COMMISSIONE DI STUDIO

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2 COMMISSIONE DI STUDIO PRESIDENTE Dott. Ing. Maurizio Lieggio ANAS S.p.A. MEMBRI: (in ordine alfabetico) Dott. Ing. Marco Arduini Co.FORCE International Consultants Dott. Ing. Alberto Ascenzi Spea Ingegneria Europea Gruppo Autostrade Dott. Ing. Federico Atzeri SPA Sardinian Project Advisors Srl Geom. Mauro Cavetti E2B Srl - Ingegneria per costruire Dott.ssa Donatella Chiarotto FIP Industriale S.P.A. Dott. Ing. Alessandro Contin E2B Srl - Ingegneria per costruire Dott. Ing. Paolo Corrado BASF CC Italia Dott. Arch. Luigi De Zuccato FIP Industriale S.P.A. Dott. Ing. Fulvio Di Taddeo Spea Ingegneria Europea Gruppo Autostrade Dott. Ing. Francesco Mazziotta Ministero Infrastrutture e Trasporti Dott. Ing. Andrea Nicoletti BASF CC Italia Dott. Ing. Nicola Prisco ANAS S.p.A. Sede: MINISTERO DEI TRASPORTI - Via G. Caraci, Roma Tel Fax aipcrcni@tin.it 1

3 PREFAZIONE Lo sviluppo eccezionale della mobilità veicolare e, contemporaneamente, l usura delle infrastrutture stradali hanno in questi ultimi anni sollevato l interesse dei Paesi tecnologicamente più avanzati per il settore della sicurezza, al fine sia di ridurre e rimuovere del tutto il problema degli incidenti sia di garantire agli utenti della strada un utilizzo sicuro della stessa. Ho sempre ritenuto, durante la mia vita professionale e tecnico-amministrativa, che il problema della manutenzione e del rinforzo delle strutture stradali, quali ponti, viadotti, gallerie - elementi questi, fra i tanti, che concorrono ad assicurare su un percorso stradale una condotta ed una guida tranquilla e sicura - rappresentasse uno dei temi più delicati e basilari da prendere in considerazione. In questo senso una iniziativa importante arriva dalla redazione di questo volume tecnico, che potrà essere un valido ausilio per progettisti, direttori lavori e collaudatori, nonché per tutti gli Enti proprietari, concessionari e gestori delle infrastrutture viarie. Ritengo che il presente studio, che per certi aspetti diventa innovativo e coraggioso, anche con tutti i suoi limiti, possa offrire un buon riferimento tecnico e normativo a chi vuole affrontare il problema in termini progettuali e gestionali. Il volume rappresenta, infatti, un passo avanti nella modernizzazione ed aggiornamento della rete stradale, in una visione sempre più generale, l intento di migliorare la qualità esistente delle infrastrutture e di concepire le nuove arterie da progettare con criteri tecnici e di sicurezza sempre più avanzati, ottimizzando al massimo le risorse disponibili. Più che una prefazione, vorrei quindi esprimere l auspicio che l approfondimento di molte problematiche continui e che finalmente anche il nostro Paese possa dotarsi di un organismo di ricerca e di controllo inteso a migliorare la sicurezza della strada. Alla luce dei continui sviluppi normativi e tecnologici, appare evidente l opportunità di investire in ricerca nell ambito della sicurezza stradale sia sul piano progettuale e costruttivo, sia in campo di sviluppo gestionale e funzionale e sia in ambito teorico, al fine di assicurare un aggiornamento delle conoscenze e di fornire maggiori garanzie di affidabilità ed economicità d impiego nell utilizzo delle reti stradali. Per la preziosa attività svolta, mi sento in dovere di ringraziare tutti i Membri del gruppo nonché i collaboratori che hanno prestato la loro consulenza, augurando di vederli presto nuovamente all opera per ulteriori lavori di studio e di ricerca. Dott. Domenico Crocco Capo Dipartimento per le infrastrutture, gli affari generali ed il personale Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti 2 Sede: Sede: MINISTERO MINISTERO DEI DEI TRASPORTI - Via - Via G. G. Caraci, Caraci, Roma Roma 2 Tel Fax aipcrcni@tin.it

