4 EMME Service Spa

Provincia di XXXXX

Indagini in sito Ufficio Infrastrutture

PONTE al km X+XXX S.P. XX – Provincia di XXXXX

VERIFICA GENERALE – IDONEITÀ STATICA

Prova n. 1152/AA e 701÷704/FI

Novembre 2013

Committente: Provincia di XXXX Responsabile del Procedimento: ing. XXXX Relatore: ing. Maurizio Bruson Dichiarazione di idoneità: ing. Settimo Martinello

Ponte al km X+XXX della SP XX

Rif: AA/111/13 Bolzano, 14 novembre 2013

Verifica generale ponte al km X+XXX SP XX – Provincia di XXXXX pag 2 di 71

INDICE

1 PREMESSA .................................................................................................................. 4

1.1 Descrizione della struttura ................................................................................. 5

1.2 Rilievo della struttura ......................................................................................... 5

2 ISPEZIONE VISIVA PRIMARIA ............................................................................. 6

2.1 Metodo della Valutazione Numerica ................................................................. 6

2.2 Schede di Valutazione Ispettiva ......................................................................... 8

2.3 Le anomalie riscontrate ...................................................................................... 8

2.4 Non Conformità ed Azioni Preventive ............................................................ 21

3 INDAGINI SPERIMENTALI ................................................................................... 22

3.1 Schema di disposizione delle indagini ............................................................. 22

3.2 Rilievo pacometrico delle armature ................................................................ 23

3.2.1 Risultati ....................................................................................................... 24

3.3 Scapitozzatura e rilievo armatura ................................................................... 24

3.4 Misura dello spessore della soletta .................................................................. 24

3.5 Prove di pull-out ................................................................................................ 25

3.5.1 Risultati ....................................................................................................... 26

3.6 Ultrasuoni .......................................................................................................... 29

3.6.1 Risultati ....................................................................................................... 30

3.7 Carotaggi............................................................................................................ 31

3.7.1 Prove di laboratorio sulle carote di calcestruzzo .................................... 32

3.8 Determinazione della profondità di carbonatazione del cls .......................... 35

3.8.1 Risultati ....................................................................................................... 36

3.9 Tabella riassuntiva dei risultati ottenuti. ........................................................ 37

4 CARATTERIZZAZIONE DINAMICA ................................................................... 38

4.1 Strumentazione impiegata ................................................................................ 38

4.2 Posizione degli strumenti .................................................................................. 38

4.3 Acquisizione dei dati ......................................................................................... 39

4.4 Modalità di elaborazione .................................................................................. 39

4.5 Applicazione degli impulsi ............................................................................... 39

4.6 Elaborazione dei dati ........................................................................................ 39

4.7 Risultati .............................................................................................................. 42

Verifica generale ponte al km X+XXX SP XX – Provincia di XXXXX pag 3 di 71

5 PROVE DI CARICO STATICHE DI ANALISI ..................................................... 43

5.1 La strumentazione ............................................................................................. 43

5.2 Applicazione del carico ..................................................................................... 44

5.3 Descrizione della prova ..................................................................................... 44

5.4 Risultati .............................................................................................................. 46

6 SIMULAZIONE NUMERICA .................................................................................. 48

6.1 Il modello agli elementi finiti............................................................................ 48

6.2 Identificazione dinamica .................................................................................. 50

6.3 Analisi dello stato di deformazione dovuto ai carichi di prova .................... 52

6.4 Analisi dello stato di sollecitazione dovuto ai carichi di normativa ............. 55

6.4.1 Azioni permanenti ...................................................................................... 55

6.4.2 Azioni accidentali ....................................................................................... 55

6.4.3 Azioni climatiche: vento ............................................................................ 56

6.4.4 Combinazioni di carico .............................................................................. 56

6.4.5 Rappresentazione dello stato di sollecitazione ........................................ 57

6.5 Verifica agli SLE – Massima flessione in mezzeria campata centrale ......... 59

6.6 Verifica agli SLU – Resistenza a flessione ...................................................... 61

6.7 Verifica agli SLU –Resistenza a taglio selle Gerber ....................................... 64

6.7.1 Verifica a taglio per carichi previsti dalle NTC 2008 ............................. 64

6.7.2 Verifica a taglio per un carico di 180 kN ................................................. 65

6.7.3 Verifica a taglio per un carico di 70 kN ................................................... 66

6.7.4 Sintesi dei risultati ..................................................................................... 66

7 CONSIDERAZIONI FINALI ................................................................................... 67

ALLEGATI

Dichiarazione di idoneità statica

Tavola del rilievo

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1 PREMESSA

La Società 4 EMME Service S.p.A. specializzata nell’esecuzione di prove sperimentali su

strutture in sito, è stata incaricata dalla Provincia di XXXXX di eseguire una serie di indagini sperimentali sul ponte al km X+XXX della S.P. XX di XXX, per fornire al consulente incaricato, l’ing. Settimo Martinello, le informazioni necessarie per l’idoneità statica ai carichi di I categoria previsti dalle NTC 2008.

In particolare si sono eseguite: • rilievo della struttura in campo e restituzione grafica in formato cad; • ispezione visiva primaria presentata con relazione AA/108/13 del 6/11/2013; • carotaggi, prove di laboratorio e determinazione della profondità della carbonatazione; • prove di pull-out; • esecuzione di un foro sulla soletta per determinarne lo spessore; • rilievo armature di travi e soletta mediante scapitozzatura; • caratterizzazione dinamica sperimentale; • prova di carico statica con carichi ridotti; • modellazione numerica calibrata sulla base delle risultanze sperimentali; • dichiarazione di idoneità statica.

Tutte le indagini sono state eseguite nei mesi di ottobre e novembre dal personale della 4

EMME Service S.p.A. nelle persone dell’ing. Roberto Bruson, ing. Tommaso Bianchi ed ing. Maurizio Bruson.

I riferimenti alle posizioni, sia in fase di indagini sia di ispezione, sono quelli che nascono posizionandosi nella direzione della chilometrica crescente con le spalle al chilometro zero; ci saranno quindi destra, sinistra, monte e valle.

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1.1 Descrizione della struttura Il ponte al km X+XXX della S.P. 34, che attraversa il fiume XXX in località XXXXXX, è caratterizzato da tre campate costituite ciascuna da 4 travi, 3 traversi e soletta in calcestruzzo armato; la tipologia di schema statico è quella tipica della sella Gerber e l’impalcato poggia su spalle e pile in muratura. Allo stato attuale la strada è transitabile ai soli pedoni. Prospetto Le principali caratteristiche della struttura sono: • lunghezza totale: 40,05 m; • luce campata monte e valle: 12,50 m; • luce campata centrale: 15,05 m; • larghezza impalcato: 6,50 m.

Vista dell’intradosso Vista frontale

1.2 Rilievo della struttura Il rilievo della struttura è stato effettuato utilizzando un misuratore laser modello HILTI PD 42 e una cordella metrica. L’elaborato in scala si trova negli allegati.

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2 ISPEZIONE VISIVA PRIMARIA L’ispezione visiva, da effettuarsi in modo rigoroso ed a intervalli regolari su tutti gli elementi di ciascun’opera, è il primo passo per garantire sicurezza e durata dei ponti. Essa consente l’individuazione e l’eliminazione delle cause di degrado e dei relativi effetti, nonché la definizione delle operazioni di manutenzione ordinaria e straordinaria.

Il pronto intervento di manutenzione, conseguente all’ispezione, permette di eliminare le cause originanti a costi relativamente bassi. Successivamente si dovrà programmare un intervento di manutenzione straordinario per intervenire sulle conseguenze. E’ noto che il mancato intervento tecnologico sui materiali, in particolare sul copriferro nelle opere in cemento armato, produce danni nel tempo fino a costi anche superiori al valore dell’opera stessa.

L’art. 9.3 della Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici del 25 febbraio 1991 cita testualmente: Gli Uffici Tecnici delle Amministrazioni proprietarie delle strade, o alle quali la gestione delle strade è affidata, devono predisporre un sistematico controllo delle condizioni statiche e di buona conservazione dei ponti. La frequenza delle ispezioni deve essere commisurata alle caratteristiche ed alla importanza dell’opera, nonché alle risultanze della vigilanza.

L’Ispezione Visiva è stata condotta seguendo le specifiche e le schede del Manuale per la Valutazione dello stato dei Ponti – Edizione CIAS 2005, di cui si riporta uno stralcio. Il Metodo della Valutazione Numerica (MVN), di seguito descritto, consente di giungere alla classificazione numerica delle opere, per gravità di degrado, sulla base di dati oggettivi. La prima ispezione, condotta seguendo il metodo numerico, è detta Ispezione Primaria e costituisce il riferimento per la valutazione e il confronto nel tempo dello stato complessivo dell’opera. La valutazione numerica (MVN) e l’analisi critica dei risultati consentono di programmare, nei casi meno gravi, “piccoli” interventi mirati all’eliminazione delle cause. Nei casi più complessi, o che implichino un rischio strutturale, sarà opportuno eseguire indagini sperimentali e verifiche teoriche volte ad individuare origini e conseguenze dei fenomeni osservati.

2.1 Metodo della Valutazione Numerica L’ispezione condotta visivamente deve consentire di riconoscere tutti i tipi di degrado riscontrabili sulle strutture, riportandoli con precisione in apposite schede predisposte per elemento strutturale e tipo di materiale. Le Schede di Valutazione forniscono un numero finale correlato con lo stato complessivo del degrado; più alto è il numero e più grave è la condizione generale. La valutazione numerica deriva dalla sommatoria dei pesi “G” attribuiti ai singoli difetti, moltiplicati per i coefficienti K1 e K2, d’estensione ed intensità.

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Il valore dei coefficienti è stato attribuito da un gruppo di esperti, sia accademici di varie università italiane sia professionisti con particolare specializzazione nel settore, che hanno formulato la teoria e il contenuto del Manuale citato in premessa. Si definisce Difettosità Relativa, DR, il valore finale della valutazione fatta per singoli elementi strutturali e rappresenta l’indice dello stato di degrado.

( )21 KKGDR ⋅⋅Σ=

Si definisce Difettosità Assoluta, DA, il numero derivante dalla sommatoria dei difetti moltiplicati per il numero dei singoli elementi strutturali. DA rappresenta l’indice complessivo del degrado ed indica, attraverso la sua grandezza, la dimensione dell’onere economico che si dovrà affrontare per un risanamento.

( )NKKGDA ⋅⋅⋅Σ= 21

Il valore attribuito a G deriva da una valutazione numerica, variabile da 1 a 5, del peso che il difetto assume rispetto alla gravità derivante dalle seguenti considerazioni: costituire un pericolo (rischio attuale); possibilità di ridurre le capacità portanti (rischio potenziale); costituire un innesco di altri difetti (rischio indotto); alto onere economico per il ripristino (rischio economico).

