Il Ponte MORANDI in Basilicata : Il viadotto strallato Carpineto I

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Il viadotto strallato Carpineto I ~ Analisi del dissesto e consolidamento delle grandi strutture in c.a.p. Autori: Angelo Sabatiello, Lucio Della Sala, Rosario Cerone 12 marzo 2015

Il presente lavoro descrive le indagini condotte nel 2013 sul ponte a struttura strallata Carpineto I, appartenente al raccordo autostradale 05 “Potenza-Sicignano”, allo scopo di accertare l’evoluzione dei fenomeni di degrado manifestatisi negli anni a partire dall’epoca della sua costruzione e la loro influenza sulla statica complessiva del viadotto.

Un particolare del sistema strallato
Nel prosieguo vengono consegnati i risultati delle misurazioni effettuate in situ, in particolare quelle relative alle prove dinamiche, e vengono confrontati sia con i corrispondenti risultati sperimentali, desunti in una precedente campagna di indagini svolta per conto dell’Ente gestore dell’arteria sia con quelli teorici tratti da una analisi numerica su modello agli elementi finiti.
Quest’ultimo, in tal modo validato, ha consentito di determinare l’effettivo stato di sforzo presente nei vari elementi strutturali del viadotto e quindi proporre una soluzione per il suo consolidamento e adeguamento.
Descrizione dell’opera
L’opera presenta due vie di corsa parallele ad andamento planimetrico rettilineo, separate ed indipendenti, ciascuna di larghezza pari a 9,50 m e lunghezza complessiva pari a 241,80 m.
Ciascuna carreggiata è costituita da una coppia di strutture strallate mutuamente collegate da una travata isostatica di luce pari a 42 m; il sistema descritto ha permesso di superare una zona in frana con una luce complessiva di 181 m. Ognuno dei due sistemi strallati si compone di una trave principale di notevole rigidezza incernierata ad una estremità al blocco di fondazione dell’antenna e sostenuta a circa i quattro quinti della luce da due tiranti obliqui i quali, dopo il rinvio sulle torri, si ancorano ad un blocco di ancoraggio in calcestruzzoarmato.
Gli stralli, che costituiscono l’elemento caratterizzante l’opera, sono realizzati da un fascio di 240 trefoli paralleli da mezzo pollice – cavi A – protetti da un guscio di calcestruzzo a sezione rettangolare (110×80 cm) prefabbricato a conci; questa guaina, in una fase successiva al varo della travata sospesa, è stata precompressa longitudinalmente mediante ulteriori 80 trefoli da mezzo pollice all’uopo predisposti – cavi B – in modo da imprimere una coazione che impedisse l’insorgenza di tensioni di trazione nel calcestruzzo nelle massime condizioni di esercizio.
Per le loro modalità costruttive, gli stralli esibiscono un comportamento analogo a quello di travi in calcestruzzo a sezione omogenea soggette, per le varie combinazioni di condizione di carico, a sforzi di decompressione con il duplice vantaggio di aumentare da un lato il coefficiente di sicurezza alla fatica – grazie alla riduzione di variazione dello stato tensionale negli stralli stessi – e dall’altro fornire un aumento della durabilità dell’opera d’arte per l’assenza di tensioni di trazione nel calcestruzzo delle guaine.
Il degrado strutturale
I difetti di realizzazione unitamente alle condizioni di degrado hanno determinato negli anni anomalie di corrosione a carico dei trefoli che precomprimono le guaine in c.a. e la conseguente riduzione dello stato tensionale. Si è resa, pertanto, necessaria l’esecuzione di una adeguata campagna di indagine e di verifiche tesa a valutare lo stato di conservazione e di efficienza degli elementi strutturali che costituiscono il viadotto e in particolare degli stralli.
La campagna di indagine
Le indagini sono state eseguite con l’obiettivo di valutare l’attuale stato tensionale degli stralli, il comportamento dinamico della struttura nel suo complesso e di confrontare i risultati ottenuti con quelli acquisiti nel corso di una analoga campagna effettuata nel 2001 sullo stesso viadotto per individuare variazioni del comportamento strutturale eventualmente verificatesi nel frattempo. A tal proposito la campagna di indagine è consistita in rilevazioni sperimentali e ispezioni a carico degli stralli, quali quelle appresso descritte.
L’ispezione generale visiva
Mediante una piattaforma autocarrata sono state esaminate le zone meno accessibili del viadotto, rilevando uno stato di degrado abbastanza diffuso consistente in distacchi di copriferro delle staffe delle guaine, nonché distacchi lungo i coperchi dei conci prefabbricati che le costituiscono.
Il rilievo geometrico della configurazione a catenaria degli stralli
Si è resa necessaria al fine di stimare per via analitica il tiro effettivamente agente negli stessi nonché di verificare la rispondenza alle ipotesi di calcolo e le effettive condizioni di equilibrio.
I sondaggi endoscopici sui cavi degli stralli
Le prospezioni hanno evidenziato una lieve ossidazione superficiale su tutti i trefoli indagati, con anomalie più diffuse su alcuni cavi.
Le prove di detensionamento sui trefoli dei cavi “A”
Si sono rilevate mediante estensimetro resistivo le deformazioni dovute al ritorno elastico conseguente al taglio di un singolo filo di un trefolo del cavo in esame. Le misurazioni hanno fornito valori di tensione, per carichi permanenti, ridotti rispetto ai valori teorici di progetto.
Le prove di detensionamento sui trefoli dei cavi “B”
Analoghe prove sono state eseguite sui trefoli dei cavi di precompressione delle guaine in c.a. ottenendo valori di tensione mediamente pari a 680 MPa con una caduta di tensione pari a circa il 20% rispetto ai valori di progetto.
Le prove di rilascio di tensione nel calcestruzzo delle guaine
È stata determinata la risposta elastica di un piccolo volume di materiale opportunamente strumentato e liberato dal campo tensionale ivi agente mediante carotaggio ottenendo, una deformazione assiale media pari a 75 μstrain. Si è potuta definire, quindi, una tensione media residua di compressione negli stralli di circa 30 kg/cm2.
La caratterizzazione dinamica
Le misure dinamiche sono state effettuate strumentando gli stralli e l’impalcato con sensori accelerometrici registrando le vibrazioni indotte dal transito del traffico veicolare ordinario.
La modellazione strutturale
Con l’obiettivo di pervenire ad una valutazione attendibile dello stato di sollecitazione delle membrature nelle varie condizioni di esercizio, la struttura è stata modellata come un sistema di aste monodimensionali a massa distribuita, a comportamento elastico lineare, mediante il software MidasCivil portando in conto gli effetti torsionali attraverso l’introduzione di masse rotazionali concentrate nei nodi.

