Progetto e realizzazione di un ponte in P/SFRC a Canzo

Per la prima volta in Italia, un nuovo ponte su un piccolo fiume nella provincia di Como, è stato progettato e costruito cercando di sfruttare SFRC post-teso per migliorarne la sostenibilità. Il ponte è stato gettato in opera e i suoi lati curvilinei sono stati ottenuti utilizzando come casseri a perdere lastre prefabbricate in calcestruzzo ad alte prestazioni, dello spessore di 8 cm con una lunghezza media di circa 1,5 m.

L'impalcato del ponte è post-teso in due direzioni; il materiale utilizzato è un SFRC, classificato come C40/50 5c. Il rapporto geometrico di armatura lenta è pari a ρ_s = 0,23%, sia in direzione longitudinale che trasversale, all'estradosso e all'intradosso, ed è accoppiato ad una frazione volumetrica di fibra V_f = 0,51%. Sono state eseguite alcune prove preliminari su travi basse e alte con le stesse armature (Ø = 18 mm) e lo stesso materiale SFRC per verificare l'affidabilità del modello strutturale assunto nei calcoli. L'articolo fa riferimento a queste prove, mostrando il confronto tra le previsioni ed i risultati sperimentali, l’approccio concettuale utilizzato per concepire il ponte, i controlli eseguiti durante le fasi costruttive e le tecnologie utilizzate.

Le fibre di acciaio e l'armatura consentono di avere una struttura più economica e sostenibile rispetto ad una composita in acciaio

Dopo il crollo dei ponti di Fossano e del Polcevera, l'uso della post-tensione in Italia per i ponti in calcestruzzo è considerato una fonte di criticità: guardando ai ponti costruiti negli ultimi 90 anni lungo la rete Aspi (AutoStrade Per l'Italia), che corrisponde alla principale rete autostradale italiana, è possibile evidenziare tre principali modalità di costruzione che si sono succedute nel tempo: quella in R/C iniziata nel 1930 e proseguita fino al 2000, quella in P/C apparsa dal 1950 e rimasta fino ad oggi, la più numerosa, ed infine quella in acciaio-calcestruzzo, apparsa negli anni '80 e in continua crescita.

Negli ultimi vent'anni le strutture in SFRC sono state studiate in modo significativo per trovare un approccio progettuale in grado di sfruttare la tenacità offerta dal meccanismo di sfilamento delle fibre di acciaio. I passaggi principali sono stati segnati dai documenti pubblicati nel 2000-2003 da Rilem TC 162 TDF, dal Model Code 2010 e dall'allegato L in corso di elaborazione alla bozza in corso di EC2.

Nel frattempo, in Italia, è apparsa la pubblicazione della UNI 11188 sulle regole di progettazione in SFRC, le linee guida CNR DT 204 sulla progettazione con fibre metalliche e sintetiche e, nel marzo 2022, le nuove linee guida per la progettazione, in accordo con le più aggiornate normative presenti a livello internazionale sulle fibre di acciaio e polipropilene. Nel 2017 sono state introdotte anche le linee guida per l’identificazione e la qualificazione dei materiali fibro-rinforzati.

Il ponte, qui descritto, rappresenta una sfida per dimostrare come l'accoppiamento della post-tensione, con le fibre di acciaio e l’armatura convenzionale sia molto promettente, poiché, consente di risparmiare risorse all'atto della costruzione, grazie alla possibilità di ottimizzare l’acciaio utilizzato sfruttando la resistenza a trazione del materiale fibro-rinforzato negli stati limite di esercizio e, nel tempo, grazie ai ridotti costi di manutenzione richiesti durante la vita utile dell’opera. Questa soluzione risulta significativamente più economica e sostenibile di una struttura composita in acciaio e si presta a disegnare forme accattivanti stimolando la creatività del progettista.

Progettazione

Il comune di Canzo, che sorge in provincia di Como nelle Prealpi lombarde alla quota di 400 m, ha richiesto la costruzione di un nuovo ponte per l’attraversamento di un torrente, il Ravella, collegando così un quartiere residenziale di recente edificazione con il centro storico del paese. Per ragioni topografiche il tracciato del ponte risulta essere curvo, con un raggio di curvatura di circa 57 m (Fig.1) e sghembo, dal momento che le due spalle risultano essere disassate. La lunghezza media della campata è di 16,5 m, con una luce netta di 14,6 m; la sua larghezza è di circa 8,5 m, infatti la strada è composta da due corsie di larghezza 3,5 m e da un marciapiede di circa 1,2 m.
Dal punto di vista strutturale il ponte è stato mantenuto il più snello possibile per massimizzare il franco idraulico (Fig.2) e per limitare la pendenza delle rampe di accesso che, per la conformità dei luoghi, risultano essere di ridotte dimensioni.

