RISTRUTTURAZIONE DEL SOVRAPPASSO FERROVIARIO DI C.SO PIEMONTE

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1 Città di Settimo Torinese Regione Piemonte Provincia di Torino RISTRUTTURAZIONE DEL SOVRAPPASSO FERROVIARIO DI C.SO PIEMONTE ALL. Oggetto Scala 3.B SPECIALISTICHE - RIPRISTINI STRUTTURALI - CALCOLI STRUTTURALI - VIABILITA' - Per lo sviluppo locale SAT s.r.l. - p.zza della Libertà, Settimo T.se - Tel Rev. Agg. 00 Data febbraio 2014 Descrizione Redazione Direttore Tecnico SAT s.r.l.: arch. Milena QUERCIA prima redazione ex Coordinamento progettuale SAT s.r.l.: ing. Nicoletta ALOTTO Progetto opere strutturali e viabilistiche: ING. GIANNI BARISON - STUDIO BALDO & BARISON via Teofilo Rossi 3, TORINO - studio@baldoebarison.com T F PARTITA IVA Coordinamento sicurezza in progettazione: ARCH. ROBERTO PRONO via Cavour 16, MONTANARO (TO) - info@prono.biz T/F PARTITA IVA Progetto illuminazione pubblica: PIANETA srl via Giannone 3, SETTIMO TORINESE - info@pianeta.eu T F COD: FN: RC:na RP: ac NON E' PERMESSO CONSEGNARE A TERZI O RIPRODURRE QUESTO DOCUMENTO NE' UTILIZZARNE IL CONTENUTO O RENDERLO COMUNQUE NOTO A TERZI SENZA L'AUTORIZZAZIONE ESPLICITA DI SAT s.r.l. OGNI INFRAZIONE COMPORTA IL RISARCIMENTO DEI DANNI SUBITI. E' FATTA RISERVA DI TUTTI I DIRITTI DERIVANTI DA BREVETTI.

2 INDICE RELAZIONE SPECIALISTICA DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI DI RIPRISTINO STRUTTURALE pag 2 RELAZIONE SPECIALISTICA DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI DI VIABILITA pag 25 RELAZIONE SPECIALISTICA CALCOLO STRUTTURALE DELLE PROTEZIONI STRADALI pag 27 1

3 RISTRUTTURAZIONE DEL SOVRAPPASSO DI C.so PIEMONTE IN SETTIMO T.SE RELAZIONE SPECIALISTICA DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI DI RIPRISTINO STRUTTURALE INQUADRAMENTO CARATTERISTICHE STRUTTURALI Il sovrappasso in oggetto è costituito da due impalcati distinti realizzati in anni successivi; la corsia in direzione Leinì-Settimo risale al 1976, la corsia Settimo- Leinì è stata realizzata nel Presenta due vie di corsa per ogni impalcato realizzate mediante 14 campate in c.a. precompresso poggiate su pile intermedie (13 pile per impalcato) e su spalle in cemento armato ordinario e pannelli prefabbricati. Le pile sono in c.a. e terminano con un martello o pulvino in c.a. precompresso su cui appoggia l impalcato. (vista aerea da est) Le spalle e le pile spiccano da plinti in cemento armato ordinario a fondazione diretta. L impalcato generale, costituito dalla successione in diverso ordine di sei campate-tipo, è realizzato in cemento armato precompresso. IMPALCATO DIST. ASSI APPOGGI (m) INTERASSE PILE (m) I II III IV V VI

4 Ciascuna delle campate è costituita dall accoppiamento di 4 o 5 travi, che divengono 9 in corrispondenza della ferrovia, per ogni impalcato; le travi sono state realizzate in c.a. prefabbricato a piè d opera, con getto di completamento della soletta. La campata sui binari di corsa della linea ferroviaria è stata realizzata varando le travi prefabbricate, disposte a contatto trasversale, per limitare possibili fessurazioni da mancanza di decompressione delle travi stesse sotto azione dei carichi di progetto. L impalcato presenta lungo la sua lunghezza travi di riva con cordoli connesse tramite armatura diffusa alla soletta. In corrispondenza delle sedi ferroviarie l impalcato presenta parapetti in cls che sporgono circa 1,2 m dall estradosso della soletta. In progetto, la soletta è stata prevista resistente a tutta altezza (19 cm) a tavella collaborante. PRINCIPALI FENOMENI DI DEGRADO PRESENTI SU ELEMENTI STRUTTURALI In soluzioni alcaline con ph>11,5 ed in assenza di cloruri, il ferro si riveste di una sottilissima pellicola di ossido, il cui spessore è di pochi strati molecolari. In tali condizioni, dette di passività, la velocità di corrosione del ferro è praticamente nulla. Un calcestruzzo confezionato e messo in opera nella maniera corretta, si comporta come una soluzione alcalina e, conseguentemente, passiva perfettamente le armature in esso contenute. Uno dei meccanismi che può attivare il processo corrosivo, è la carbonatazione del calcestruzzo. Quando l anidride carbonica penetra nello spessore del copriferro, reagisce con gli idrossidi alcalini e di calcio presenti in soluzione nelle porosità, formando carbonati. La reazione provoca la diminuzione del ph della soluzione degli strati interstiziali, il ferro perde la sua passività, ed è quindi in grado di subire la corrosione. La corrosione delle armature metalliche consiste nella trasformazione dell acciaio in ruggine formata da ossidi ferrici, porosi, incoerenti e voluminosi. A seguito della trasformazione del ferro in ruggine (~6 7 volte più voluminosa del metallo), il copriferro viene dapprima fessurato e quindi espulso. Il processo è alimentato dalla presenza di aria umida che contiene gli ingredienti (O2, H2O) necessari alla corrosione. Lo spessore dello strato carbonatato può essere facilmente messo in evidenza umidificando la superficie del calcestruzzo con una soluzione alcolica di fenolftaleina, che vira al rosso al contatto con materiale il cui ph sia maggiore di 9,2 e 3