4 INDICE 1. INTRODUZIONE 1.1. PREMESSA 1.2. NORMATIVA DI RIFERIMENTO LINEE DI ANALISI GENERALI 2.1. IMPATTO DELLA NUOVA NORMATIVA SUI PONTI ESISTENTI 2.2. VALUTAZIONE DEI PRINCIPALI DANNI INDOTTI DALLE AZIONI SISMICHE PRINCIPALI DANNEGGIAMENTI SU PONTI E VIADOTTI SCELTA E DESCRIZIONE DELLE TIPOLOGIE DI INTERVENTO 3.1. TECNICHE E METODOLOGIE DEGLI INTERVENTI DI RINFORZO RINFORZO A FLESSIONE CON PLACCAGGIO DI ELEMENTI STRUTTURALI RINFORZO A TAGLIO CON PLACCAGGIO DI ELEMENTI STRUTTURALI RINFORZO MEDIANTE PRECOMPRESSIONE AUMENTO DI DUTTILITA CON FASCIATURA ESEMPI ILLUSTRATIVI 3.2. INTERVENTI DI ADEGUAMENTO SISMICO DISPOSITIVI DI PROTEZIONE SISMICA Dispositivi di vincolo rigido Dispositivi di vincolo permanente Dispositivi di vincolo temporaneo (dinamici) o provvisori a spina Dispositivi dipendenti dallo spostamento Dispositivi a comportamento lineare o Lineari : Dispositivi a comportamento non lineare o Non Lineari Dispositivi a comportamento viscoso dipendenti dalla velocità Dispositivi di isolamento o Isolatori Isolatori elastomerici Isolatori a scorrimento semplici o accoppiati ESEMPI ILLUSTRATIVI Sede: Sede: MINISTERO MINISTERO DEI TRASPORTI DEI TRASPORTI - Via G. - Via Caraci, G. Caraci, Roma Roma 3 Tel Fax aipcrcni@tin.it 3

5 4. LINEE GUIDA PER LA PROGETTAZIONE 4.1. ASPETTI SPERIMENTALI PER GLI INTERVENTI DI RINFORZO RINFORZO A FLESSIONE Prove sperimentali Raccomandazioni RINFORZO A TAGLIO Prove sperimentali Raccomandazioni FASCIATURE Prove sperimentali Raccomandazioni 4.2. ASPETTI TECNOLOGICI E REALIZZATIVI ISOLATORI A SCORRIMENTO: NUOVE APPLICAZIONI 4.3. PRESCRIZIONI SUI MATERIALI MATERIALI COMPOSITI A MATRICE POLIMERICA Barre in fibra di carbonio ad alto modulo ed ad alta resistenza Tessuto in fibra di carbonio ad alto modulo ed ad alta resistenza Lamine in fibra di carbonio ad alto modulo ed ad alta resistenza MALTE CEMENTIZIE PREMISCELATE E FIBRORINFORZATE Malte colabile fibrorinforzata con fibre metalliche rigide Malte colabile fibrorinforzata con fibre inorganiche flessibili Malte tixotropica fibrorinforzata con fibre inorganiche flessibili ACCIAI Acciai per cemento armato Acciai per cemento armato precompresso Acciai per carpenteria Acciai inossidabili MATERIALI COSTITUENTI I DISPOSITIVI 5. CONCLUSIONI 6. BIBLIOGRAFIA Sede: Sede: MINISTERO MINISTERO DEI TRASPORTI DEI TRASPORTI - Via G. - Via Caraci, G. Caraci, Roma Roma 4 Tel Fax aipcrcni@tin.it