Il peso G=5 è attribuito solo a quei difetti che rispondono ai punti a) o b). Il coeff. K1 di estensione e K2 di intensità possono assumere il valore 0,2 – 0,5 – 1,0. Attribuendo il valore 0,2 al coefficiente di estensione K1 s’intende che il difetto analizzato è “presente”, ma che interessa solo una parte minima della zona o quantità di pertinenza. Con 0,5 s’intende che il difetto interessa tra il 30 ed il 70% della zona o quantità di pertinenza. Con 1,0 s’intende che il difetto interessa l’intera zona o quantità di pertinenza.

Per zona o quantità di pertinenza s’intende la superficie, lunghezza, numero che caratterizza l’elemento indagato. Le singole Schede Difettologiche individuano le specifiche zone o quantità di pertinenza. Analogamente, il coefficiente di intensità K2, ha un valore variabile tra 0,2 – 0,5 – 1,0 in funzione dell’intensità o gravità assunta dallo specifico difetto. I valori indicati nelle Schede di Valutazione Ispettiva sono riportati nel sistema informatico, che effettuerà automaticamente il calcolo di DR e DA. Gli indici DR e DA hanno valore comparativo nel tempo. La loro grandezza fornisce un’indicazione dello stato di degrado che non esime però da un’analisi attenta delle singole ispezioni, in particolar modo dei difetti con peso G = 5. Al riguardo, il sistema informatico, oltre a presentare i listati finali dei difetti riscontrati (i valori di DR e DA singoli e medi per le linee stradali-ferroviarie-fluviali), fornisce una lista sintetizzata dei soli difetti con peso G=5, evidenziando così quei difetti considerati a rischio strutturale.

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2.2 Schede di Valutazione Ispettiva Il metodo della valutazione numerica è impostato sulla compilazione in campo di una serie di Schede di Valutazione divise per elemento strutturale e materiale costituente. Sono predisposte schede per spalle, pile, giunti, piedritti, archi, travi e traversi, solette, elementi accessori, a loro volta suddivise secondo il materiale: calcestruzzo, muratura, acciaio, legno, per un totale di 18. Ogni scheda riporta tutti i difetti riscontrabili sull’elemento strutturale di quel materiale.

La quantità di difetti controllati rispetto alla loro potenziale totalità produce il calcolo della percentuale di Completamento, valore che il sistema informatico, su cui sono inseriti i presenti dati, riporta assieme al DR e DA ad indicare il livello di Ispezione raggiunto. Sono inoltre identificati il numero di difetti con peso G=5. Questi difetti, identificati come “strutturalmente pericolosi” dovranno essere analizzati singolarmente indipendentemente dall’entità dell’indice di difettosità DR. I riferimenti alle posizioni, sia in fase di censimento sia di ispezione, sono quelli che nascono posizionandosi nella direzione della chilometrica crescente con le spalle al chilometro zero; ci saranno quindi destra, sinistra, monte e valle.

2.3 Le anomalie riscontrate Di seguito vengono riportati i difetti riscontrati sulla struttura e le schede difettologiche, estrapolate direttamente dal software Bridge.

Schede di valutazione

6,50Larghezza [m]

Lunghezza [m]

SP XX - km X+XXX

N° campate

40,00

3

NG = 5

Non Conformità (NC)

Azioni Preventive (AP)

34DR

177DA

98Compl. %

3

4

2

Data ispezione 31/10/2013 SP34--0001

Spalle Muratura-Pietra 2

N° Foto Visto K1 K2 G Difetto

Materiale: N° elementi:

NC AP

0,0 0,0 2.1) Fessure orizzontali 3 X 1, 2 1,0 1,0 2.2) Fessure verticali 4 X

0,0 0,0 2.3) Fessure diagonali 4 X 3 1,0 1,0 2.5) Macchie di umidità di risalita 1 X 4 0,2 1,0 2.6) Macchie da dilavamento 2 X

0,0 0,0 2.7) Porzione di muratura mancante 3 X 0,0 0,0 2.8) Riprese successive deteriorate 1 X 0,0 0,0 2.9) Macchie di colore scuro 1 X 0,0 0,0 2.10) Efflorescenze 1 X 0,0 0,0 2.11) Patina biologica 1 X

5 0,2 0,5 2.12) Polverizzazione 3 X 0,0 0,0 2.13) Esfoliazione 1 X 0,0 0,0 5,1) Fuori piombo 5 X 0,0 0,0 5,2) Scalzamento 5 X 0,0 0,0 5.3) Dilavamento del rilevato 1 X 0,0 0,0 5.4) Dissesto del rilevato 2 X 0,0 0,0 5.5) Difetti app. d'appoggio in neoprene 4 X 0,0 0,0 5.6) Difetti pendoli 4 X 0,0 0,0 5.7) Difetti carrelli 4 X 0,0 0,0 5.8) Difetti app. d'appoggio compositi 4 X 0,0 0,0 Eventuali note 0 X

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Data ispezione 31/10/2013 SP34--0001

sulla parete frontale di entrambe le spalle sono presenti fessure verticali a 50 cm dagli spigoli.

sulla parete laterale di entrambe le spalle sono presenti fessure verticali a 50 cm dagli spigoli.

Foto1: Foto2:

ovunque su entrambe le spalle sono visibili macchie di umidità.

lungo i bordi laterali di entrambe le spalle si nota il dilavamento.

Foto 3: Foto 4:

in qualche zona di entrambe le spalle, soprattutto in prossimità dei bordi laterali, si osserva la polverizzazione dei corsi di malta.

Foto 5:

04/11/2013Datacopyright 4 EMME Service S.P.A. Bridge Pagina 2 di 13

Data ispezione 31/10/2013 SP34--0001

Pile Muratura-Pietra 2

N° Foto Visto K1 K2 G Difetto

Materiale: N° elementi:

NC AP

0,0 0,0 2.1) Fessure orizzontali 3 X 0,0 0,0 2.2) Fessure verticali 4 X 0,0 0,0 2.3) Fessure diagonali 4 X

6 1,0 1,0 2.5) Macchie di umidità di risalita 1 X 7 0,2 1,0 2.6) Macchie da dilavamento 2 X

0,0 0,0 2.7) Porzione di muratura mancante 3 X 0,0 0,0 2.8) Riprese successive deteriorate 1 X 0,0 0,0 2.9) Macchie di colore scuro 1 X 0,0 0,0 2.10) Efflorescenze 1 X

8 0,2 1,0 2.11) Patina biologica 1 X 9 0,2 0,2 2.12) Polverizzazione 3 X

0,0 0,0 2.13) Esfoliazione 1 X 0,0 0,0 5,1) Fuori piombo 5 X 0,0 0,0 5,2) Scalzamento 5 X 0,0 0,0 5.5) Difetti app. d'appoggio in neoprene 4 X 0,0 0,0 5.6) Difetti pendoli 4 X 0,0 0,0 5.7) Difetti carrelli 4 X

10, 11 1,0 1,0 5.8) Difetti app. d'appoggio compositi 4 X X 0,0 0,0 Eventuali note 0 X

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su entrambe le pile, nelle zone verso la base sono presenti macchie di umidità.

lungo i bordi laterali di entrambe le pile si nota il dilavamento della muratura.

Foto 6: Foto 7:

alla base di entrambe le pile è visibile della patina biologica.

in zone sparse su entrambe le pile si nota la polverizzazione dei corsi di malta.

Foto 8: Foto 9:

tutti gli appoggi delle selle Gerber sono deteriorati.

particolare del degrado degli appoggi delle selle Gerber.

Foto 10: Foto 11:

04/11/2013Datacopyright 4 EMME Service S.P.A. Bridge Pagina 4 di 13

Data ispezione 31/10/2013 SP34--0001

Travi-Traversi c.a. - c.a.p. 12

N° Foto Visto K1 K2 G Difetto

Materiale: N° elementi:travi longitudinali

NC AP

0,0 0,0 1.1) Macchie di umidità passiva 1 X 12 1,0 1,0 1.2) Macchie di umidità attiva 4 X 13 0,2 1,0 1.3) Cls dilavato/ammalorato 2 X 14 0,2 0,5 1.4) Vespai 2 X 15, 16 0,2 1,0 1.5) Distacco del copriferro 2 X 17 0,2 1,0 1,6) Armatura ossidata 5 X

0,0 0,0 1.7) Lesioni capillari ancoraggi 1 X 0,0 0,0 1.8) Testate di ancoraggio non sigillate 2 X 0,0 0,0 1.9) Distacco tamponi testate 1 X 0,0 0,0 1.10) Lesioni su anima lungo cavi 2 X 0,0 0,0 1.11) Lesioni lungo suola del bulbo 2 X 0,0 0,0 1.12) Guaine in vista 2 X 0,0 0,0 1.13) Lesioni a ragnatela modeste 1 X 0,0 0,0 1,16) Fessure diagonali 5 X

18 0,5 0,2 1,18) Fessure trasversali 5 X X 0,0 0,0 1.19) Lesioni/distacco travi-traversi 3 X

19 0,5 0,5 1.20) Staffe scoperte/ossidate 3 X 0,0 0,0 1.25) Riprese successive deteriorate 1 X 0,0 0,0 1,26) Riduzione armatura di precompr 5 X 0,0 0,0 1.27) Umidità dall'interno 2 X 0,0 0,0 1.28) Arm. scoperta/ossidata testate 2 X 0,0 0,0 1.29) Danni da urto 4 X 0,0 0,0 1.30) Danni causati dagli app. d'appoggio 4 X 0,0 0,0 Eventuali note 0 X

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ovunque sulle travi sono presenti macchie di umidità.

sulle facciate laterali esterne delle travi di bordo di tutte le campate si nota il dilavamento del calcestruzzo.

Foto 12: Foto 13:

sulle facciate laterali delle travi di bordo ed in alcune zone intradossali delle travi centrali sono visibili vespai di media intensità.

agli appoggi di tutte le travi sulle spalle si nota il distacco del copriferro.

Foto 14: Foto 15:

in qualche zona intradossale delle travi, soprattutto di quelle laterali, si nota il distacco del copriferro.

nelle zone delle travi dove si è riscontrato il distacco del copriferro, l'armatura affiorante è corrosa con riduzione di sezione resistente.

Foto 16: Foto 17:

04/11/2013Datacopyright 4 EMME Service S.P.A. Bridge Pagina 6 di 13

Data ispezione 31/10/2013 SP34--0001

su tutte le travi, a 4 m dagli appoggi sulle spalle sono visibili delle fessure trasversali su entrambe le facciate.

all'intradosso di tutte le travi si notano staffe scoperte ed ossidate.