5 rimane incolore per valori di ph minori (la superficie non carbonatata si colora di rosso). (scala della variazione di reazione della soluzione di fenolftaleina) (prova su campione della profondità di carbonatazione del copriferro) L obiettivo degli interventi deve essere quello di bloccare la corrosione in atto e quello di mantenere le condizioni di protezione per la vita residua richiesta alla struttura. Tale fine può essere raggiunto attraverso il blocco del processo anodico, oppure l interruzione della circolazione di corrente nel calcestruzzo. Il blocco del processo anodico può essere realizzato mettendo in pratica uno dei tre seguenti principi: a) riportare le armature in condizioni di passività, anche qualora l umidità del 4

6 calcestruzzo dovesse essere tale da garantire la corrosione; b) applicare la protezione catodica; c) rivestire le zone corrose delle armature. Per interrompere la circolazione di corrente nel calcestruzzo, si deve ridurre il suo contenuto d acqua, in modo che la resistività elettrica risulti elevata, e di conseguenza la velocità di corrosione delle armature sia bassa. Ogni principio può essere messo in atto con tecniche diverse. Nell ambito del recupero di opere in calcestruzzo danneggiate dalla corrosione indotta da carbonatazione, sono disponibili tre metodi basati sulla ripassivazione delle armature, oppure è controllabile l umidità all interno del calcestruzzo, o ancora si possono rivestire le armature, infine applicare la protezione catodica. a1) RIPASSIVAZIONE DELLE ARMATURE CON STRATO DI MALTA ALCALINA (principio 7 UNI ) Viene sostituito il solo calcestruzzo delaminato o fessurato, mentre quello non danneggiato, anche se carbonatato ed a contatto con aree corrose delle armature, non viene rimosso. Viene quindi applicato uno strato di malta alcalina sufficientemente spesso (>20mm) sulla superficie del calcestruzzo carbonatato. Gli ioni OH- diffondono dallo strato applicato e dal calcestruzzo più interno (non carbonatato) verso il calcestruzzo carbonatato: il calcestruzzo carbonatato si rialcalinizza e le armature si ripassavano; per permettere la ripassivazione, le armature non vanno rivestite con prodotti organici. Il metodo è efficace se lo spessore del calcestruzzo carbonatato non è elevato. Lo strato di apporto deve ovviamente offrire una efficace barriera alla penetrazione della carbonatazione ed il suo spessore deve risultare maggiore alla profondità di carbonatazione prevista al termine della vita di servizio. Nel computo del nuovo spessore di copriferro che definirà la vita di servizio, non va calcolato lo strato già carbonatato. Non sono richiesti trattamenti superficiali del calcestruzzo. L applicazione del metodo può implicare un incremento del peso proprio della struttura. a2) RIPASSIVAZIONE DELLE ARMATURE ATTRAVERSO LA SOSTITUZIONE DEL CALCESTRUZZO CON MALTA ALCALINA (principio 7 UNI ) Si basa sulla sostituzione di tutto il calcestruzzo carbonatato (con malta alcalina, e per circa 1 cm oltre i ferri di armatura), in corrispondenza del quale la corrosione delle armature non consente di raggiungere la vita residua richiesta. La ripassivazione delle armature è garantita dal contatto con il materiale che sostituisce il calcestruzzo carbonatato. 5

7 L intervento conviene quando la corrosione è poco estesa, in quanto tutto il calcestruzzo deve essere rimosso, anche se non ancora danneggiato: le armature che restassero nel calcestruzzo carbonatato continuerebbero infatti a corrodersi. La rimozione del calcestruzzo deve estendersi anche alle zone non ancora carbonatate, ma in cui si prevede che la futura carbonatazione possa causare danni entro il termine della vita residua richiesta. Una volta messe a nudo le armature, queste vanno ripulite della sola ruggine che si stacca (al contrario di quanto avviene nel caso di penetrazione dei cloruri). In merito allo spessore dello strato di apporto, valgono le considerazione di cui al paragrafo precedente. Il futuro avanzamento della carbonatazione può essere ulteriormente rallentato, applicando un idoneo rivestimento superficiale Si devono impiegare malte alcaline a base cementizia, tixotropiche, a basso modulo elastico, a bassa permeabilità, il cui ritiro igrometrico non implichi distacchi o fessurazioni (le malte polimero-modificate si prestano allo scopo). a3) RIPASSIVAZIONE DELLE ARMATURE ATTRAVERSO RIALCALINIZZAZIONE ELETTROCHIMICA (principio 7 UNI ) Il metodo consiste nell imporre per mezzo di un alimentatore, la circolazione di una corrente continua da un sistema anodico costituito da una rete di acciaio o titanio attivato ed un elettrolita (carbonato di sodio o soluzioni a base di Sali di litio) spruzzato ed impastato con fibre di carta (posizionati in adesione alla struttura e rimossi al termine del trattamento), verso il catodo, rappresentato dalle armature in acciaio. La rialcalinizzazione avviene sia a partire dalla superficie delle armature (la reazione catodica produce ioni OH-, con conseguente aumento del ph in prossimità delle armature, fino a valori prossimi a 14, ed un aumento dell alcalinità anche in zone lontane dalle armature) sia dalla superficie esterna del calcestruzzo (l elettrolita alcalino penetra nel calcestruzzo per elettroosmosi, portando il ph a valori prossimi a 10,5 11, e consentendo la passivazione delle armature: ciò non accade se l elettrolita non è una soluzione di carbonato di sodio, od in presenza di contaminazione da cloruri). La quantità di idrossido generato attorno alle barre e di carbonato di sodio penetrato nel calcestruzzo, sono legate alla corrente circolante (tipicamente densità di corrente comprese tra 0,5 e 2,0 A/mq) ed alla durata del trattamento (alcuni giorni qualche settimana, in funzione di: profondità di carbonatazione, spessore copriferro, qualità del cls, distribuzione armature, densità e distribuzione di corrente), e possono essere tali da garantire il mantenimento delle condizioni di passività per lungo tempo dopo l interruzione del trattamento. La carica normalmente necessaria per ottenere la rialcalinizzazione è compresa tra 40 e 200 6