6 1 INTRODUZIONE 1.1 PREMESSA La rete stradale rappresenta il principale mezzo di sviluppo, di scambio commerciale e culturale di ogni Paese industrializzato. Lo sviluppo eccezionale della mobilità veicolare ed il fabbisogno, sempre più alto, di collegamenti infrastrutturali hanno in questi ultimi anni sollevato l interesse di tutti i Paesi per il settore strutturale al fine, non soltanto di creare nuove opere, ma di mantenere ed adeguare quanto già in esercizio per una maggiore sicurezza della strada. In Italia, la rete attraversa un territorio particolarmente difficile, a sismicità medio-alta, con situazioni paesaggistiche impegnative e con una densità abitativa, a volte, molto elevata, situazioni tutte che comportano la difficoltà di creare nuove infrastrutture generando la necessità di mantenere sempre operative le infrastrutture esistenti; in tal caso, il patrimonio esistente non solo va mantenuto con particolare attenzione, ma va adeguato e migliorato per renderlo adatto all evoluzione dei tempi. I ponti, intesi come l insieme dei ponti propriamente detti, dei viadotti, dei sottovia e cavalcavia, rappresentano (insieme alle gallerie) le strutture di maggior valore nel complesso degli elementi stradali costituenti il suddetto patrimonio, estremamente numerose sia rispetto alla relativa estensione del nostro territorio ed allo sviluppo chilometrico delle nostre strade, che in rapporto all orografia del Paese con profonde incisioni, numerosi corsi d acqua e frequenti intersezioni non a raso tra le varie infrastrutture stradali. Se si esaminano, come esempio, le tipologie delle opere in gestione alla Società Autostrade per l Italia, si può verificare che l attuale patrimonio di ponti è così distinto: le strutture in legno sono inesistenti, gli archi in muratura rappresentano poco più dell 1% delle opere; le strutture in elevazione sono tutte in cemento armato tranne rarissime eccezioni (alcune pile in muratura o in acciaio); per quanto riguarda gli impalcati solo il 36% è una struttura mista acciaio-calcestruzzo (prevalentemente cavalcavia), mentre del restante 64% un quarto è realizzato in cemento armato ordinario e tre quarti in cemento armato precompresso. Si può quindi affermare che l insieme della rete stradale italiana, è costituito per la stragrande maggioranza da ponti in cui il materiale principale è il calcestruzzo. Questo materiale è stato ritenuto per molti decenni eterno, privo di costi di manutenzione e capace di sopperire con risorse proprie alle inadeguatezze dei modelli di calcolo, agli errori di esecuzione ed al deterioramento indotto dal trascorrere del tempo; ma già dalla metà degli anni 70 si è cominciato a capire che tutto ciò non era vero e che era necessaria una mirata opera di manutenzione delle strutture se si voleva ovviare al loro naturale decadimento. Sede: Sede: MINISTERO MINISTERO DEI DEI TRASPORTI - Via - Via G. G. Caraci, Caraci, Roma Roma 5 Tel Fax aipcrcni@tin.it 5

7 Oggi gran parte dei ponti in esercizio ha una età variabile tra i 25 e gli 80 anni e la maggioranza di questi è stata costruita negli anni 60-80, con una età media prossima ai 40 anni. Inoltre le infrastrutture più vecchie sono state progettate sulla base di normative che oggi sono non adeguate sia come livelli di carico, sia come volumi di traffico e sia come prescrizioni dei dettagli strutturali, delle minime percentuali di armatura, della tipologia degli appoggi, dell entità dei carichi sismici, dei carichi dei veicoli in svio, ecc. Risulta, quindi, un numero non trascurabile di opere che possono considerarsi inadeguate, mentre è decisamente ampio il numero di quelle che presto potranno considerarsi tali. Per queste opere si potrebbe prendere in considerazione la possibilità di una sostituzione ma l elevato costo di ricostruzione ex-novo dei ponti e la considerazione che le opere conservano ancora sufficienti risorse di resistenza, forse a causa dei progetti estremamente cautelativi del passato, spinge a cercare soluzioni alternative, minimizzando i costi, con interventi sulle strutture esistenti. Diviene quindi di estremo interesse, ed è oggetto del presente volume, analizzare quali sono le metodologie di intervento volte a rinforzare sia dal punto di vista statico che da quello antisismico i ponti in esercizio. Appare corretto segnalare al lettore che saranno illustrate solo alcune delle tecniche di intervento (rinforzo a flessione ed a taglio con placcaggio, rinforzo mediante precompressione, aumento di duttilità con fasciatura e protezione sismica), attraverso la presentazione delle relative attività operative e risultati sperimentali, completi di esempi, lasciando ogni ulteriore possibile approfondimento su specifici argomenti al dettagliato quadro attualizzato della normativa di riferimento. 6 Sede: Sede: MINISTERO MINISTERO DEI DEI TRASPORTI - Via - Via G. G. Caraci, Caraci, Roma Roma 6 Tel Fax aipcrcni@tin.it