Foto 18: Foto 19:

04/11/2013Datacopyright 4 EMME Service S.P.A. Bridge Pagina 7 di 13

Data ispezione 31/10/2013 SP34--0001

Travi-Traversi c.a. - c.a.p. 9

N° Foto Visto K1 K2 G Difetto

Materiale: N° elementi:traversi

NC AP

0,0 0,0 1.1) Macchie di umidità passiva 1 X 20 1,0 1,0 1.2) Macchie di umidità attiva 4 X

0,0 0,0 1.3) Cls dilavato/ammalorato 2 X 0,0 0,0 1.4) Vespai 2 X 0,0 0,0 1.5) Distacco del copriferro 2 X 0,0 0,0 1,6) Armatura ossidata 5 X 0,0 0,0 1.7) Lesioni capillari ancoraggi 1 X 0,0 0,0 1.8) Testate di ancoraggio non sigillate 2 X 0,0 0,0 1.9) Distacco tamponi testate 1 X 0,0 0,0 1.10) Lesioni su anima lungo cavi 2 X 0,0 0,0 1.11) Lesioni lungo suola del bulbo 2 X 0,0 0,0 1.12) Guaine in vista 2 X 0,0 0,0 1.13) Lesioni a ragnatela modeste 1 X 0,0 0,0 1,16) Fessure diagonali 5 X 0,0 0,0 1,18) Fessure trasversali 5 X 0,0 0,0 1.19) Lesioni/distacco travi-traversi 3 X

21 0,2 0,5 1.20) Staffe scoperte/ossidate 3 X 0,0 0,0 1.25) Riprese successive deteriorate 1 X 0,0 0,0 1,26) Riduzione armatura di precompr 5 X 0,0 0,0 1.27) Umidità dall'interno 2 X 0,0 0,0 1.28) Arm. scoperta/ossidata testate 2 X 0,0 0,0 1.29) Danni da urto 4 X 0,0 0,0 1.30) Danni causati dagli app. d'appoggio 4 X 0,0 0,0 Eventuali note 0 X

su quasi tutta la superficie dei traversi sono presenti macchie di umidità.

alla base deo traversi in corrispondenza delle spalle sono visibili staffe scoperte ed ossidate.

Foto 20: Foto 21:

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Soletta Calcestruzzo 3

N° Foto Visto K1 K2 G Difetto

Materiale: N° elementi:

NC AP

0,0 0,0 1.1) Macchie di umidità passiva 1 X 22 1,0 1,0 1.2) Macchie di umidità attiva 4 X 23 0,2 1,0 1.3) Cls dilavato/ammalorato 2 X X 23 0,2 1,0 1.4) Vespai 2 X 24 0,2 1,0 1.5) Distacco del copriferro 2 X 25 0,2 1,0 1,6) Armatura ossidata 5 X X

0,0 0,0 1.13) Lesioni a ragnatela modeste 1 X 0,0 0,0 1,16) Fessure diagonali 5 X 0,0 0,0 1.17) Fessure longitudinali 2 X 0,0 0,0 1,18) Fessure trasversali 5 X 0,0 0,0 1.20) Staffe scoperte/ossidate 3 X 0,0 0,0 1.22) Lesioni attacco trave-soletta 2 X 0,0 0,0 1.25) Riprese successive deteriorate 1 X 0,0 0,0 Eventuali note 0 X

04/11/2013Datacopyright 4 EMME Service S.P.A. Bridge Pagina 9 di 13

Data ispezione 31/10/2013 SP34--0001

su quasi tutta la superficie delle solette sono visibili macchie di umidità.

sugli sbalzi laterali delle solette e nelle zone in prossimità delle selle Gerber il calcestruzzo è dilavato, fortemente ammalorato e si notano vespai con inerti in vista.

Foto 22: Foto 23:

nelle zone delle solette in corrispondenza delle selle Gerber si osserva il distacco del copriferro.

nelle zone delle solette dove si è riscontrato il distacco del copriferro, l'armatura affiorante è corrosa con riduzione di sezione resistente.

Foto 24: Foto 25:

04/11/2013Datacopyright 4 EMME Service S.P.A. Bridge Pagina 10 di 13

Data ispezione 31/10/2013 SP34--0001

Stato della pavimentazione

N°Foto Descrizione difetto AP NC 5.15) Dislivello tra rilevato e impalcato 5.16) Presenza di dossi

26 5.17) Fessure/anomalie X

Parapetti

N°Foto Descrizione difetto AP NC 27 5.18) Assenti X

5.19) Non a norma 5.20) Danneggiati

GuardRail

N°Foto Descrizione difetto AP NC Assenti X 5.21) Danneggiati 5.22) Corrosi per ossidazione

Cordoli

N°Foto Descrizione difetto AP NC Assenti

28 5.23) Degradati X

Convogliamento acque

N°Foto Descrizione difetto AP NC 5.24) Assente 5.25) Pozzetti intasati

29 5.26) Scarichi corti X 5.27) Scarichi ostruiti 5.28) Scarichi danneggiati

Marciapiedi

N°Foto Descrizione difetto AP NC Assenti X 5.29) Cattiva pavimentazione

Pali di illuminazione

N°Foto Descrizione difetto AP NC Assenti X 5.30) Mal ancorati 5.32) Arrugginiti 5.31) Danneggiati

Sottoservizi

N°Foto Descrizione difetto AP NC Assenti

30 5.33) Mal ancorati X

04/11/2013Datacopyright 4 EMME Service S.P.A. Bridge Pagina 11 di 13

Data ispezione 31/10/2013 SP34--0001

Foto 26: sulla pavimentazione stradale sono preseni fessure ed anomalie nelle zone in prossimità delle selle Gerber e delle spalle.

Foto 27: i parapetti della carreggiata sono crollati.

Foto 28: entrambi i cordoli sono degradati. Foto 29: tutti gli scarichi presenti sulla struttura risultano corti.

Foto 30: i sottoservizi risultano mal ancorati.

04/11/2013Datacopyright 4 EMME Service S.P.A. Bridge Pagina 12 di 13

Data ispezione 31/10/2013 SP34--0001

2.4 Non Conformità ed Azioni Preventive

L'ispezione visiva del ponte ha evidenziato 3 difetti potenzialmente pericolosi, di cui 2 risultano essere effettivamente tali e fanno parte delle 4 Non Conformità, costituite dal forte degrado ed ammaloramento di tutte le selle Gerber delle travi in corrispondenza delle pile (NC 1), dalle fessure trasversali su entrambe le facciate di tutte le travi a 4 m dagli appoggi sulle spalle (NC 2), dal grave ammaloramento del calcestruzzo sugli sbalzi laterali delle solette in prossimità delle selle Gerber (NC 3) e dall’armatura corrosa con riduzione di sezione resistente nelle zone delle solette vicino alle selle (NC 4). Si consiglia di eseguire 2 Azioni Preventive costituite dalla verifica a vista di un possibilescalzamento alla base delle spalle (AP 1 ) e delle pile (AP 2) nel periodo in cui l’alveo presenterà delle condizioni di magra.

04/11/2013Datacopyright 4 EMME Service S.P.A. Bridge Pagina 13 di 13

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 22 di 71

3 INDAGINI SPERIMENTALI 3.1 Schema di disposizione delle indagini Di seguito riportiamo uno schema planimetrico del ponte con indicate le zone in cui sono state eseguite le prove di pull-out, le indagini ultrasoniche ed i carotaggi.

Schema di disposizione delle indagini

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 23 di 71

3.2 Rilievo pacometrico delle armature

Lo scopo della prova è quello di determinare la posizione delle armature, lo spessore del copriferro e, con buona approssimazione, il diametro dei ferri facendo scorrere lungo la superficie mediante una sonda emettitrice di campo magnetico collegata ad un’unità di elaborazione digitale ed acustica. Questo tipo di rilevazione è particolarmente utile per l’esecuzione delle altre prove come il carotaggio ed il Pull-out, che necessitano di evitare le armature.

PROCEDURA • Posizionare la sonda con l’asse

longitudinale nella direzione presunta delle barre.

• Muovere la sonda nella direzione presunta delle sbarre è verificare se è quella effettiva. La sonda infatti emette un segnale di diversa intensità a seconda che il tondino rilevato corra parallelamente alla sonda o perpendicolarmente.

• Accertato di muoversi nella corretta direzione, tracciare, man mano che si scansiona la superficie,la mappa dei ferri di armatura rilevati tramite un gesso colorato.

• Usare le manopole dello strumento per settarlo correttamente e ripassare dove segnato col gessetto per determinare la profondità del copriferro.

• Muovere nuovamente le manopole e passare nuovamente lo strumento nei punti contrassegnati dal gessetto al fine di rilevare in più punti il diametro dei ferri d’armatura.

• Trascrivere le misure rilevate in diversi punti e calcolare i valori medi del diametro delle armature rilevate, il loro passo e la profondità del copriferro.

NOTE • Utilizzare il lato NERO della sonda per

coperture di calcestruzzo dai 30 mm ai 90 mm, mentre per coperture inferiori ai 30 mm bisogna girare la sonda mettendo il lato BIANCO a contatto con l’armatura e sottraendo i 30 mm di spessore della sonda dalla profondità segnata sul display.

RIFERIMENTI UNI 7997

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 24 di 71

3.2.1 Risultati

Den. Elemento

strutturale

Coprif. Armatura

Diametro / interasse

[mm] [mm] / [cm]

PAC 1 I trave da sinistra campata di monte

15÷20 longitudinale 5 barre lisce F 32

10÷15 trasversale Staffe quadre 8 x 8 / 15

PAC 2 soletta tra I e II trave da sinistra

campata di monte

20÷30 longitudinale F 12 / 20

15÷25 trasversale

PAC 3 facciata di valle

II trave da sinistra campata di monte

25÷30 longitudinale F 32

15÷25 trasversale Staffe quadre 8 x 8 / 15

PAC 4 traverso tra I e II trave da sinistra

campata di monte

15÷20 longitudinale F 18

15÷25 trasversale Staffe F 8 / 15

PAC 5 traverso tra II e III trave da sinistra

campata di monte

25÷30 longitudinale F 18

20÷25 trasversale Staffe F 8 / 15

PAC 6 facciata di valle

III trave da sinistra campata di monte

40÷45 longitudinale F 32

35÷40 trasversale Staffe quadre 8 x 8 / 15

PAC 7 soletta tra II e III trave da sinistra

campata di monte

20÷25 longitudinale F 12 / 20

15÷25 trasversale

3.3 Scapitozzatura e rilievo armatura In corrispondenza della sezione denominata PAC 1 si è eseguita anche la scapitozzatura all’intradosso della trave e di seguito si riporta uno schema con l’armatura rilevata.

Armature rilevate

3.4 Misura dello spessore della soletta Per misurare lo spessore della soletta è stato eseguito un foro all’estradosso della pavimentazione stradale; tale misura è risultata pari a 26 cm.

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 25 di 71

3.5 Prove di pull-out La tecnica di indagine denominata Pull-out è utilizzata per determinare le proprietà meccaniche del calcestruzzo in opera. La metodologia consiste nell’inserire nel calcestruzzo un tassello d’acciaio di forma standard e di estrarlo mediante idonea attrezzatura. Il valore della forza di estrazione, confrontato con una curva di correlazione sperimentale, permette di valutare la resistenza del calcestruzzo.