8 Ah/mq. Non si deve peraltro oltrepassare la densità di corrente di 2,0 5,0 A/mq (dati i tempi ridotti di applicazione della tecnica, i limiti che portano a fenomeni di reazione alcali-aggregati, perdita di aderenza armatura-calcestruzzo e acidificazione anodica, possono essere oltrepassati). Scopo del metodo è ovviamente quello di raggiungere un adeguato ph all interno del copriferro. Durante il trattamento si preleveranno pertanto ad intervalli di tempo regolari, campioni di calcestruzzo, al fine di valutare l evoluzione del ph mediante prova con fenolftaleina (vedi scheda SL-C2). Dato lo sviluppo di idrogeno al catodo, il metodo non è comunque consigliato per le strutture precompresse, laddove sono probabilmente presenti acciai ad alta resistenza. b) CONTROLLO DELL UMIDITA DEL CALCESTRUZZO (principio 8 UNI ) In assenza di cloruri, la velocità di corrosione delle armature in calcestruzzo carbonatato, diventa trascurabile quando il calcestruzzo è secco (cls in equilibrio con ambiente dove U.R. < 70% velocità di corrosione < ~1 ma/mq). Se nel calcestruzzo carbonatato sono presenti cloruri, anche in piccoli tenori, la velocità di corrosione delle armature può divenire accettabile esclusivamente operando con umidità relative esterne molto basse (U.R. < 40%). L applicazione di trattamenti idrorepellenti ed anticarbonatazione, che riducono l assorbimento di acqua ma ne consentono l evaporazione dall interno verso l esterno, può portare ad una notevole diminuzione dell umidità del calcestruzzo (aumento della resistività elettrica del calcestruzzo) e ad una conseguente diminuzione delle velocità di corrosione delle armature. L intervento consiste nella sola rimozione del calcestruzzo fessurato o danneggiato, non intervenendo laddove il calcestruzzo carbonatato ha raggiunto le armature ma è ancora integro; non è necessario proteggere le armature, dalle quali va rimossa solo la ruggine che si stacca; non è altresì fondamentale l impiego di malte alcaline. Per il corretto impiego del metodo, non ci deve essere umidità proveniente da eventuali superfici non trattate (per es. risalita capillare dal terreno) L efficacia degli auspicabili trattamenti superficiali si riduce progressivamente nel tempo (5 10 anni). Attraverso l applicazione del metodo bisogna garantire un abbassamento tale della velocità di corrosione, da garantire la vita residua dell opera senza ulteriori interventi. c) RIVESTIMENTO DELLE ARMATURE (principio 11 UNI ) Il ricoprimento delle armature deve essere assolutamente completo e fatto esclusivamente con rivestimenti organici, preferibilmente epossidici. Esso prevede la rimozione di tutto il calcestruzzo carbonatato e la sabbiatura a metallo quasi bianco (SA 2½, vedi scheda SL-C5) delle armature. Tuttavia rimane preferibile applicare uno dei metodi su esposti 7

9 che porti alla ripassivazione delle armature od al controllo dell umidità nel calcestruzzo, metodi peraltro in concomitanza dei quali il rivestimento non è ammesso. Il metodo può essere invece utile quando per esempio l esiguo spessore di copriferro non può essere aumentato a causa di vincoli geometrici od estetici, ed una malta alcalina (quand anche con l aggiunta di una d) PROTEZIONE CATODICA (principio 10 UNI ) La protezione catodica è impiegata per passivare o ridurre la velocità di corrosione delle armature, in contaminazione da cloruri ed è limitatamente impiegata anche nel caso di calcestruzzi carbonatati. La limitazione della procedura è data dal fatto che alla cessazione della corrente, gli effetti di protezione vengono meno in qualche decina di giorni. (rif. bibliografici :Provincia di Bolzano Servizio strade Rip.12.0 Servizio Ponti - ing. Mottironi - ing. Lenisa) intervento. Nel seguito viene descritto lo stato del manufatto e scelto il metodo di I principali elementi strutturali del sovrappasso (pile, martelli, travi di riva, cordoli, spalle, corpi scala, parapetti) presentano, in diversa percentuale e localizzazione, segni di degrado del calcestruzzo e delle armature dovuti principalmente ad aggressioni di tipo chimico determinate dall ambiente circostante (alto tenore di anidride carbonica) e dal tipo di utilizzo (dilavamento, utilizzo di sali disgelanti). Si riscontrano soprattutto segni di aggressione da anidride carbonica (carbonatazione) e da cloruri in particolar modo nelle porzioni di struttura maggiormente soggette a dilavamento e colature. La concentrazione di cloruri necessaria a promuovere la corrosione dei ferri è direttamente proporzionale al ph del cls: maggiormente è alcalino più cloruro è necessario per innescare il processo. Pertanto sulla struttura i due fenomeni risultano essere interagenti, in quanto il primo abbassa il ph del cls e quindi rende vulnerabili anche porzioni di struttura che presentano una minor concentrazione di cloruri. L anidride carbonica si combina chimicamente con la calce presente nel cls trasformandola in carbonato di calcio che ha valori propri di ph ben minori della calce (intorno a 9 contro della calce). 8

10 INDAGINE SULLO STATO DEI MANUFATTI PILE Le pile presentano ammaloramenti superficiali con distacchi del copriferro principalmente in corrispondenza delle zone basali e sommitali. Talvolta il copriferro risulta essere espulso e talora ancora presente ma fessurato e non più solidale al corpo della colonna. In corrispondenza di queste zone i ferri di armatura (staffe ed armatura trasversale di confine) risultano fortemente ossidati, alterati e depassivati e in alcune zone hanno perso la loro integrità con forte riduzione della sezione. (impalcato Leinì-Settimo anno 1976 evidenti segni di degrado superficiali) Si noti, nella immagine seguente, il distacco del calcestruzzo di copriferro, la forte riduzione delle armature di bordo, fino alla loro totale assenza dovuta al completo degrado, prima per ossidazione poi per azione meccanica o di dilavamento. 9

