corrispondenza delle pile vi sono dei traversi larghi quanto i pilastri (20 cm). Anche in mezzeria alle campate vi è un traverso, ma di larghezza pari a soli 10 cm.

La fondazione è impostata a quota dell’argine del Piave.

Lo stato di fatto è stato completamente determinato mediante una campagna di indagini che hanno permesso di ricostruire l’andamento e la quantità di armature in tutti gli elementi strutturali costituenti la passerella: pilastri, travi, traversi e soletta.

Analisi modale per valutare la risposta sismica della struttura 

Il sito ricade in Zona sismica 3 in quanto si trova all’interno del Comune di Perarolo di Cadore e confinante con il comune di Belluno classificato in Zona sismica 2, pertanto si è ritenuto necessario adeguare la struttura anche dal punto di vista sismico. 

Le verifiche numeriche sono state condotte mediante la modellazione tridimensionale dell’intera struttura per consentire di individuare le criticità della struttura oltre che per le azioni statiche anche quelle sismiche.

In particolare è stata effettuata un’analisi modale con spettro di risposta al fine di valutare la risposta sismica della struttura per le azioni previste dalla normativa (si riporta qui di seguito l’immagine del modo fondamentale di vibrazione in direzione longitudinale).

I vincoli sono degli incastri alla base delle colonne; sui lati dove la soletta si appoggia al profilo del terreno vengono posti vincoli in z (verticale). Onde bloccare lo spostamento in senso longitudinale del ponte si pone un vincolo alla traslazione in x e y in corrispondenza della testata sud del ponte-lato verso la montagna (punto A), dato che la struttura risulta incastrata nella roccia (si connette al muro di contenimento).

Le analisi numeriche hanno evidenziato carenze strutturali sia nei pilastri che nelle travi e nella soletta. Per quanto riguarda le travi e la soletta la problematica era dovuta prettamente ai carichi statici, mentre i pilastri andavano in crisi prevalentemente per le azioni sismiche.

 
Vista del modello strutturale e dei vincoli considerati

Passerella del Cidolo, l'intervento di rinforzo delle sezioni in c.a. della struttura con l'applicazione di sistemi FRP

L’intervento richiesto prevedeva il recupero e il miglioramento della viabilità dell’area storica del “cidolo” in particolare della passerella.

Tale struttura di viabilità si presentava deteriorata, con esposizione puntuale dei ferri di armatura ed è risulta sottodimensionata rispetto ai carichi previsti dalle attuali normative, pertanto agli iniziali previsti interventi di recupero delle parti in c.a. ammalorate con applicazioni di trattamenti anticorrosivi del ferro d’armatura e realizzazione di malte cementizie protettive delle armature stesse, è stato successivamente previsto oltre all’applicazione di fasce e lamelle in fibra di carbonio anche l’utilizzo di profili metallici per il rinforzo strutturale degli elementi in c.a. in modo da ottenere idonee prestazioni di resistenza strutturale statica e sismica in rapporto all’uso ciclopedonale previsto.

Una delle particolarità dell’intervento è derivata dall’ubicazione della passerella in quanto vedeva le fondazioni impostate direttamente sulle rocce di argine del fiume Piave se non direttamente in alveo, con orientamento della struttura parallelo a quello della corrente dell’acqua. La necessità di intervenire su tutte le strutture, fondazioni comprese, ha richiesto la realizzazione di opere temporanee in alveo per la modifica dell’andamento del corso d’acqua in modo da creare una superficie sulla quale posare i ponteggi.

Sono state dunque rinforzate le sezioni in c.a. mediante l’applicazione di materiali compositi FRP ed è stata adeguata la struttura alle azioni sismiche tramite la controventatura trasversale dei telai mediante crociere metalliche.

In particolare sono state rinforzate le travi a momento positivo e negativo mediante l’applicazione di lamelle in fibra di carbonio da 160 GPa larghe 50 mm per spessore di 1.2 mm (attuale classificazione C150/2300).

 
Fasi della posa delle lamelle FRP in estradosso e dei tessuti in intradosso

Le stesse lamelle sono state utilizzate per rinforzare la soletta longitudinalmente sia in intradosso a momento positivo che in estradosso a momento negativo, mentre trasversalmente sono stati utilizzati tessuti da 300 g/mq di grammatura larghi 20 cm e di modulo elastico pari a 240 GPa (attuale classificazione 210C).

I tessuti sono stati impiegati anche come miglioramento dell’ancoraggio delle lamelle utilizzate nelle travi disponendoli trasversalmente alle estremità delle lamelle e in mezzeria.

Le azioni maggiormente penalizzanti per gli esili pilastri erano quelle trasversali e l’unico modo per permettergli di assorbirle era quello di trasformarle in azioni prevalentemente assiali mediante la creazione di controventi. L’alternativa era quella di aumentare la sezione dei pilastri ma questo avrebbe snaturato la storia del manufatto, seppure dimensionato per azioni solamente statiche.

I pilastri quindi sono stati rinforzati a pressoflessione con fasce di tessuto larghe 10 cm (sempre 300 g/mq e in classe 210C) in corrispondenza dei nodi con ancoraggio realizzato mediante connettori aramidici inghisati nel nodo del telaio. Per rinforzare invece la resistenza al taglio sono stati interamente fasciati sempre con lo stesso tessuto da 300 g/mq.

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 Vista della passerella a intervento ultimato

Scheda Tecnica - Adeguamento strutturale e sismico della passerella del "Cidolo" a Perarolo (BL)

Committente: Comune di Perarolo di Cadore (BL)
Impresa esecutrice: Impresa Fontana S.r.l. di Belluno
Progettista: Arch. Antonio Pollazzon
Progettista delle strutture: Ing. Marzio Sartorel (collaboratori: Ing. Raffaella Signor)
Direttore dei Lavori: Arch. Antonio Pollazzon
Coordinatore della Sicurezza: Arch. Antonio Pollazzon
Collaudatore: Ing. Giovanni Stragà

Fornitore della tecnologia: DRACO Italiana SpA
Tecnologia utilizzata:
Sistemi FRP per il consolidamento e il rinforzo delle strutture, DRACO Italiana SpA
ARMOSHIELD C-SHEET
ARMOSHIELD CFK
ARMOFIX MTX
ARMOFIX MTL