PROCEDURA • Individuare la presenza di ferri di armatura

con Pacometro e segnare la loro presenza con un gesso.

• Liberare le zone scelte dall’intonaco o quant'altro non faccia parte integrante del materiale in esame.

• Effettuare il foro con l'apposita punta svasata in aree senza ferri per un raggio di 5 cm.

• Pulire il foro con getto di aria. • Inserire il tassello standard, h = 40 mm. • Ribattere il tassello con il martello e

l’opportuno adattatore al fine di farlo aderire perfettamente alle pareti del foro.

• Avvitare il cilindro filettato del martinetto sino a contrasto.

• Attivare l’apparecchiatura di estrazione che produce una forza di tiro con incremento a velocità costante.

• Stampare i risultati e riportare i valori nella scheda di acquisizione di campo.

NOTE • Vanno eseguite almeno tre prove per zona

di ottenendo un valore medio di riferimento.

• I tasselli vanno inseriti ad una distanza di circa 20 cm uno dall’altro.

• Lo spessore minimo del calcestruzzo deve essere almeno di 10 cm.

• La distanza minima dai bordi è di 10 cm. • Conservare lo scontrino stampato per

allegarlo nel rapporto finale. RIFERIMENTI UNI EN 12504-3:2005 Linee Guida Calcestruzzo Strutturale CSLP 2008 La calibrazione dell’apparecchiatura Pull-out è stata effettuata in data 16 aprile 2013 e documentata con il rapporto di taratura n. 954/13.

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 26 di 71

3.5.1 Risultati Le prove di Pull-Out si sono eseguite su 7 sezioni per un totale di 21 tasselli e nelle tabelle a seguire si riportano i valori rilevati.

Pull-Out 1 – Elemento: I Trave da sinistra faccia destra I campata

n. Forza

estrazione [kN]

RMC [MPa]

1 19,02 26,6

2 19,75 27,3

3 17,43 25,1

RMC = 26,3 MPa

Pull-Out 2 – Elemento: Soletta tra I e II trave da sinistra

n. Forza

estrazione [kN]

RMC [MPa]

1 35,84 42,2

2 33,16 39,7

3 28,41 35,3

RMC = 39,1 MPa

Pull-Out 3 – Elemento: II Trave da sinistra faccia sinistra I campata

n. Forza

estrazione [kN]

RMC [MPa]

1 22,80 30,1

2 19,75 27,3

3 27,19 34,1

RMC = 30,5 MPa

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 27 di 71

Pull-Out 4 – Elemento: Traverso tra I e II trave da sx

n. Forza

estrazione [kN]

RMC [MPa]

1 17,92 25,6

2 18,78 26,4

3 14,75 22,6

RMC = 24,8 MPa

Pull-Out 5 – Elemento: III Trave da sinistra faccia sinistra I campata

n. Forza

estrazione [kN]

RMC [MPa]

1 14,03 22,0

2 17,56 25,2

3 16,46 24,2

RMC = 23,8 MPa

Pull-Out 6 – Elemento: IV Trave da sinistra faccia sinistra I campata

n. Forza

estrazione [kN]

RMC [MPa]

1 12,80 20,8

2 12,92 21,0

3 13,29 21,3

RMC = 21,0 MPa

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 28 di 71

Pull-Out 7 – Elemento: Soletta tra II e III trave da sinistra

n. Forza

estrazione [kN]

RMC [MPa]

1 25,97 33,0

2 23,04 30,3

3 25,60 32,7

Carbonatazione ≥35 mm

RMC = 32,0 MPa

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3.6 Ultrasuoni Il metodo ad ultrasuoni è basato sulla rilevazione di treni d’onde immessi in un manufatto. Applicando un impulso ad un corpo rigido si producono vari tipi di treni d’onde (longitudinali, trasversali e di superficie). Le onde con velocità maggiore e quindi le più facilmente individuabili sono quelle di tipo longitudinale che sono utilizzate nella diagnostica dei materiali. La velocità delle onde longitudinali che si trasmettono in un mezzo elastico omogeneo ed isotropo è data dalla seguente formula:

( )( ) ( )µµρ

µ211

1

−⋅+⋅−⋅⋅

= dp

EgV

Da questa si risale al modulo elastico:

( )( )( )µ

µµρ−

−+⋅=1

2112

gVE pd

dove: g = accelerazione di gravità (9,81 m/s2); Ed = modulo elastico dinamico del mezzo; Vp = velocità rilevata (m/s); µ = coefficiente di Poisson (0,15÷0,35); ρ = densità del mezzo (kN/m3).

Il metodo consiste nel propagare dei treni di impulsi ultrasonici nel campo delle frequenze 15 ÷ 200 kHz. Il segnale è emesso da una sonda posta a contatto col materiale e nel misurare il tempo di transito per raggiungere la sonda ricevente posta ad una distanza nota. Analizzando i tempi di arrivo degli impulsi si può valutare qualitativamente lo stato del materiale. Per l’esecuzione delle prove è stata utilizzata l’apparecchiatura ultrasonica modello IMG 5100CSD, con energia di trasmissione selezionabile tra 0,9 e 1,8 kV, e sonde da 55 kHz. Con riferimento alla normativa UNI EN 12504 – 4 : 2005, seguita nel corso delle indagini, è stato adottato il metodo di misura “diretto”, con i trasduttori posizionati su due superfici opposte dello stesso elemento

IMG 5100CSD

Grafico impulsi ultrasonici

Indagine su trave in c.a.

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 30 di 71

3.6.1 Risultati Nella tabella seguente si riportano i risultati delle indagini effettuate.

Sez. Campata Elemento Distanza sonde

[cm]

Tempo di transito [µs]

Vel. media

ultrasuoni [m/s]

US 1

MONTE

I trave da sinistra 36,0 112,3 3.204

US 2 traverso tra I e II trave da sinistra

36,0 63,9 3.130

US 3 II trave da sinistra 36,0 108,4 3.321

US 4 traverso tra II e III trave da sinistra

36,0 61,0 3.278

US 5 IV trave da sinistra 36,0 110,2 3.268

US 6 traverso tra III e IV

trave da sinistra 20,0 59,1 3.385

US 7 IV trave da sinistra 36,0 114,5 3.144

US 8

VALLE

III trave da sinistra 37,0 128,5 2.880

US 9 IV trave da sinistra 36,0 101,9 3.531

US 10 II trave da sinistra 36,0 107,8 3.339

US 11 I trave da sinistra 35,5 113,7 3.121

Le velocità media misurata sulle travi è pari a 3.226 m/s e sui traversi a 3.264 m/s. Secondo le indicazioni delle Linee guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale e per la valutazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo indurito mediante prove non distruttive, si possono ottenere informazioni sulla qualità del calcestruzzo con il seguente principio: • per calcestruzzi di cattiva qualità V < 3.000 m/s • per calcestruzzi di media qualità 3.000 m/s < V < 4.000 m/s • per calcestruzzi di buona qualità V > 4.000 m/s

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 31 di 71

3.7 Carotaggi

Lo scopo di questa indagine è di fornire al laboratorio il provino da sottoporre a prova di compressione per determinare la Rmc e verificare, ed eventualmente correggere, i risultati ottenuti con metodi non distruttivi. Dalla prova sulla carota si potrà ricavare il modulo elastico e lo spessore della carbonatazione.

PROCEDURA • Il punto di carotaggio deve essere

verificato con il pacometro per evitare di tagliare armature fondamentali, cavi elettrici o telefonici. Nel caso venga riscontrata la presenza di un elemento estraneo al calcestruzzo, e non individuato precedentemente, la prova va interrotta.

• La strumentazione utilizzata è un carotatore di diametro 100 mm.

• Scegliere l'utensile necessario per il carotaggio con un diametro pari ad almeno tre volte il diametro massimo dell'inerte. E’ importante che la lama della carota sia perfettamente affilata per evitare pericolose vibrazioni.

• La carotatrice va fissata con accuratezza e perfettamente ortogonale alla superficie di lavoro.

• Va sempre previsto il tubo per l'acqua di raffreddamento e l’aspiratore del fango di taglio.

• Una volta terminato il prelievo fotografare la carota su un piano di colore neutro insieme ad un foglio di carta ove sia indicata la posizione di estrazione ed un doppio decimetro affiancato alla carota.

NOTE • Da tenere presente che la forma del cilindro

è regolata da UNI 12390-1 e che le correlazioni con la resistenza del cls (RcK) sono da riferirsi generalmente ad un Rck cubico di lato 15 cm x 15 cm.

• Tale correlazione è paragonabile con un cilindro di diametro 15 cm ed altezza 30 cm.

RIFERIMENTI Norma UNI EN 12504-1

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 32 di 71

3.7.1 Prove di laboratorio sulle carote di calcestruzzo Le carote sono state tagliate e rettificate presso il Laboratorio Prove Materiali 4 EMME

Service S.p.A.. La prova di schiacciamento è stata condotta in base alla normativa UNI EN 12504-1 e UNI EN 12390-3; i risultati sono riportati nel certificato n. 6297 del 18/11/2013. Prova di compressione I valori della resistenza cubica sono ottenuti seguendo le indicazioni delle Linee guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale e per la valutazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo indurito mediante prove non distruttive. La formula di correlazione tra resistenza cilindrica e cubica in opera è la seguente:

Rcub=1,25 * Rcil * F dove F = fattore di correzione

Per campioni cilindrici aventi un rapporto lunghezza/diametro pari a 2, F= 1 altrimenti per valori diversi si può fare riferimento al fattore F di correzione riportato nel grafico seguente.

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 33 di 71

Nella tabella seguente sono riportati i risultati della prova di resistenza a compressione.

Denom. Elemento Posizione Rapporto lungh/diam

Rcil prova lab. [N/mm2]

Rcub [N/mm2]

C1 II trave da sx campata di monte

45 cm da traverso

2/1

22,7 28,3

C2 spalla di monte 310 cm da bordo

sinistro e 40 cm da intradosso trave

22,6 28,2

C3 pila di monte 200 cm da bordo sinistro e 305 cm

da intradosso trave Pila in muratura di mattoni

C4 spalla di valle

118 cm da intradosso trave e 290 cm da spigolo

destro

2/1 17,8 22,2

Carote C1 e C3

Nella pagina seguente riportata la scansione del Rapporto di Prova rilasciato dal Laboratorio.