11 (particolare del distacco del copriferro e del degrado delle armature di bordo) 10

12 CITTA di SETTIMO T.SE (pilastro in corrispondenza della base) (pilastro in corrispondenza del pulvino) 11

13 MARTELLI O PULVINI I martelli che accolgono le travi di impalcato presentano forti segni di ammaloramento, specie nelle zone di dilavamento delle acque meteoriche (spalle laterali, zone appoggio travi, intradosso timpano): notevoli porzioni di armatura di pelle risultano esposte all ambiente esterno stante la perdita o il distacco parziale del copriferro. Sono presenti quindi evidenti segni di arrugginimento e riduzione di sezione. In tempi recenti sono stati oggetto di intervento provvisionale al fine di eliminare il pericolo di caduta di elementi di distacco per la incolumità delle persone e delle cose sottostanti. La presenza in traccia della rete di raccolta acque, ormai totalmente ammalorata, ha contribuito significativamente al degrado del manufatto. (semipulvino esterno ovest con sistema di smaltimento delle acue meteoriche) 12

14 (altre immagini dei martelli o pulvini di sostegno delle travi si notino i segni del dilavamento operato dalle acque di pioggia provenienti dall impalcato) 13

15 SCALE I corpi scala a servizio del passaggio pedonale dell impalcato ovest (realizzazione 1976) sono eseguiti in cemento armato gettato in opera. Presentano delle pile intermedie di fattezza analoga a quelle del viadotto. Anche su questa parte di manufatto sono evidenti i segni di ammaloramento dovuti al fenomeno della carbonatazione che provoca la depassivazione e ossidazione delle armature con conseguente espulsione e distacco del copriferro in analogia a quanto riscontrato nelle altre parti del viadotto. Come è possibile constatare dalla documentazione fotografica gli ammaloramenti sono presenti sia sulle rampe (intradosso, connessioni con solette pianerottoli) sia sui parapetti laterali. Date le sezioni ridotte di tali parti, al contrario che per il resto del viadotto dove l armatura di pelle ha esclusivamente funzioni di completamento dell insieme, qui l armatura interessata è di tipo strutturale e può avere già ridotto la capacità portante dell insieme. 14

16 (viste della scala a servizio della passerella pedonale per il superamento della sede ferroviaria a lato della corsia viaria ovest - realizzazione anno 1976) 15

17 SPALLE Le spalle del sovrappasso sono state realizzate su tutta la larghezza (sia a servizio del primo impalcato ovest, sia per quello est) nel corso del Sono in cemento armato eseguito in opera e presentano i muri andatori realizzati con pannelli prefabbricati e getto integrativo. Con la realizzazione del 1986, a seguito della decisione di costruire a lato della carreggiata stradale anche il percorso pedonale, si è reso necessario allargare il piano dell impalcato est e quindi è stato necessario eseguire un muro gettato in opera a prosecuzione della spalla esistente, con l andatorio nuovo parallelo al precedente. (struttura di spalla lato Settimo - la spalla è stata ampliata verso est nel corso della seconda realizzazione ) I pannelli prefabbricati presentano segni di ammaloramento in corrispondenza della parte superiore: sono visibili fessurazioni nella zona sommitale che in prima analisi parrebbero imputabili alla lunghezza ridotta dei ferri di chiusura 16

18 (cappellotti) ed al grado di ammorsamento nel pannello prefabbricato stesso. Si vedano le immagini riportate nel seguito. (muri andatori lato ovest segni di dilavamento e disgregazione del conglomerato) 17

19 (muri andatori lato ovest segni di dilavamento e disgregazione del conglomerato) Talora queste armature nelle zone sommitali presentano copriferro ridotto e risultano essere esposte all ambiente esterno ed al dilavamento dovuto alla trave di bordo-cordolo superiore in buona parte disgregato. Inoltre, per la parte bassa la prossimità alla viabilità a quota inferiore al viadotto contribuisce al dilavamento con prodotti salini antigelo che accelerano il degrado e l ossidazione delle armature. 18

20 TRAVI DI RIVA E CORDOLI Essendo tali elementi per loro posizione particolarmente soggetti a dilavamento (raccolta acque) e a sali disgelanti presentano evidenti segni di ammaloramento : notevoli porzioni di armatura dei cordoli risultano esposte all ambiente esterno stante la perdita o il distacco parziale del copriferro. Sono presenti quindi evidenti segni di ossidazione e riduzione di sezione e fessurazioni in corrispondenza dei piantoni del guard-rail esistente. 19

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22 NOTA GENERALE Gli stessi fenomeni di degrado ed ammaloramento del calcestruzzo e delle armature sono puntualmente presenti anche su altri elementi strutturali dell impalcato quali parapetti, cordolature, camminamenti; pertanto anche queste zone necessitano di operazioni di manutenzione e ripristino strutturale. Alla indagine visiva e meccanica manuale sono parsi sostanzialmente indenni le travi in c.a.p. con esclusione di una singola e limitata zona, che sarà oggetto di intervento. OPERAZIONI DI RIPRISTINO STRUTTURALE: E quindi necessario un intervento di ripristino per interrompere e rallentare l ammaloramento delle strutture e continuare a garantirne la fruibilità e il ristabilimento delle condizioni strutturali previste in progetto originale. Stante la tipologia delle fenomenologie di degrado elencate, gli interventi di ripristino devono interessare tutte le porzioni di struttura che presentano segni più o meno marcati di carbonatazione, ammaloramento armature, fessurazioni ed espulsioni del copriferro. Qualora si riscontrassero durante la ristrutturazione particolari criticità non a prima vista osservabili, dovranno essere concordati tempi e modalità di azione con la DL. Gli interventi devono concentrarsi principalmente su pile, martelli, travi di riva, spalle, scale. Le operazioni di ripristino, non compromettendo la stabilità strutturale degli impalcati durante le fasi di esecuzione, possono essere eseguite senza lo scarico della struttura tramite puntellamenti e sollevamenti, mentre è opportuno eseguire la rimozione delle sovrastutture per limitare i sovraccarichi permanenti ed inibire il traffico per togliere i sovraccarichi accidentali. Le lavorazioni previste per gli interventi di ripristino delle condizioni strutturali iniziali sono : Rimozione delle sovrastrutture (guard rails, protezioni, parapetti, ecc) Idropulizia generale di tutto il manufatto tesa a riportare la superfici alla condizioni originarie e consentire una valutazione oggettiva delle aree di successivo intervento; Idrodemolizione e asportazione del calcestruzzo incoerente o contaminato per uno spessore medio di almeno 4 cm, mediante macchine idrodemolitrici capaci di getti 21

