Il rinforzo delle infrastrutture mediante materiali compositi (FRP)

I materiali fibrorinforzati di Draco Italiana sono stati impiegati per il consolidamento strutturale del ponte sul torrente Malone dell’autostrada A5 Torino – Quincinetto. In questo articolo il dettaglio dell'intervento.

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Manutenzione delle infrastrutture stradali in Italia 

Il crollo del Ponte Morandi è stato solo il più recente e drammatico caso di mancata o errata manutenzione delle infrastrutture stradali in Italia.

Le condizioni della rete stradale e autostradale italiana non possono prescindere dalla sua vetustà e dalla corretta manutenzione nel tempo.

La serie di crolli che hanno interessato ponti e cavalcavia che si è verificata negli ultimi anni rende manifesta un’emergenza legata alla stabilità dei ponti stradali e pone oggi sempre più l’urgenza di interventi di monitoraggio dello stato di efficienza delle strutture e la conseguente necessità di interventi di manutenzione finalizzati al mantenimento funzionale e sicuro delle stesse.

Una delle modalità operative di intervento più frequente è il rinforzo di elementi in ca e cap con l’utilizzo di materiali compositi, in particolare con FRP (Fiber Reinforced Polymer). Il presente articolo illustra un caso recente di intervento di consolidamento strutturale di un ponte dell’autostrada A5, realizzato con materiali fibrorinforzati Draco.

L'intervento di consolidamento strutturale di un ponte autostradale con un rinforzo in FRP

L'autostrada A5, o autostrada della Valle d'Aosta, collega Torino al Traforo del Monte Bianco, passando per Ivrea e la Valle d'Aosta, ed è tra le autostrade più avanzate del Paese: è infatti dotata di particolari impianti termici per prevenire la formazione di ghiaccio sul manto stradale. È lunga 143,4 km. L'importanza del tracciato è sia turistica, per l'accesso alle località sciistiche, sia nel campo dei trasporti, per i collegamenti verso la Francia.

Il tratto Torino - Ivrea - Quincinetto fu aperto nel maggio 1961 dopo tre anni di lavori, iniziati nel febbraio del 1958. La gestione del primo tratto da Torino fino a Quincinetto e alla bretella di Santhià è affidata alla società ATIVA S.p.A. che ne cura i 75 chilometri con sei svincoli. Al fine di elevare gli standard di sicurezza dell’infrastruttura e di migliorare la fluidità del traffico, la società ha realizzato un piano di interventi di ammodernamento ed adeguamento dell’intera rete autostradale gestita.

Nell’ambito del piano sono previsti una serie di interventi per il ripristino strutturale di ponti e viadotti. Quello oggetto dell’articolo, già concluso, è stato progettato da ATIVA ENGINEERING S.p.A, una società controllata da ATIVA, fondata nel 2003, che svolge la propria attività nel campo dello sviluppo di servizi integrati di ingegneria nel settore delle infrastrutture di trasporto. Per la realizzazione dell’intervento, eseguita con un rinforzo strutturale in FRP, la società, specializzata nella realizzazione di nuove infrastrutture e di adeguamento delle esistenti ai nuovi standard, ha scelto i materiali fibrorinforzati di Draco Italiana.

Lo stato di degrado

Il ponte autostradale oggetto dell’intervento di adeguamento e rinforzo strutturale, costituito da travi precompresse, consiste in una serie di cinque campate scandite da quattro pile di uguale conformazione. Su ogni pila appoggiano n. 8 travi, quattro per ogni carreggiata, che costituiscono la struttura dell’impalcato stradale.

La struttura richiedeva un intervento di ripristino e protezione del calcestruzzo ammalorato e di rinforzo strutturale a taglio e flessione per l’adeguamento sismico del ponte. Per questi consolidamenti è stato quindi deciso di utilizzare il sistema dei compositi fibrorinforzati FRP di Draco, con fibre di carbonio per il rinforzo dell’intradosso della soletta e dell’intradosso e delle pareti delle travi. Su queste ultime, in corrispondenza delle lesioni inclinate presenti e visibili di ampiezza > 0.4mm, è stata effettuata una rasatura e sono state praticate delle iniezioni con resina epox fluida, partendo dal basso a salire, prima di procedere con il rinforzo.

Intervento di miglioramento del calcestruzzo

Prima di eseguire l’intervento di rinforzo, si è proceduto al miglioramento del calcestruzzo per il quale è stata utilizzata FLUECO 80T FIBER, la malta tixotropica fibrorinforzata a ritiro compensato di Draco, ideale per ripristini strutturali in ambienti fortemente aggressivi, con l’aggiunta di PRESIDIO SRA, additivo stagionante interno per la riduzione del ritiro idraulico e il controllo delle microfessurazioni, specifico per l’utilizzo con le malte a ritiro compensato FLUECO. L’uso dell’additivo stagionante liquido è fondamentale consigliato per la riduzione del ritiro idraulico di malte e betoncini e la regolazione dall’interno dell’evaporazione dell’acqua d’impasto (internal curing), a cui fa seguito il controllo dei fenomeni fessurativi e di curling. All'intradosso della soletta, in corrispondenza delle zone di applicazione dei rinforzi a taglio, sono state realizzate anche delle tasche di ancoraggio per i tessuti di rinforzo di 2x3cm.