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 34 di 71

Rapporto di Prova rilasciato dal Laboratorio Prove materiali

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 35 di 71

3.8 Determinazione della profondità di carbonatazione del cls

La prova ha lo scopo di determinare la profondità di carbonatazione dello strato superficiale del calcestruzzo. Il calcestruzzo possiede un valore di pH di circa 12,5, cosa che gli conferisce un carattere fortemente alcalino. Questa forte alcalinità costituisce una protezione naturale dell’armatura contro la corrosione. Il calcestruzzo carbonatato è fortemente permeabile e riduce la capacità protettiva; fornisce inoltre una durezza superiore che tende ad ingannare i metodi di determinazione della resistenza a compressione misurati con sclerometro.

PROCEDURA • Utilizzare una carota eseguendo la prova

immediatamente dopo l’estrazione ad evitare che si formi un film carbonatato superficiale.

• Pulire accuratamente con uno straccio asciutto la superficie cilindrica.

• Spalmare o nebulizzare la fenolftaleina sulla superficie, con soluzione all’1% di alcool etilico, utilizzando un pennello o un nebulizzatore.

• Misurare lo spessore di carbonatazione che risulta non reagente e di colore inalterato, facendo la media di almeno 4 punti. La parte reagente, non carbonatata, assumerà una colorazione rosso violetto.

• Nel caso di un andamento molto irregolare della linea di carbonatazione dovrà essere riportato il valore minimo e massimo.

NOTE • Nel caso la carota rimanga all’aria un

tempo superiore ai 30 minuti, prima di procedere alla misura è necessario procedere carteggiando profondamente la superficie cilindrica per asportare il film di carbonatazione creatosi a contatto con l’aria o, preferibilmente, procedere a tagliare la carota a secco secondo un piano normale alla superficie esposta.

• In mancanza di carota la norma consente l’uso di frammenti, prelevati per distacco forzato, tagliati a secco secondo un piano normale alla superficie esposta.

• La registrazione della misura va corredata di una foto dove sarà evidenziato l’adesivo con la scritta di provenienza della carota.

RIFERIMENTI UNI EN 14630

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 36 di 71

3.8.1 Risultati Nella tabella seguente si riportano i risultati per i rilievi di carbonatazione eseguiti sulle carote estratte e sui coni di estrazione delle sezioni di pull-out.

Denom. Elemento Carbonatazione [mm]

C 1 II trave da sinistra campata di monte

60

C 2 spalla di monte

10

C 4 spalla di valle

PO 1 Facciata destra I Trave da sinistra su campata di monte

> 35

PO 2 Soletta tra I e II trave

da sinistra su campata di monte

PO 3 Facciata sinistra II Trave da sinistra su campata di monte

PO 4 Traverso tra I e II trave

da sinistra su campata di monte

PO 5 Facciata sinistra III Trave da sinistra su campata di monte

PO 6 Facciata sinistra IV Trave da sinistra su campata di monte

PO 7 Soletta tra II e III trave

da sinistra su campata di monte

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 37 di 71

3.9 Tabella riassuntiva dei risultati ottenuti. Per le posizioni si fa riferimento allo schema del cap. 3.1.

Elemento strutturale

Pull-out Ultrasuoni Carotaggi

Den. Resistenza a compressione

[N/mm2] Den.

Velocità [m/s]

Den.

Resistenza a compressione

[N/mm2] Carb dk max [mm]

Cil. fc

opera

Cub. Rc

opera

CA

MP

AT

A M

ON

TE

Spalla monte

− − − − C 2 22,6 28,2 10

I Trave da sx

PO 1 26,3 US 1 3.204

− − − − Soletta tra I-II trave

da sx PO 2 39,1 − −−−−

II Trave da sx

PO 3 30,5 US 3 3.321 C 1 22,7 28,3 60

Traverso tra I-II trave

da sx PO 4 24,8 US 2 3.130

− − − −

Traverso tra II-III trave

da sx − −−−− US 4 3.278

IV Trave da sx

PO 5 23,8 US 5 3.268

Traverso tra III-IV trave

da sx − − US 6 3.385

IV Trave da sx

PO 6 21,0 US 7 3.144

Soletta tra II-III trave

da sx PO 7 32,0 − −−−−

CA

MP

AT

A V

ALL

E

Spalla valle

− −

− − C 4 17,8 22,2 10

III Trave da sx

US 8 2.880

IV Trave da sx

US 9 3.531

II Trave da sx

US 10 3.339

I Trave da sx

US 11 3.121

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 38 di 71

4 CARATTERIZZAZIONE DINAMICA Lo scopo dell'indagine dinamica è quello di individuare sperimentalmente le frequenze libere di vibrazione. I parametri dinamici, essendo legati a tutti gli elementi geometrici e meccanici della struttura, rappresentano un valido strumento di controllo nel tempo dell’eventuale variazione delle condizioni generali. 4.1 Strumentazione impiegata La misura delle frequenze proprie della struttura è stata eseguita utilizzando 4 tromografi digitali Microsismic 6S costituiti da 3 terne accelerometriche e 3 terne geofoniche. Fondo scala accelerometri: ±3 g nella banda 0.5 Hz-1600 Hz per gli assi X e Y e 0.5 Hz- 550 Hz per l’asse Z. La densità di potenza spettrale del rumore è 280 µg/√Hz rms per gli assi X e Y e 350 µg/√Hz rms per l’asse Z. La tipologia è MEMS®. Tutti i rilievi sono stati eseguiti a ponte completamente scarico.

Microsismic sulla struttura e sul terreno

4.2 Posizione degli strumenti Come indicato nello schema successivo si sono posizionati i Microsismic in tre configurazioni sulle campate ed un Microsismic è stato sempre lasciato sul terreno per poter depurare tali frequenze da quelle proprie della struttura.

Schemi di posizionamento dei microsismic

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 39 di 71

4.3 Acquisizione dei dati Il campionamento è stato di 512 Hz e sono state eseguite 2 acquisizioni per ogni configurazione. 4.4 Modalità di elaborazione L’elaborazione è avvenuta utilizzando un software dedicato rispettoso delle indicazioni e delle formule riportate nelle norme UNI ISO 5347 e 5348. 4.5 Applicazione degli impulsi L’eccitazione della struttura è stata di tipo naturale e/o prodotta dalla spinta del vento. 4.6 Elaborazione dei dati Nel grafico seguente si riporta l’oscillogramma dei 12 sensori nell’acquisizione 2 per la configurazione I. In ascissa il tempo è in secondi ed in ordinata l’accelerazione in mm/s2.

min:s

0.00 0.15 0.30 0.45 1.00 1.15 1.30 1.45 2.00 2.15 2.30 2.45 3.00 3.15 3.30

Y1

X1

Z1

Y2

X2

Z2

Y3

X3

Z3

Y4

X4

Z4

0.500.00-0.500.500.00-0.500.500.00-0.500.500.00-0.500.500.00-0.500.500.00-0.500.500.00-0.500.500.00-0.500.500.00-0.500.500.00-0.500.500.00-0.500.500.00-0.50

Y1

X1

Z1

Y2

X2

Z2

Y3

X3

Z3

Y4

X4

Z4

Nei grafici delle pagine seguenti si riportano delle finestre temporali dei segnali filtrati attraverso un passa basso tipo Butterworth di 10 Hz per ognuna delle tre configurazioni eseguite sulle campate del ponte.

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 40 di 71

Nell’acquisizione 2 per la configurazione I, in direzione Z2 in fase con Z3 e Z4 si possono contare 16 oscillazioni in un intervallo di 1,91 secondi pari ad una frequenza:

f = 16 / 1,91 = 8,4 Hz.

s

53.0 53.5 54.0 54.5

Z2 Z3 Z4

1,91 s

0.100

0.075

0.050

0.025

0.000

-0.025

-0.050

-0.075

-0.100

Z2 Z3 Z4

1,91 s

Nell’acquisizione 4 per la configurazione II , in direzione Z2 in fase con Z3 e Z4 si possono contare 16 oscillazioni in un intervallo di 1,90 secondi pari ad una frequenza:

f = 16 / 1,90 = 8,4 Hz.

s

46.0 46.5 47.0 47.5 48.0

Z3 Z2 Z4

1,90 s

0.05

0.04

0.03

0.02

0.01

0.00

-0.01

-0.02

-0.03

-0.04

-0.05

Z3 Z2 Z4

1,90 s

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 41 di 71

Nell’acquisizione 6 per la configurazione III , in direzione Z2 in fase con Z3 e Z4 si possono contare 16 oscillazioni in un intervallo di 1,90 secondi pari ad una frequenza:

f = 16 / 1,90 = 8,4 Hz.

min:s

1.10.5 1.11 1.11.5 1.12

Z2 Z3 Z4

1,90 s

0.05

0.04

0.03

0.02

0.01

0.00

-0.01

-0.02

-0.03

-0.04

-0.05

Z2 Z3 Z4

1,90 s

A seguire è evidenziata una finestra temporale del segnale nell’acquisizione 5 per lo schema III, filtrato attraverso un passa basso tipo Butterworth di 15 Hz. In direzione Z2 in fase con Z3 ed in controfase con Z4 si contano 16 oscillazioni in un intervallo di 1,02 secondi, pari ad una frequenza f = 16 / 1,02 = 15,7 Hz.

min:s

1.43 1.43.5 1.44

Z3 Z2 Z4

1,02 s

0.100

0.075

0.050

0.025

0.000

-0.025

-0.050

-0.075

-0.100

Z3 Z2 Z4

1,02 s

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 42 di 71

L’elaborazione nel dominio delle frequenze dell’acquisizione 1 per lo schema I, ottenuta con la trasformata di Fourier, ci fornisce lo spettro sottostante, che conferma le frequenze rilevate nel dominio del tempo.

4.7 Risultati In conclusione le frequenze sperimentali ottenute sono quelle riportate nella tabella successiva.

DESCRIZIONE FREQUENZA

[Hz]

Verticale flessionale 8,4

Verticale

9,8

10,9

12,4

13,0

Verticale torsionale 15,7

Le elaborazioni consentono di ottenere una precisione pari a ± 0,1 Hz.

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 43 di 71

5 PROVE DI CARICO STATICHE DI ANALISI Per valutare lo stato deformativo della struttura in diverse condizioni di carico e consentire la calibrazione del modello numerico si è eseguita nella giornata del 31 ottobre 2013 una prove di carico di analisi con carichi ridotti.

5.1 La strumentazione La rilevazione delle deformazioni è stata effettuata con: • unità computerizzata di registrazione delle deformazioni GS05; • 17 sensori inclinometrici Midori

Precisions PM–5TH–Z1 sulla campata centrale e su quella di valle;

• 4 trasduttori di spostamento di tipo LVDT modello Schaevitz E 1000 HQ sulla campata di monte;

• software di elaborazione 4 EMME Service S.p.A.. Postazione di acquisizione Caratteristiche sensori inclinometrici: • risoluzione ± 0.001°; • campo ± 4°.

Caratteristiche sensori differenziali: • risoluzione ± 0.001 mm; • ripetibilità 98.5%; • linearità 99.4%.