23 d acqua ad elevata pressione (> di 2000 atm), adottando tutte le precauzioni necessarie per evitare il danneggiamento delle strutture. La superficie del calcestruzzo di supporto, per essere ritenuta idonea a ricevere i materiali cementizi per il ripristino o l aumento della sezione originaria della struttura, dovrà risultare macroscopicamente ruvida (asperità di circa 5 mm). Tale operazione andrà eseguita per pile, martelli, scale ed elementi strutturali particolarmente ammalorati (travi di riva, elementi verticali, parapetti). Le superfici così trattate dovranno risultare prive di impurità (polveri, frammenti) in modo da poter accogliere adeguatamente le malte di ripristino Trattamento delle armature con consistente sezione residua mediante applicazione di convertitore di ruggine per trasformare la ruggine in ematite e magnetite e per impedire ulteriore ossidazione dell'armatura di acciaio, dato a pennello o a spruzzo Protezione trasparente ottenuta mediante applicazione a spruzzo o a pennello di idrorepellente a base di silicati in solvente a forte penetrazione tipo vetrofluido Ecobeton, applicato fino a rifiuto; tale lavorazione blocca la prosecuzione della carbonatazione in profondità. Ripristino delle armature strutturale tramite taglio e rimozione barre degradate e saldatura locale di ferri e/o applicazione di maglie di armatura strutturale (per zone più ampie o che necessitano rispristino di solo armature di pelle) al fine di ottenere completo ripristino sezioni previste in progetto originario. Ripristino di strutture degradate in calcestruzzo con interventi di spessore da 1 a 5 cm in unico strato, senza l utilizzo di ulteriore rete elettrosaldata, con applicazione a spruzzo e/o localmente a cazzuola di malta cementizia, premiscelata, bicomponente, ad espansione contrastata con maturazione in aria, (senza stagionatura umida), con componente B (ritentore di umidità), tixotropica, fibrorinforzata con fibre inorganiche flessibili ed inossidabili (caratterizzate da lunghezze di 6 e 12 mm, diametro 14 µm, resistenza a trazione MPa, modulo elastico MPa), contenente anche fibre sintetiche in poliacrilonitrile, resistente agli agenti aggressivi dell ambiente tipo EMACO FORMULA TIXOFIBER della BASF CC ITALIA Spa o prodotto con analoghe caratteristiche. La malta sopra descritta dovrà possedere le seguenti caratteristiche espansive con maturazione in aria: 22

24 - UNI 8147 modificata a 1 giorno 0,04% a 1 giorno - Test di Inarc./Imbarcamento inarcamento - Impermeabilità all acqua in pressione, UNI EN 12390/8: < 5 mm; - Impermeabilità all acqua per assorb.to capillare, UNI EN : < 0,25 kg m2 h-0,5 - Adesione al calcestruzzo > 2 MPa a 28 g, secondo UNI EN 1542; - Compatibilità termica gelo/disgelo secondo UNI EN 13687/1 2 MPa - Compatibilità temporali UNI EN 13687/2 2 MPa - Compatibilità cicli a secco secondo UNI EN 13687/4 2 MPa - Resistenza alla carbonatazione, EN Modulo elastico UNI EN 13412: (± 2.000) MPa a 28 g di stagionatura; - Resistenza a compressione UNI EN MPa a 1 giorno 50 MPa a 7 giorni e 60 MPa a 28giorni; - Resistenza a trazione per flessione UNI EN 196/1 7 MPa a 1 giorno 10 MPa a 7 giorni e 12 MPa a 28 giorni; - Resistenza allo sfilamento delle barre d acciaio RILEM-CEB-FIP RC Mpa Ripristini più superficiali (su elementi tipo muretti e parapetti di cui non è prevista la rimozione) di elementi di calcestruzzo in spessori da 5 sino a 15 mm con malta cementiza bicomcomponente, polimero modificata, con inibitore di corrosione organico (disperso nel componente B), avente consistenza tixotropica, applicabile a spruzzo o a cazzuola, tipo EMACO R955 M della BASF CC ITALIA spa. La malta dovrà possedere le seguenti caratteristiche e prestazioni: - Adesione calcestruzzo, UNI EN 1542: > 2 MPa - Modulo elastico, UNI EN 13412: (± 2.000) MPa - Resistenza a compressione, UNI EN 12190: 1 g > 10 MPa, 7 gg > 27 MPa, 28 gg > 38 MPa - Resistenza a trazione per flessione, UNI EN 196/1: 1 g > 2 MPa, 7 gg > 5 MPa, 28 gg > 7 MPa - Resistenza ai cicli di gelo e disgelo con Sali disgelanti, UNI EN 13687/1: superata. - Resistenza alla carbonatazione, UNI EN

25 Rimozione cordoli ed elementi verticali in c.a. tramite taglio ad estradosso soletta impalcato. Inghisaggio armature e ripristino cordolo di altezza 15 cm (5 dal piano viabile) per posa in opera guard-rail. L operazione suddetta non va a compromettere il comportamento strutturale della trave di riva. Per maggiori dettagli e verifiche si rimanda alla relazione specifica. Con la realizzazione degli interventi sopradescritti si ripristinano le condizioni statiche iniziali del manufatto. 24