Rinforzo delle travi e solette con FRP

Prima di applicare i tessuti fibrorinforzati FRP con fibre di carbonio, il calcestruzzo è stato sottoposto a semplice lavaggio ed è stato applicato ARMOPRIMER 100, primer epossidico bicomponente esente da solventi a basso impatto ambientale.

ARMOPRIMER 100 è un formulato fluido a base di resine epossidiche a elevata capacità consolidante che penetra in profondità consolidando la superficie del supporto poroso in calcestruzzo e promuovendo l’adesione del successivo ciclo di incollaggio dei tessuti in fibra di carbonio ARMOSHIELD.
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draco_rinforzo-strutturale-ponte-autostradale-a5_01.jpgPrima della completa vetrificazione del prodotto, è stata applicata ARMOFIX MTX, una resina epossidica bicomponente tixotropica.

ARMOFIX MTX è un adesivo bicomponente strutturale specifico per l’impregnazione e l’incollaggio dei tessuti in fibra di carbonio ARMOSHIELD C. Grazie all’esclusiva “formula GEL” ARMOFIX MTX garantisce una facile e perfetta impregnazione del tessuto e un’adesione eccellente su ogni supporto.

Effettuate queste operazioni, si è passati alla posa del rinforzo FRP prima in direzione longitudinale, poi in direzione trasversale. Il tessuto applicato è ARMOSHIELD C – SHEET 300/390, ovvero grammatura 300 g/mq e modulo elastico pari a 390 GPa.

 

ARMOSHIELD C - SHEET é un tessuto unidirezionale a elevata planarità in fibra di carbonio e materiali compositi FRP ad alta densità ed elevato modulo elastico. L’abbinamento con la resina specifica ARMOFIX permette il consolidamento e l’adeguamento statico delle strutture senza aumenti di carico.

I tessuti ARMOSHIELD C-SHEET sono nastri ottenuti da fibre di carbonio di elevata qualità disposte unidirezionalmente e perfettamente stirate, e sono particolarmente indicati per il confinamento di strutture inflesse e compresse quali pilastri, colonne e nel rinforzo di travi a taglio.
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La posa del tessuto in FRP è stata completata con l’ancoraggio in tasca e la chiusura con spezzoni di barra FRP. Per realizzare questo ancoraggio, la tasca è stata riempita con ARMOFIX MTL, la resina epossidica bicomponente formulato con inerti selezionati a grana fine e agenti tixotropici, che solitamente viene impiegata quale adesivo per incollaggi di lamelle pultruse in fibra di carbonio del tipo ARMOSHIELD CFK, in quanto caratterizzato da un’elevata adesione su tutti i materiali da costruzione e particolarmente indicato per incollaggi e rinforzi strutturali.

Per le barre si è scelto di utilizzare ARMOSHIELD BC f 8, barre pultruse in fibra di carbonio ad alta resistenza e per rinforzi e graffettature su muratura e strutture in calcestruzzo.

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In corrispondenza delle teste delle travi, è stata posizionata ARMONET C 200, rete bidirezionale bilanciata in fibra di carbonio per il rinforzo strutturale di elementi portanti in calcestruzzo, perché, incrementando la duttilità e la resistenza meccanica degli elementi sottoposti a intervento di rinforzo e adeguamento antisismico, contribuisse al miglioramento della distribuzione delle tensioni.

Alla fine, per il consolidamento delle superfici trattate, si è applicato il PRIMER ES40, una resina epossidica bicomponente aggrappante in fase solvente specificatamente formulata per l’impregnazione ed il consolidamento di supporti, anche umidi, mediamente porosi che solitamente viene applicato su sottofondi in calcestruzzo e conglomerati cementizi in genere preliminarmente a cicli di resinatura  a base di resine epossidiche.

Sopra il quale è stato applicato POLIFLEX PP, un rivestimento protettivo poliuretanico flessibile bicomponente in fase solvente, ideale per la protezione filmogena del cemento armato.

POLIFLEX PP è una resina poliuretanica alifatica elastica bicomponente in fase solvente, con ottime caratteristiche di resistenza chimica e flessibilità, ideale per la finitura protettiva di strutture in calcestruzzo armato sia nuove che ripristinate con le malte della linea FLUECO. POLIFLEX PP si applica a rullo o spruzzo (airless) realizzando un rivestimento filmogeno ad elevata capacità protettiva e di resistenza alla fessurazione (crack bridging ability).
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Scheda tecnica di intervento - Consolidamento strutturale del ponte autostradale sul torrente Malone dell’autostrada A5 Torino – Quincinetto

Committente: Autostrada A5

Cantiere: Volpiano (TO)                                        

Progettista: Ativa engineering Spa

Impresa: MGA                                            

Fornitore della tecnologia: DRACO SpA

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