Sensori inclinometrici Sensori differenziali

La calibrazione dei sensori è stata effettuata in data 15/7/2013 e documentata con i certificati di taratura n. 991/13 e 992/13. Tutti gli strumenti sono stati tarati dal Laboratorio Tarature della 4 EMME Service S.p.A. utilizzando dei sensori campione come previsto dalla procedura 7.6 “Gestione degli Strumenti”del Manuale di Qualità.

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 44 di 71

5.2 Applicazione del carico La sollecitazione di ogni campata è stata ottenuta tramite 1 autocarro a 2 assi e nella tabella seguente sono indicati il suo peso, la denominazione e le misure caratteristiche.

CAMION A DUE ASSI

N° PESO [kN] A B C D E F

Anter. Poster. Totale m m m m m m

1 40,0 60,0 100,0 1,30 3,00 1,60 1,80 1,90 2,45

5.3 Descrizione della prova La prova di carico è stata effettuate applicando l’autocarro in mezzeria di ogni campata così come riportato negli schemi successivi e su ogni campata sono stati eseguiti 2 cicli di carico e scarico, mantenendo il peso sino alla stabilizzazione delle deformazioni. Durante le prove, avvenute in assenza di vento, la temperatura ambiente è stata di 14 ºC.

Fasi di carico

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 45 di 71

Campata di monte – Condizione di carico e disposizione sensori

Campata Centrale – Condizione di carico e disposizione sensori

Campata di valle – Condizione di carico e disposizione sensori

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 46 di 71

5.4 Risultati A seguire è riportata a titolo di esempio una scheda riferita alle prove eseguite con sensori inclinometrici. La prima tabella fornisce il numero del sensore inclinometrico con la sua posizione e le relative rotazioni, il grafico riporta la deformata mentre l’ultima tabella fornisce i valori delle frecce per vari valori dell’ascissa.

Deformata longitudinale destra della campata di valle – II ciclo

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 47 di 71

Nelle tabelle seguenti sono riportati i valori delle deformazioni assolute rilevate su ognuna delle tre campate.

FRECCE CAMPATA MONTE

Ciclo Condizione

di carico

DEFORMAZIONI [mm]

I trave da sx II trave da sx III trave da sx IV trave da sx

Ch 1 Ch 2 Ch 3 Ch 4

I 100 kN 0,45 0,55 0,46 0,34

Scarico 0,02 0,02 0,04 0,00

II 100 kN 0,46 0,56 0,49 0,37

Scarico 0,02 0,02 0,00 0,00

FRECCE CAMPATA CENTRALE

Ciclo Cond.

di carico

DEFORMAZIONI [mm]

Bordo destro Bordo sinistro

¼ L ½ L ¾ L Sella valle

¼ L ½ L ¾ L Sella

monte

I 100 kN 0,25 0,37 0,26 0,18 0,23 0,34 0,22 0,12

Scarico 0,00 0,01 0,00 0,01 0,00 0,01 0,00 0,01

II 100 kN 0,24 0,34 0,23 0,15 0,23 0,33 0,21 0,10

Scarico 0,01 0,01 0,00 0,00 0,01 0,00 0,01 0,01

FRECCE CAMPATA VALLE

Ciclo Condizione

di carico

DEFORMAZIONI [mm]

Bordo destro Centro

impalcato Bordo sinistro

¼ L ½ L ¾ L ½ L ½ L

I 100 kN 0,31 0,44 0,27 0,66 0,44

Scarico 0,01 0,01 0,01 0,03 0,06

II 100 kN 0,30 0,42 0,26 0,53 0,39

Scarico 0,01 0,00 0,00 0,02 0,01

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6 SIMULAZIONE NUMERICA La modellazione numerica agli elementi finiti è stata eseguita con il software STRAUS 7, versione STRAND 2.4.5. 6.1 Il modello agli elementi finiti Il modello numerico utilizzato è stato realizzato sulla base del rilievo geometrico eseguito ed è stato calibrato sulla caratterizzazione dinamica nella presente relazione. Una volta assemblato il modello si è provveduto a variarne i parametri di contorno fino alla convergenza tra i risultati sperimentali e quelli teorici.

Assonometrica dell’impalcato

Sezione trasversale

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Vista sella Gerber e vincoli su pila monte

Il modello ad elementi finiti è costituito da 20.559 nodi, da 24 beam e da 11.752 brick. Gli appoggi e le selle Gerber sono stati inseriti nel modello mediante elementi beam con rigidezza verticale ed orizzontale, l’asfalto attraverso delle masse applicate sopra la soletta. La tabella seguente riassume le caratteristiche degli elementi principali che compongono la struttura modellata, il numero di elementi nel modello, le proprietà meccaniche adottate per il materiale.

ELEMENTO MATERIALE Nr.

ELEMENTI E

[MPa] Ρ

[kN/m3]

Travi

Calcestruzzo

5.360 32.000

25,00

Traversi 1.300 32.000

Soletta 4.624 34.000

Controsoletta 468 32.000

I risultati che il programma di calcolo fornisce per ogni elemento sono costituiti dagli spostamenti e dalle forze nodali, inoltre, mediante interpolazione dei valori di tensione calcolati nei punti citati, il programma di calcolo fornisce una rappresentazione grafica dello stato di tensione dell’intera struttura.

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 50 di 71

6.2 Identificazione dinamica La metodologia per la valutazione delle frequenze e forme proprie di vibrazione è quella dell’analisi modale. Essa richiede esclusivamente la conoscenza della matrice di rigidezza e della matrice di massa del sistema discretizzato. Sia la matrice di rigidezza che quella di massa della struttura è determinata attraverso il procedimento d’assemblaggio dei contributi di ciascun elemento finito. Il procedimento, implementato nel solutore Straus7, consiste in una procedura iterativa nel sottospazio degli autovettori, che consente di ottenere un numero ridotto di autosoluzioni, con frequenza contenuta entro un dominio prefissato; il procedimento iterativo opera considerando successive approssimazioni delle forme e delle frequenze proprie. Tale procedura è stata applicata nella presente analisi ricercando le frequenze nel dominio dei valori sperimentali. Ciascuna forma propria di vibrazione è rappresentata come una configurazione deformata del ponte, definita amplificando il generico autovettore normalizzato mediante una costante da precisare.

I Modo – f1=8,4 Hz

II Modo – f 2=10,0 Hz

III Modo – f 3=10,6 Hz

IV Modo – f4=11,3 Hz

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V Modo – f5=13,0 Hz

VI Modo – f6=14,3 Hz

VII Modo – f 7=15,2 Hz

FREQUENZE TEORICHE

MODO ELEMENTO DESCRIZIONE FREQUENZA

[Hz]

I Impalcato Verticale flessionale

8,4

II Travi Portanti 10,0

III Impalcato Verticale torsionale 10,6

IV Impalcato Verticale flessionale 11,3

V Travi Portate

Verticale torsionale

13,0

VI Travi Portanti 14,3

VII Impalcato 15,2

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 52 di 71

6.3 Analisi dello stato di deformazione dovuto ai carichi di prova Di seguito sono riportate le condizioni di carico di prova eseguite sulla campata di valle ed i rispettivi abbassamenti della struttura per la prova di analisi con carichi ridotti.

Prova con carichi ridotti – Carico 100 kN su campata monte

Campata monte – DEFORMAZIONI [mm]

I trave da sx II trave da sx III trave da sx IV trave da sx

0,40 0,45 0,44 0,43

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Prova con carichi ridotti – Carico 100 kN su campata centrale

Campata centrale – DEFORMAZIONI [mm]

½ L Bordo destro ½ L Bordo sinistro

0,55 0,45

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Prova con carichi ridotti – Carico 100 kN su campata valle

Campata valle – DEFORMAZIONI [mm]

½ L Bordo destro ½ L Bordo sinistro

0,43 0,41

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6.4 Analisi dello stato di sollecitazione dovuto ai carichi di normativa Una volta identificati i parametri meccanici dei materiali attraverso la simulazione delle caratteristiche modali e quindi definito un modello agli elementi finiti affidabile, si è proceduto ad analizzare la risposta statica del ponte alle azioni permanenti, indotte dal carico da collaudo. La valutazione delle azioni è stata effettuata con riferimento ai pesi propri stimati, anche in relazione alle indagini effettuate, alle azioni prescritte dal D.M. 14 gennaio 2008 – Norme Tecniche per le Costruzioni. Nel seguito sono precisate le modalità con cui sono state valutate le azioni insieme con la loro modellazione nell’ambito della schematizzazione agli elementi finiti e sono riportate le condizioni di carico utilizzate nell’analisi del ponte. 6.4.1 Azioni permanenti Le azioni permanenti considerate nell’analisi sono costituite dalle forze di gravità associate al peso dei materiali.

6.4.2 Azioni accidentali Le azioni accidentali considerate nei calcoli sono quelle previste dal D.M. 14 gennaio 2008 per i ponti classificati di I categoria.

Schema carichi mobili

Le corsie di carico da considerare nei calcoli sono funzione della larghezza della carreggiata secondo la tabella 5.1.I delle NTC 14 gennaio 2008.

Tabella per calcolo corsie convenzionali

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Nella struttura in oggetto si sono considerate compatibilmente con la larghezza della carreggiata due corsie di carico, precisamente:

- 1a colonna di carico: Q1k carico asse da 300 kN per un totale di 600 kN q1k carico distribuito pari a 9,00 kN/m2

- 2a colonna di carico: Q2k carico asse da 200 kN per un totale di 400 kN Q2k carico distribuito pari a 2,50 kN/m2

6.4.3 Azioni climatiche: vento L'azione del vento viene convenzionalmente assimilata ad un carico orizzontale statico, diretto ortogonalmente all’asse del ponte, agente sulla superficie esposta della struttura, del valore caratteristico pari a P k= 2,50 kN/m2. 6.4.4 Combinazioni di carico Si sono utilizzati i coefficienti di combinazione dei carichi previsti dagli Stati Limite di Esercizio (SLE) e dagli Stati Limite Ultimi (SLU), prescritti dal D.M. 14 gennaio 2008 – Norme Tecniche per le Costruzioni. Le azioni di calcolo Fd si ottengono combinando le azioni caratteristiche secondo le seguenti formule di correlazione:

)Q ( Q G iK0i

nq

2iQK1QKG ψγγγ ∑

=++=dF (SLU – Stati Limite Ultimi)

iK2

nq

2iK1K Q Q G idF ψ∑

=++= (SLE – Stati Limite di Esercizio)

Per il significato dei coefficienti si rimanda alla Normativa suddetta, mentre nella tabella seguente si riportano i loro valori.

Combinazione

AZIONE

Carichi permanenti Carichi mobili

Vento Strutturali

Non strutturali

SLE Stati Limite di Esercizio

1,00 1,00 1,00 0,60

SLU Stati Limite Ultimi

1,35 1,50 1,35 0,90

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6.4.5 Rappresentazione dello stato di sollecitazione Per le suddette combinazioni di carico sono riportate alcune mappature di colore rappresentanti le tensioni in corrispondenza della sezione dove si produce il massimo momento flettente sulle travi e sulla soletta.