26 RISTRUTTURAZIONE DEL SOVRAPPASSO DI C.SO PIEMONTE IN SETTIMO T.SE RELAZIONE SPECIALISTICA DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI DI VIABILITA "Il Piano Urbano del Traffico della città di Settimo Torinese classifica ad oggi Corso Piemonte come "strada urbana di scorrimento" di tipo D. E' intenzione dell'amministrazione procedere, in fase di revisione del PUT prevista a breve, al declassamento della viabilità oggetto di intervento definendola come strada di tipo E "urbana di quartiere". Il progetto recepisce quindi la volontà di modificare la classificazione della strada, che verrà quindi trattata come strada di tipo E" - tipologia: Strada Urbana di Quartiere (tipo E); - velocità di percorrenza: < 50 Km/h; - Traffico Giornaliero Medio: > 1000; - % veicoli con massa > 3,5 t: 5< n < 15; - Tipo di traffico: II. Dal punto di vista viario, il viadotto in oggetto risponde alle prescrizioni dimensionali imposte dal D.M. n.6792/2001 per l attuale tipologia di strada, pertanto non è previsto in progetto alcun ampliamento. Sarà realizzata la scarifica del manto stradale e la successiva ripavimentazione. Sarà inoltre rimosso e diversamente eseguito il sistema di raccolta acque di pioggia e saranno rinnovate la segnaletica orizzontale e verticale. Per quanto concerne le protezioni stradali, risulta che le barriere attualmente installate non rispondono ai requisiti normativi vigenti. Ai sensi del D.M. 21/06/2004, per la tipologia di strada e di traffico che interessano il viadotto, è richiesta barriera bordo ponte di classe H2, mentre per la protezione delle parti soprastanti la ferrovia, occorre installare sistemi di classe H4 anche dotati di reti finalizzate ad impedire la caduta di oggetti cose o persone sella linea ferrata. Partendo da questi presupposti, il progetto prevede la formazione una barriera H4 sui quattro lati corrispondenti al passaggio ferroviario di lunghezza 90 m (lunghezza minima di omologazione). A prosecuzione della stessa, su entrambi i lati, 25

27 sarà realizzata una barriera di transizione H3 di lunghezza 60 m (2/3 dell estensione di omologazione, come richiesto dalla normativa vigente). Le parti restanti saranno protette con barriere H2. Affinché le nuove barriere possano essere collaudate e certificate è necessario effettuarne la posa in conformità alle modalità riportate nei rapporti di prova. L attuale conformazione della trave di bordo non è adatta a sorreggere le barriere di nuova generazione, pertanto sarà necessario ricostituirla in maniera da realizzare una base di posa più ampia e posta a filo strada. (schemi di barriere stradali di bordo e spartitraffico bifacciale) A delimitazione dei percorsi pedonali e dei lati prospicienti la ferrovia, saranno realizzate delle recinzioni formate da pannelli di altezza 2m, aventi zoccolatura cieca alla base e la parte superiore grigliata. I pannelli avranno lo stesso passo dei guard rails a cui saranno ancorate. Per quanto attiene i percorsi pedonali in progetto sono previsti i ripristini in analogia a quanto per la parte veicolare; le protezioni ed i mancorrenti in discreto stato di conservazione verranno ripristinati con interventi di pulitura e tinteggiatura; quelli non recuperabili andranno rimossi e sostituiti. Le scale a servizio del passaggio pedonale ovest saranno dotate di una pensilina di copertura in materiale trasparente che protegga i rampanti dalle intemperie. Nel seguito la relazione di calcolo che verifica la conformità strutturale del sovrappasso in abbinamento con le barriere stradali omologate. 26

28 RISTRUTTURAZIONE DEL SOVRAPPASSO DI C.SO PIEMONTE IN SETTIMO T.SE RELAZIONE SPECIALISTICA CALCOLO STRUTTURALE DELLE PROTEZIONI STRADALI PREMESSA Oggetto della presente è la verifica delle strutture esistenti, relative al cavalcavia stradale, sito a Settimo Torinese, in C.so Piemonte. Tale struttura è costituita da due impalcati distinti realizzati in anni successivi (corsia direzione Leinì-Settimo 1976, corsia Settimo-Leinì ) con due vie di corsa è realizzato per ogni impalcato mediante 14 campate in c.a. precompresso appoggiate su pile intermedie (13 pile per impalcato) e su spalle in cemento armato ordinario. Le pile sono in c.a. e terminano con un martello in c.a. precompresso su cui appoggia l impalcato. Sono rilevabili sulla struttura importanti segni di ammaloramento; in particolare, i cordoli rialzati che per loro posizione sono particolarmente soggetti a dilavamento (raccolta acque) e all azione di sali disgelanti. Notevoli porzioni di armatura dei cordoli risultano esposte all ambiente esterno stante la perdita o il distacco parziale del copriferro. Sono presenti, altresì, evidenti segni di arrugginimento e riduzione di sezione e fessurazioni in corrispondenza dei piantoni del guard-rail esistente. Pertanto, è stata prevista la rimozione dei guard-rails esistenti (in parte fissati ai parapetti in c.a. e in parte direttamente collegati alla struttura dell impalcato) che verranno sostituiti da barriere stradali con classe di contenimento H2, H3 e H4, coerentemente con quanto previsto nel DM 21/06/2004 n 2367 e in accordo con quanto richiesto al par del DM 14/09/08 e circ.02/02/09 n 617. Oltre alla rimozione delle barriere esistenti, si procederà alla demolizione del cordolo sul quale le vecchie barriere stradali risultavano ancorate; tale operazione 27

29 non comporterà problemi per l impalcato o le strutture portanti, in quanto il cordolo rialzato aveva la sola funzione di collegare i guard-rails alla soletta sottostante e durante la demolizione non verranno comunque intaccate le armature necessarie alla resistenza dell impalcato ai carichi stradali. Successivamente si realizzerà un nuovo cordolo rialzato, inghisato alla soletta esistente (anche al fine di rispettare i limiti di altezza dei nuovi guard-rails, come da DM 21/06/2004 n 2367) su cui verranno posti le nuove protezioni. Se necessario, ove si evidenziassero importanti ammaloramenti, sarà comunque previsto il ripristino dell armatura strutturale di impalcato, tramite taglio e rimozione barre degradate e saldatura locale di ferri e/o applicazione di maglie di armatura strutturale (per zone più ampie o che necessitano rispristino di solo armature di pelle) al fine di ottenere completo ripristino sezioni previste in progetto originario. (impalcato del 1976 lato Leinì) 28