La soletta ha uno spessore di 0,60 m, ottenendo una snellezza pari a 27,5; in questo modo si è potuto favorire l’inserimento dell’opera nel contesto, conferendo una certa “leggerezza” alla forma finale.
Tale snellezza è stata ottenuta mediante l’inserimento di 14 cavi di post-tensione (Fig.3) lungo l'asse longitudinale, ciascuno formato da dodici trefoli da 0,6”; in prossimità dei sei appoggi, posti parallelamente alle due spalle, sono state post-tese cinque barre Dywidag Ø26 all'estradosso e, disposte all'intradosso altre cinque barre, mantenute lente (Fig.3).

L’attuale normativa tecnica (D.M.2018) prevede una sola classe di ponti: questo significa che, anche se il traffico stradale sarà costituito esclusivamente da auto e da piccoli furgoni, il ponte è stato progettato per sopportare, su ciascuna corsia, autocarri a 8 assi del peso di 108 t. Si noti come questa scelta imposta sia poco sostenibile, soprattutto se confrontata con la precedente normativa che prevedeva anche la possibilità di realizzare ponti di II categoria che, nello specifico, sarebbe stata più coerente con l’impegno da traffico prevedibile, costituito da auto, furgoni, mezzi agricoli e camion fino a 44 t.
Il ponte, originariamente, era stato concepito per essere parzialmente prefabbricato: tre travi curve, semplicemente appoggiate all’estremità, in modo da evitare l’utilizzo, nelle fasi di cantiere, di ponteggi e casseforme che potessero impegnare l’alveo del torrente. Le travi prefabbricate post-tese in SFRC in fase di costruzione si sono rivelate troppo costose e, per- tanto, è stato modificato il progetto in corso d’opera giungendo ad una soluzione totalmente gettata in opera.

Questa soluzione, ovviamente, ha previsto la realizzazione della casseratura inferiore dell’impalcato, con la conseguente occupazione del letto del torrente e, quindi, la necessità di ridurre al minimo la presenza del ponteggio. Per raggiungere questo obiettivo, è stata anticipata la fase di post-tensione a tre giorni dal getto; infatti è stato eseguito un primo tensionamento dei cavi al 50% della forza prevista in fase finale, in modo tale da equilibrare il solo peso proprio. Questa scelta ha ridotto di circa il 50% i tempi di noleggio del ponteggio con un conseguente risparmio economico, portando il costo del ponteggio al 5% del costo totale del manufatto. Dopo circa 60 giorni è stata poi eseguita la post-tensione definitiva, ottenendo così anche una riduzione delle perdite di precompressione.

La durabilità delle opere è un parametro chiave per la sostenibilità, infatti, guardando i cavalcavia pre- e post-tesi, spesso gli elementi più esposti agli agenti aggressivi risultano essere le due sponde laterali, principalmente per effetto del percolamento delle acque superficiali contenenti contaminanti quali i sali disgelanti. Per questo motivo è stato proposto un innovativo utilizzo di casseri a perdere realizzati in UHPFRC, con spessore di 8 cm e 1.5 m di lunghezza, inclinati verso l’interno nella parte inferiore per accentuare maggiormente la snellezza della forma e per proteggere la struttura principale sottostante.

Particolare cura è stata dedicata alla pendenza trasversale fissata a circa il 2%, convergente verso l’interno in modo da favorire la circolazione e allo stesso tempo permettere il corretto deflusso delle acque meteoriche.

Sono presenti sei vincoli per la struttura, quelli previsti per le 3 travi prefabbricate originarie: i quattro appoggi esterni sono bidirezionali, mentre i due appoggi centrali allineati lungo l’asse longitudinale del ponte sono rispettivamente una cerniera e un carrello. I giunti di collegamento tra l’impalcato e le spalle, sono realizzati con elementi in gomma armata con spostamento relativo di ±25 mm in corrispondenza del vincolo a carrello; per la cerniera, invece, è presente un giunto di sotto-pavimentazione.

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Nei prossimi paragrafi si parlerà di:

• Materiali;
• Test Preliminari;
• Approccio alla progettazione;
• Osservazioni sulle fasi d'opera;
• Conclusioni.

La presente memoria è tratta da Italian Concrete Conference - Napoli, 12-15 ottobre 2022
Evento organizzato da aicap e CTE