Forze rappresentative dei carichi di Normativa

Combinazione agli SLE

Tensioni σZZ ortogonali al piano locale X-Y [MPa]

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Combinazione agli SLU

Sollecitazioni di taglio sulle selle Gerber [kN] La tabella seguente riporta i valori di massimo momento flettente per le combinazioni di carico analizzate sulla trave più sollecitata e sulle selle gerber.

COMBINAZIONE

MOMENTO MAX [kNm]

TAGLIO MAX [kN] Trave di bordo

SLE – Stati Limite di Esercizio 250,0 Selle Gerber

SLU – Stati Limite Ultimi 333,0 460,9

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6.5 Verifica agli SLE – Massima flessione in mezzeria campata centrale Valutata l’azione di massimo momento flettente dovuta alla combinazione di carico nelle condizioni di esercizio si calcolano le massime tensioni sia nel calcestruzzo che nelle armature della trave, come previsto al capitolo 4.1.2.2.5 “Verifica delle tensioni in esercizio” – D.M. 14 gennaio 2008, Norme Tecniche per le Costruzioni si verifica che tali tensioni siano inferiori ai massimi valori di seguito riportati:

− tensione massima di compressione del calcestruzzo σc < 0,6 fck con fck = resistenza caratteristica cilindrica a compressione del calcestruzzo;

− tensione massima dell’acciaio d’armatura σs < 0,8 fyk con fyk = tensione caratteristica di snervamento dell’acciaio.

b

n n

x

hH

d' σ's

σc

σsAs

A's

Sezione rettangolare generica con doppia armatura Sulla base dei disegni di rilievo e delle indagini eseguite si riportano di seguito le caratteristiche della sezione della trave e dei suoi materiali.

Caratteristiche geometriche Trave Base B [cm] 36 Altezza H [cm] 83 Copriferro d' [cm] 3 Distanza armatura tesa dal lembo superiore

H [cm] 80

Armatura in zona compressa A's [cm2] 0 Armatura in zona tesa As [cm2] 40,2

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 60 di 71

Caratteristiche dei materiali fck Resistenza caratteristica cilindrica a compressione del cls 20 MPa fyk Tensione caratteristica di snervamento dell’acciaio 215 MPa Ecm Modulo elastico del calcestruzzo Ecm = 22000 · [fcm/10]0,3 con fcm = fck + 8 29.962 MPa Es Modulo elastico dell'acciaio 210.000 MPa n coefficiente di omogeneizzazione Es/Ecm 7 Nel nostro caso, prendendo per le travi il valore minimo assunto come modulo di elasticità E nel modello di calcolo, pari a 32.000 MPa, da cui risulta una resistenza caratteristica cilindrica a compressione del calcestruzzo fck di 26,9 MPa secondo la formula Ecm = 22000

· [fcm/10]0,3 con fcm = fck + 8, si è assunto a favore di sicurezza una fck di 20,0 MPa. Per quanto riguarda la tensione di snervamento dell’acciaio si è assunto a favore di sicurezza una fyk di 215 MPa, corrispondente a quella di un acciaio FeB22k, ossia la minima per le barre tonde lisce. Verifica della trave Calcolo della posizione dell'asse neutro Si esprime l'annullarsi del momento statico della sezione reagente rispetto all'asse neutro: b · x2/2 + n A's (x-d') = n As (h-x) da cui: x = n (A's+As)/b {-1+[1+2b(A's d'+As h)/n (A's + As)

2]0,5} = 28,4 cm Calcolo del momento d'inerzia della sezione reagente J = b · x3/3 + n A's (x - d')2 + n As (h - x)2 = 1.025.303 cm4 Sulla sezione B/H = 36/83 cm, si verificano di seguito le tensioni sulla base del momento sollecitante Mse calcolato precedentemente e pari a 250 kNm. Tensione nel calcestruzzo al lembo superiore compresso σc = M · x / J = - 6,9 MPa < 0,6 fck = - 12,0 MPa Verifica soddisfatta Tensione dell'armatura in zona tesa σs = n · σc · (h - x) / x = 88,2 MPa < 0,8 fyk = 172,0 MPa Verifica soddisfatta

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 61 di 71

6.6 Verifica agli SLU – Resistenza a flessione Si conduce una verifica agli stati limite ultimi in mezzeria della campata centrale, in particolare si controllerà che

Ms u < Mr u dove: Ms u = momento sollecitante ultimo; Mr u = momento resistente ultimo. La rottura per flessione semplice o composta si raggiunge quando si verificano le seguenti condizioni indipendenti: a) eccesso di deformazione plastica nell’acciaio teso; b) schiacciamento del calcestruzzo per flessione; c) schiacciamento del calcestruzzo per compressione. La condizione a) si attinge convenzionalmente quando la deformazione specifica dell’acciaio teso raggiunge il valore del 10‰. Le condizioni b) e c) si raggiungono rispettivamente quando la deformazione specifica del calcestruzzo è pari al 3,5‰ ed al 2‰. Il calcolo è condotto nell’ipotesi che le sezioni rimangano piane fino a rottura, di modo che il diagramma delle deformazioni specifiche nella sezione si conservi rettilineo. Per quanto attiene il calcestruzzo si adotta un diagramma tensioni-deformazioni di tipo parabola-rettangolo come indicato nella figura seguente, dove la σoc (o fcd) rappresenta la tensione di rottura di calcolo legata alla tensione caratteristica di rottura fck attraverso la relazione: fcd = αcc fck / γc (cap. 4.1.2.1.1.1 – NTC 14 gennaio 2008) dove: αcc è il coefficiente riduttivo per le resistenze di lunga durata pari a 0,85; γc è il coefficiente parziale di sicurezza relativo al calcestruzzo pari a 1,5; fck è la resistenza caratteristica cilindrica a compressione del calcestruzzo.

Calcestruzzo – Diagramma σ – ε

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 62 di 71

Per quanto riguarda l’acciaio, il legame tensioni-deformazioni dipende sostanzialmente dalla sua durezza: per acciai di durezza naturale si può adottare una schematizzazione bilatera come quello della figura riportata di seguito, con tensione di snervamento di calcolo σof (o fyd) legata alla tensione caratteristica di snervamento fyk attraverso la relazione:

fyd = fyk / γs (cap. 4.1.2.1.1.3 – NTC 14 gennaio 2008)

dove:

γs è il coefficiente parziale di sicurezza relativo all’acciaio pari a 1,15; fyk è la tensione caratteristica di snervamento dell’acciaio.

In tale diagramma le deformazioni risultano così limitate: − allungamento specifico massimo pari al 10‰; − accorciamento specifico massimo pari al 3,5‰.

Acciaio – Diagramma σ – ε

In virtù delle limitazioni indicate per le deformazioni del calcestruzzo e dell’acciaio si possono individuare sei diverse regioni nelle quali potrà trovarsi la retta di deformazione: in altre parole il diagramma delle deformazioni specifiche nella sezione può essere compreso nelle regioni individuate nella figura seguente.

Campi di rottura – Stati Limite Ultimi

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 63 di 71

Di seguito riportiamo le caratteristiche della sezione della trave da verificare e le proprietà dei materiali. Sezione rettangolare B / H = 36 / 83 cm Copriferro d' = 3 cm Distanza dell’armatura tesa dal lembo superiore h = 80 cm Armatura in zona tesa As = 40,25 cm2

Resistenza caratteristica cilindrica a compressione del cls fck = 20 MPa Tensione caratteristica di snervamento dell’acciaio fyk = 215 MPa Modulo elastico dell'acciaio Es = 210.000 MPa Si determina la posizione dell’asse neutro per tentativi. Posizione asse neutro x = 22,76 cm Posizione adimensionalizzata ξ = x / h = 0,28 (Zona 3) A questo valore di ξ corrispondono i due seguenti coefficienti. Coefficiente calcestruzzo ψ = 0,81 Coefficiente posizione risultante λ = 0,42 Tensione di rottura di calcolo del calcestruzzo fcd = 0,85fck / 1,5 = 11,3 MPa Tensione di snervamento di calcolo dell’acciaio fyd = fyk / 1,15 = 187,0 MPa La rottura della sezione avviene in campo 3. Deformazione acciaio teso εs = 8,8‰; Deformazione calcestruzzo εc = 3,5‰; Stato limite rottura cls Momento resistente ultimo M r u = 530,3 kNm > Ms u = 333,0 kNm

Verifica soddisfatta

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 64 di 71

6.7 Verifica agli SLU –Resistenza a taglio selle Gerber Si conduce la verifica con riferimento alle NTC 2008 – cap. 4.1.2.1.3.2 Elementi con armature trasversali resistenti al taglio.

6.7.1 Verifica a taglio per carichi previsti dalle NTC 2008 Taglio sollecitante VEd = 460,9 kN Visto il grave ammaloramento emerso dall’ispezione visiva nelle zone di tutte le selle Gerber delle travi con armatura corrosa con riduzione di sezione resistente, si è deciso di condurre la verifica secondo due condizioni, quella di progetto e quella attuale.

• Verifica 1: diametro delle staffe integre come da progetto Le staffe rilevate sulle travi portanti delle campate laterali sono φ10/15 cm e per questa verifica si considera la medesima armatura. VRsd = 352,4 kN VRcd = 506,6 kN VRdu = 352,4 kN < VEd = 460,9 kN verifica non soddisfatta • Verifica 2: diametro delle staffe diminuito del 30% per la corrosione rilevata Per tale verifica si considerano staffe φ7/15 cm. VRsd = 172,7 kN VRcd = 506,6 kN VRdu = 172,7 kN < VEd = 460,9 kN verifica non soddisfatta

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 65 di 71

6.7.2 Verifica a taglio per un carico di 180 kN Le verifiche condotte per i carichi previsti per ponti di I categoria nei confronti degli Stati Limite Ultimi evidenziano che la trave non è verificata nei confronti della resistenza a taglio in corrispondenza delle selle Gerber. Di seguito si conduce sul ponte un’analisi dello stato di sollecitazione per taglio con verifica agli SLU della trave per un autobotte in dotazione al corpo dei Vigili del Fuoco del peso totale di 180 kN.

Caratteristiche tecniche autobotte da 180 kN

Nella tabella successiva la combinazione di carico analizzata.