30 (impalcato del lato Settimo) (guard-rails travi di bordo rialzate ammaloramenti in corrispondenza dei giunti di dilatazione) 29

31 NORMATIVA DI RIFERIMENTO 1. D.Min. Infrastrutture Min. Interni e Prot. Civile 14 Gennaio 2008 e allegate "Norme tecniche per le costruzioni". 2. Circ. 02/02/2009 n 617, Istruzioni per l applicazione delle "Norme tecniche per le costruzioni" di cui al D.Min. Infrastrutture Min. Interni e Prot. Civile 14 Gennaio UNI EN 1990: /04/2006 Eurocodice 0 - Criteri generali di progettazione strutturale. 4. UNI EN : /08/2004 Eurocodice 1 - Azioni sulle strutture - Parte 1-1: Azioni in generale - Pesi per unità di volume, pesi propri e sovraccarichi per gli edifici. 5. UNI EN : /03/2005 Eurocodice 1 - Azioni sulle strutture - Parte 2: Carichi da traffico sui ponti. 6. UNI EN : /10/2004 Eurocodice 1 - Azioni sulle strutture - Parte 1-3: Azioni in generale - Carichi da neve. 7. UNI EN : /07/2005 Eurocodice 1 - Azioni sulle strutture - Parte 1-4: Azioni in generale - Azioni del vento. 8. UNI EN : /10/2004 Eurocodice 1 - Azioni sulle strutture - Parte 1-5: Azioni in generale - Azioni termiche. 9. UNI EN : /11/2005 Eurocodice 2 - Progettazione delle strutture di calcestruzzo - Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici CARATTERISTICHE DEI MATERIALI Materiali esistenti Acciaio: FeB44k Fyk = 4300 dan/cmq Calcestruzzo: C25/30 Rck = 300 dan/cmq Materiali di nuovo impiego Acciaio: B450C Fyk = 4500 dan/cmq Calcestruzzo: C28/35 Rck = 350 dan/cmq 30

32 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA VERIFICA SOLETTA PIENA IMPALCATO Trattandosi di un intervento locale, si procederà alla verifica delle strutture interessate direttamente dalla presenza della barriera stradale. Le verifiche saranno condotte in conformità al Cap 8. del DM 14/01/2008, in particolare si farà riferimento agli sforzi indotti dal guard-rail con classe di contenimento tipo H4, che risultano le più gravose per la struttura, si valuterà in particolare la resistenza delle strutture esistenti in corrispondenza della sezione di incastro dello sbalzo. Con riferimento alle tavole strutturali n 4, 5, 35, 36 si sono identificate le armature presenti su ciascun impalcato, in corrispondenza dello sbalzo (visibile a sinistra nelle figure successive). Come deducibile dagli elaborati, oltre all armatura tipica di impalcato (6φ12/m + 6φ14/m per IMP. I-Ia e 6φ14/m + 6φ16/m per IMP. II-IV/IIa-IVa) è prevista una ulteriore integrazione di armatura al lembo superiore pari a 6φ12/m per IMP. I-Ia e 6φ12/m + 6φ8/m (alternati) per IMP. II-IV/IIa-IVa. (stralcio TAV. n 35 - armature da impalcato) SAT srl Studio Baldo & Barison 31

33 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA (stralcio TAV. n 35 - armature di bordo aggiuntive) (stralcio TAV. n 36 - armature di bordo aggiuntive da impalcato) SAT srl Studio Baldo & Barison 32

34 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA Le barriere trasmetteranno alla soletta sottostante un momento flettente ed una azione assiale di trazione a cui le armature presenti devono essere in grado di resistere. Sulla base delle azioni agenti: Tra i vari punti di collegamento, quello che da origine allo stato sollecitativo maggiore è in corrispondenza dell estremo dello sbalzo della soletta, come visibile nella figura successiva: H4 H4 Le tipologie di barriere analizzate sono il tipo H3 e H4 della MARCEGAGLIA; in figura sono rappresentati la sezione tipologica e lo schema della piastra di ancoraggio: SAT srl Studio Baldo & Barison 33

35 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA A 100 A SEZIONE A-A Si riportano i tabulati di verifica dell esistente (sollecitazioni allo SLU comprensive anche del peso proprio e permanenti presenti) relativi alle diverse tipologie di impalcato: a) IMPALCATI I-Ia (SEZIONE DI INCASTRO B-B, vedi figure precedenti) 2SI s.r.l - ProVLIM - Verifica sezioni Geomeria della sezione: Vert. X Y n. cm cm SAT srl Studio Baldo & Barison 34

36 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA Armature: Pos. X Y Area Pretens. n. cm cm cmq (s/n) no no no no no no no no no no no no no no no no no no Normativa di riferimento: D.M. 14/01/ 'Norme tecniche per le costruzioni' SAT srl Studio Baldo & Barison 35

37 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA Materiali: Calcestruzzo classe: C25/30 Rck (resistenza caratteristica cubica a compressione) = 300 dan/cmq fck (resistenza caratteristica cilindrica a compressione) = 249 dan/cmq fctm (resistenza a trazione media) = 26 dan/cmq G (modulo di elasticità tangenziale) = dan/cmq E (modulo elastico istantaneo iniziale) = dan/cmq C. Poisson (coefficiente di contrazione trasversale) = 0.12 Coefficiente di dilatazione termica = Peso specifico del calcestruzzo armato = 2500 dan/mc Barre d'acciaio ad aderenza migliorata tipo: FeB 44k fyk (tensione caratteristica di snervamento) = 4300 dan/cmq fkt (tensione caratteristica di rottura) = 5400 dan/cmq uk (deformazione di rottura) = G (modulo di elasticità tangenziale) = dan/cmq E (modulo elastico) = dan/cmq C. Poisson (coefficiente di contrazione trasversale) = 0.30 Coefficiente di dilatazione termica = Peso specifico = 7850 dan/mc SAT srl Studio Baldo & Barison 36