Pubblicato in PONTI & VIADOTTI a firma di: Lucio Della Sala, Rosario Cerone, Angelo Sabatiello

I commenti a caldo Ing. Giovanni Motta :

“Le strutture ingegneristiche, se pur progettate dallo stesso professionista e con metodologie assai simili, hanno comportamenti nella loro vita utile dipendenti da una serie di fattori.
Ciò vale per i fabbricati, per gli acquedotti, per le opere di sostegno e per le tante opere infrastrutturali presenti al mondo e……ahimè anche per i ponti.

In merito alla tragedia del ponte di Genova ho ascoltato al tg3 di Basilicata due interviste: quella del Presidente dell’Ordine degli ingegneri di Potenza D’Onofrio e quella del prof. Della Sala.

Quella del Presidente in riferimento al ponte Carpineto I, in territorio di Basilicata tra Vietri e Balvano, mi ha trasmesso qualche elemento di angoscia e di paura. Mi è sembrato un appello incondizionato alle istituzioni e ai soggetti preposti a fare meglio e di più. Se si è consapevoli di ciò che vien detto si passi dalle parole ai fatti.
In particolare si fa riferimento alle “tecniche costruttive e magari a qualche imprecisione nella realizzazione”. Inoltre si fa riferimento a monitoraggi del 2013 e a migliori interventi sulle pile.

Quella di Della Sala mi è sembrato, più che un’intervista, un ragionamento ed una mini lezione di ponti che poggia su dati di fatto e di ricerca. Come dire sui luoghi oggetto della discussione.
In realtà ciò che il prof. Della Sala dice è questo: “la struttura del ponte Carpineto I dopo esser stata sollecitata da una prova di carico con camion e subito dopo esser stata scaricata, è ritornata elasticamente nella posizione indeformabile. E quindi si è avuto un comportamento corretto con risultati soddisfacenti.

Per quanto mi riguarda, non essendo tuttologo, posso soltanto dire che laddove vi siano novità, integrazioni e ulteriori contributi al dibattito sarà mia cura renderle note.”

Ing. Pasquale Stella Brienza

“Penso che:
1. Non sia eticamente corretto correlare il disastro di Genova all’esistenza di un ponte progettato dallo stesso grande ingegnere Riccardo Morandi.
Si ingenera, così, allarmismo nella popolazione, al limite del procurato allarme;
2. Il viadotto Carpineto è regolarmente aperto al traffico perché chi di competenza ha svolto le necessarie valutazioni nel merito della sicurezza strutturale, proprio sulla scorta degli studi condotti dal prof. Della Sala.
Quantomeno inutili appaiono suggerimenti e considerazioni generiche ed improvvisate dettate dall’approssimazione ;
3. La rete infrastrutturale di Basilicata non è costituita solamente dal raccordo autostradale 05.
È il caso di ricordare come alcuni tratti della viabilità provinciale siano stati interdetti al traffico per problemi strutturali di ponti e viadotti. Ma anche nella città Potenza sembrerebbero esserci criticità , riportate sulle testate giornalistiche di domani.
L’endemica insufficienza di finanziamenti ha, infatti, costretto i nostri colleghi ingegneri a non poter mettere in sicurezza le strutture;
4. Ritengo, infine, che in questi momenti sia,perlomeno, inutile qualsiasi dichiarazione non supportata da robuste argomentazioni tecniche: meglio tacere che fugare ogni dubbio parlando senza oggettiva consapevolezza di fatti e circostanze.”

Il prof. Lucio Della Sala in riferimento al viadotto Carpineto I ha recentemente dichiarato :

“La struttura risponde ancora in maniera soddisfacente ai carichi, quindi ha un grado di sicurezza adeguato anche in considerazione dei livelli attuali di traffico che non sono molto alti”.

Essere cauti ma anche decisi nell’esprimere concetti tecnici che non tutti possono dare perché non tutti sanno tutto. Grazie professore per aver fatto chiarezza su aspetti e situazioni passate, presenti e future.

 

 

 

Domenico Leccese 

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