Combinazione

AZIONE

Carichi permanenti Carichi mobili

Strutturali Non

struttur ali Autobotte da 180 kN

C1 1,35 1,50 1,35

Con questa combinazione di carico, posizionando l’autobotte in prossimità delle selle Gerber per massimizzare lo sforzo di taglio in tali zone, si ottiene un taglio sollecitante pari a VEd = 206,3 kN • Verifica 1: diametro delle staffe integre come da progetto VRsd = 352,4 kN VRcd = 506,6 kN VRdu = 352,4 kN > VEd = 206,3 kN verifica soddisfatta • Verifica 2: diametro delle staffe diminuito del 30% per la corrosione rilevata VRsd = 172,7 kN VRcd = 506,6 kN VRdu = 172,7 kN < VEd = 206,3 kN verifica non soddisfatta

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 66 di 71

6.7.3 Verifica a taglio per un carico di 70 kN Si conduce ora un’analisi dello stato di sollecitazione per taglio con verifica agli SLU della trave per un automezzo a 2 assi con le caratteristiche di seguito elencate.

Caratteristiche automezzo Peso totale 70 kN Assi posteriori 40 kN Assi anteriori 30 kN Passo degli assi 3 m

Nella tabella successiva la combinazione di carico analizzata.

Combinazione

AZIONE

Carichi permanenti Carichi mobili

Strutturali Non

strutturali Automezzo da 70 kN

C2 1,35 1,50 1,35

Con questa combinazione di carico, posizionando l’automezzo in prossimità delle selle Gerber per massimizzare lo sforzo di taglio in tali zone, si ottiene un taglio sollecitante pari a VEd = 172,2 kN che è inferiore al valore di resistenza a taglio di 172,7 kN ottenuto in verifica 2 per un diametro delle staffe diminuito del 30% per la corrosione rilevata. 6.7.4 Sintesi dei risultati A seguire la sintesi dei risultati per le verifiche agli SLU delle selle Gerber, dove sono indicati per ognuna delle combinazioni di carico analizzate i valori di taglio sollecitante, oltre alla resistenza ultima della sezione con armatura da progetto ed armatura ridotta per la corrosione.

Combinazione di carico

Taglio agente VEd [kN]

Resistenza VRdu [kN]

Armatura progetto Armatura ridotta 30%

Carichi NTC 2008 460,9

352,4 172,7 Autobotte 180 kN 206,3

Automezzo 70 kN 172,2

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 67 di 71

7 CONSIDERAZIONI FINALI

Dalle indagini e dalle elaborazioni eseguite si possono trarre le considerazioni seguenti.

• I risultati delle indagini sui materiali hanno fornito valori modesti per la resistenza del calcestruzzo di spalle e travi ed il valore minimo è stato rilevato sulla carota estratta dalla spalla di valle, con una fck – resistenza caratteristica cilindrica di 17,6 MPa;

• Il calcestruzzo evidenzia valori di carbonatazione elevati su tutti gli elementi strutturali indagati, con un massimo di 6 cm rilevato sulla carota estratta dalla trave della campata di monte.

• L'ispezione visiva del ponte ha evidenziato 4 Non Conformità, costituite dal forte degrado ed ammaloramento di tutte le selle Gerber delle travi in corrispondenza delle pile (NC 1), dalle fessure trasversali su entrambe le facciate di tutte le travi a 4 m dagli appoggi sulle spalle (NC 2), dal grave ammaloramento del calcestruzzo sugli sbalzi laterali delle solette in prossimità delle selle Gerber (NC 3) e dall’armatura corrosa con riduzione di sezione resistente nelle zone delle solette vicino alle selle (NC 4);

• Si consigliano 2 Azioni Preventive, costituite dalla verifica a vista di un possibile scalzamento alla base delle spalle (AP 1 ) e delle pile (AP 2) nel periodo in cui l’alveo presenterà delle condizioni di magra;

• Le prove di carico hanno mostrato comportamenti elastici e ripetibili.

• La caratterizzazione dinamica sperimentale dell’impalcato ha evidenziato un modo verticale flessionale di 8,4 Hz.

• L’ottima corrispondenza dei parametri dinamici e statici tra modello numerico e valori sperimentali dimostra che il modello è stato calibrato garantendoci sull’affidabilità delle risposte. Nelle tabelle seguenti si riportano in sintesi: − il confronto tra frequenze proprie teoriche e sperimentali; − il confronto tra frecce teoriche e frecce sperimentali; − le verifiche agli Stati Limite di Esercizio (SLE) ed agli Stati Limite Ultimi (SLU).

Confronto tra frequenze proprie teoriche e sperimentali

MODO ELEMENTO DESCRIZIONE FREQUENZA [Hz]

Teorica Sperimentale

I Impalcato Verticale flessionale

8,4 8,4

II Travi Portanti 10,0 9,8

III Impalcato Verticale torsionale 10,6 10,9

IV Impalcato Verticale flessionale 11,3 12,4

V Travi Portate

Verticale torsionale

13,0 13,0

VI Travi Portanti 14,3 n.r.

VII Impalcato 15,2 15,7

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 68 di 71

Confronto tra frecce teoriche e sperimentali – Carico di 100 kN in mezzeria campata

CAMPATA

DEFORMAZIONI [mm]

½ L Bordo sinistro ½ L Bordo destro

Sperimentale Teorico Sperimentale Teorico

MONTE 0,46 0,40 0,37 0,43

CENTRALE 0,46 0,45 0,55 0,55

VALLE 0,44 0,41 0,44 0,43

Verifica SLE

Combinazione di carico

Posizione Momento

Max [kNm]

Tensioni [MPa]

Compressione calcestruzzo

Trazione acciaio

σc max 0,6 fck σs max 0,8 fyk

NTC 2008 Trave

bordo dx 250,0 6,9 12,0 88,2 172,0

Verifica SLU – Resistenza a flessione

Combinazione di carico

Posizione Momenti [kNm]

Sollecitante Ms u Resistente Mr u Verifica

NTC 2008 Trave

bordo dx 333,0 530,3

Verifica SLU – Resistenza a taglio selle Gerber

Combinazione di carico

Taglio agente VEd [kN]

Resistenza VRdu [kN]

Armatura progetto Armatura ridotta 30%

352,4 172,7

Carichi NTC 2008 460,9

Autobotte 180 kN 206,3

Automezzo 70 kN 172,2

Verifica generale ponte al km X+XXX della SP XX – Provincia di XXXX pag 69 di 71

• Per le combinazioni agli Stati Limite di Esercizio ed agli Stati Limite Ultimi per i carichi previsti dalle NTC 2008 per i ponti di I categoria, le verifiche condotte sulle travi più sollecitate nei riguardi della resistenza a flessione sono soddisfatte.

• Per le combinazioni agli Stati Limite Ultimi per i carichi previsti dalle NTC 2008 per i ponti di I categoria, le verifiche condotte sulle selle Gerber nei confronti della resistenza ultima di taglio non sono soddisfatte.

• Le verifiche condotte sulle selle Gerber nei confronti della resistenza ultima di taglio sono soddisfatte per un carico massimo di 70 kN.

Bolzano, 18 novembre 2013

Il relatore dott. ing. Maurizio Bruson

relazione revisionata da dott. ing. Roberto Bruson

Ing. Settimo Martinello

Provincia di XXXXX

4 EMME Service S.p.A. Ufficio

Collaudatore Settore Infrastrutture

Ponte al km X+XXX della S.P. XX di XXXX DICHIARAZIONE DI IDONEITÀ STATICA

Il sottoscritto ing. Settimo Martinello, iscritto all’Albo degli Ingegneri della Provincia di Bolzano con il n. 623, è stato incaricato dalla Provincia di XXXX di valutare l’idoneità statica della struttura in oggetto.

Analizzati i risultati delle indagini sperimentali eseguite dalla Società 4 EMME Service S.p.A.:

• visto che i risultati delle indagini sui materiali hanno fornito valori modesti per la resistenza del calcestruzzo di spalle e travi ed il valore minimo è stato rilevato sulla carota estratta dalla spalla di valle, con una fck – resistenza caratteristica cilindrica di 17,6 MPa;

• visto che il calcestruzzo evidenzia valori di carbonatazione elevati sulla carota estratta dalla trave, con un massimo di 6 cm;

• accertato che, a seguito dell’Ispezione Visiva Primaria, il ponte presenta 4 Non Conformità, costituite dal forte degrado ed ammaloramento di tutte le selle Gerber delle travi in corrispondenza delle pile (NC 1), dalle fessure trasversali su entrambe le facciate di tutte le travi a 4 m dagli appoggi sulle spalle (NC 2), dal grave ammaloramento del calcestruzzo sugli sbalzi laterali delle solette in prossimità delle selle Gerber (NC 3) e dall’armatura corrosa con riduzione di sezione resistente nelle zone delle solette vicino alle selle (NC 4);

• visto che si devono eseguire 2 Azioni Preventive, costituite dalla verifica a vista di un possibile scalzamento alla base delle spalle (AP 1 ) e delle pile (AP 2) nel periodo in cui l’alveo presenterà delle condizioni di magra;

• visto che il valore di taglio sollecitante, ricavato dal modello calibrato, dovuto ai carichi di I categoria in corrispondenza delle selle Gerber è superiore al taglio resistente ultimo della sezione;

DICHIARA

il ponte al km X+XXX della S.P. XX di XXX non idoneo a sopportare il carico previsto per i ponti di I categoria ai sensi del D.M. 14 gennaio 2008 – Norme tecniche per le Costruzioni.

Tenuto conto del grave stato di degrado complessivo della struttura, in modo particolare del forte ammaloramento delle travi evidenziato sulle selle Gerber, si rende necessario un intervento di risanamento strutturale atto a ripristinare le caratteristiche di progetto in rispetto delle norme vigenti sia sotto il profilo del carico sia sismiche, oppure, sulla base di una valutazione economica di confronto, una completa sostituzione dell’opera.

Considerate le esigenze di transitabilità, tenendo conto dei risultati sperimentali ottenuti dalla prova di carico e dei calcoli teorici specifici derivanti dal carico di prova:

• visto i valori delle frecce, la ripetibilità, il comportamento elastico sotto il carico di prova pari a 50 kN e 100 kN su ogni singola campata;

• vista l’esigua deformazione residua;

• visto che il valore di taglio sollecitante ricavato dal modello in corrispondenza delle selle Gerber, per effetto di un carico di 70 kN, è inferiore al taglio resistente ultimo della sezione;

DICHIARA

provvisoriamente transitabile il ponte al transito di mezzi fino ad un carico complessivo massimo di 70 kN, con una distanza minima di 20 m tra mezzi di peso complessivo maggiore di 25 kN. Dovrà quindi essere prevista una cartellonistica in tale senso ed un impianto semaforico che consenta il transito dei mezzi solo a senso unico alternato.

La presente idoneità temporanea va intesa scadente a due anni dalla data odierna, purché si preveda di eseguire da parte di personale specializzato, con frequenza costante di mesi 3, l’Ispezione visiva successiva secondo il Metodo della Valutazione Numerica, al fine di accertare il non evolversi delle condizioni di degrado che allo stato sono misurate con un Indice di Difettosità Relativa pari a Dr = 34 e con informazione immediata al sottoscritto nell'eventualità di un peggiorare della situazione.

Bolzano, 18 novembre 2013 dott. ing. Settimo Martinello