38 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA Dominio SLU: Caratteristiche limite della sezione: Nu Mxu Myu Stato Sez. dan dan cm dan cm Completamente tesa Completamente compressa Fibre inferiori tese Fibre superiori tese Fibre di sinistra tese Fibre di destra tese SAT srl Studio Baldo & Barison 37

39 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA Verifiche stato limite ultimo: Per ogni combinazione di carico saranno svolte le verifiche: - Verifica per Mxu, Myu e Nu proporzionali (sigla verifica: P) e in caso di verifica proporzionale positiva: - Verifica con rapporto Mxu, Myu assegnato (sigla verifica: M) - Verifica con Nu costante (sigla verifica: N) Cmb. N Mx My Tipo Nu Mxu Myu Sd/Su Verif. dan dan cm dan cm dan dan cm dan cm P OK M N Riepilogo combinazioni maggiormente gravose: Cmb. N Mx My Tipo Nu Mxu Myu Sd/Su Verif. dan dan cm dan cm dan dan cm dan cm P OK M OK N OK SAT srl Studio Baldo & Barison 38

40 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA b) IMPALCATI II-IV/IIa-IVa (SEZIONE DI INCASTRO B-B, vedi figure precedenti) 2SI s.r.l - ProVLIM - Verifica sezioni Geomeria della sezione: Vert. X Y n. cm cm Armature: Pos. X Y Area Pretens. n. cm cm cmq (s/n) no no no no no no no no no no no no SAT srl Studio Baldo & Barison 39

41 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA no no no no no no Normativa di riferimento: D.M. 14/01/ 'Norme tecniche per le costruzioni' Materiali: Calcestruzzo classe: C25/30 Rck (resistenza caratteristica cubica a compressione) = 300 dan/cmq fck (resistenza caratteristica cilindrica a compressione) = 249 dan/cmq fctm (resistenza a trazione media) = 26 dan/cmq G (modulo di elasticità tangenziale) = dan/cmq E (modulo elastico istantaneo iniziale) = dan/cmq C. Poisson (coefficiente di contrazione trasversale) = 0.12 Coefficiente di dilatazione termica = Peso specifico del calcestruzzo armato = 2500 dan/mc Barre d'acciaio ad aderenza migliorata tipo: FeB 44k fyk (tensione caratteristica di snervamento) = 4300 dan/cmq fkt (tensione caratteristica di rottura) = 5400 dan/cmq uk (deformazione di rottura) = G (modulo di elasticità tangenziale) = dan/cmq E (modulo elastico) = dan/cmq C. Poisson (coefficiente di contrazione trasversale) = 0.30 Coefficiente di dilatazione termica = Peso specifico = 7850 dan/mc SAT srl Studio Baldo & Barison 40

42 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA Dominio SLU: Caratteristiche limite della sezione: Nu Mxu Myu Stato Sez. dan dan cm dan cm Completamente tesa Completamente compressa Fibre inferiori tese Fibre superiori tese Fibre di sinistra tese Fibre di destra tese SAT srl Studio Baldo & Barison 41

43 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA Verifiche stato limite ultimo: Per ogni combinazione di carico saranno svolte le verifiche: - Verifica per Mxu, Myu e Nu proporzionali (sigla verifica: P) e in caso di verifica proporzionale positiva: - Verifica con rapporto Mxu, Myu assegnato (sigla verifica: M) - Verifica con Nu costante (sigla verifica: N) Cmb. N Mx My Tipo Nu Mxu Myu Sd/Su Verif. dan dan cm dan cm dan dan cm dan cm P OK M N Riepilogo combinazioni maggiormente gravose: Cmb. N Mx My Tipo Nu Mxu Myu Sd/Su Verif. dan dan cm dan cm dan dan cm dan cm P OK M OK N OK SAT srl Studio Baldo & Barison 42

44 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA c) CORDOLO RIALZATO Al di sopra della soletta di impalcato è prevista la realizzazione di un cordolo rialzato di 15 cm, che andrà opportunamente collegato alla struttura esistente. Sono, pertanto, previsti degli inghisaggi che permetteranno la trasmissione degli sforzi dal cordolo alla soletta sottostante. Il collegamento verrà realizzato attraverso l utilizzo di barre φ14/30 inserite in fori intasati di malta cementizia tixotropica tipo EMACO S55, di cui nella figura seguente sono rappresentate le caratteristiche prestazionali: SAT srl Studio Baldo & Barison 43

45 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA Le sollecitazioni agenti allo SLU sono: T= 5500 kg M= x 5500 = kgcm Pertanto, ogni barra φ14 sarà soggetta alle seguenti tensioni: σ = /( 35 x 3.33 x 1.54) 3540 kg/cm 2 τ = 5500/( 2 x 3.33 x 1.54) 540 kg/cm 2 con σ id = x540 2 = 3661 < 3913 kg/cm 2 SAT srl Studio Baldo & Barison 44

46 Ristrutturazione del Cavalcaferrovia di c.so Piemonte RELAZIONE GENERALE E TECNICA Inoltre, sarà necessario una profondità di inghisaggio pari ad almeno 15 cm (con dimensione minima foro pari a φ30): CONCLUSIONI Sulla base delle verifiche di cui ai paragrafi precedenti, si può osservare quanto segue: 1) Verifica soletta esistente: Le strutture esistenti, sulla base delle armature e dimensioni dedotte dalle relative tavole strutturali, sono in grado di resistere con un buon grado di sicurezza (Fs > 1.1) alle sollecitazioni, dovute alla presenza dei nuovi guard-rails in progetto H2, H3 e H4. 2) Inghisaggi : Gli inghisaggi, relativi al cordolo rialzato, sono in grado di trasmettere gli sforzi indotti dalla presenza delle nuove barriere stradali all impalcato a cui risultano collegati. SAT srl Studio Baldo & Barison 45