LA CAMPAGNA DI DIAGNOSTICA DEI PONTI E DEI VIADOTTI DA
ASSOGETTARE A RISTRUTTURAZIONE NELL’AMBITO DEI LAVORI DI
AMMODERNAMENTO DELL’AUTOSTRADA SALERNO-REGGIO
CALABRIA, 1° MAXILOTTO.
MODO sa, Repubblica di San Marino
GENERALITA’
I lavori iniziati nel novembre 2003 riguardavano il 1°
rilievi colorimetrici per evidenziare fenomeni di
carbonatazione;
maxilotto della Autostrada A3, affidati a contraente
-
determinazione
dello
stato
dei
trefoli
con
generale secondo il D.Lgs.190/2002 (Legge Obiettivo). Il
metodologia elettromagnetica e microcarotaggi delle
tronco in questione, dal Km 53+800 al Km 82+330,
guaine di iniezione, con verifica della continuità del
prevedeva l’adeguamento della piattaforma stradale al
ricoprimento dell’acciaio armonico mediante aria
tipo 1a delle norme BU-CNR 78/80 coincidente con le
compressa.
piattaforme base per autostrade extraurbane a due
Ai progettisti è stato quindi reso lo stato di consistenza di
corsie per senso di marcia codificata dal D.M.5
tutte le strutture indagate, in termini di resistenza dei
novembre 2001. Lungo il lotto sono presenti 28 viadotti e
calcestruzzi,
numerose opere minori; per alcuni di questi è previsto
andamento dei processi di corrosione e carbonatazione,
l’ammodernamento e l’allargamento, per cui si è reso
localizzazione
necessario definire il residuo livello di servizio delle
aggressione chimica o di agenti atmosferici, in modo da
membrature da conservare. La tipologia delle opere
consentire
d’arte, tutte con circa quarant’anni di servizio alle spalle,
adeguamenti con piena cognizione di causa circa la
va dal classico impalcato a travi appoggiate, sia costruite
residua capacità portante.
modulo
la
di
elastico
zone
degradate
progettazione
in opera a cavi post-tesi (viadotti Monaco, Costagrande,
Carusi), da ponti a stampella con impalcato a cassone di
altezza variabile come nelle campate centrali del viadotto
Incoronata. Le indagini dovevano fornire ai progettisti
precise indicazioni sui valori di resistenza dei calcestruzzi,
l’avanzamento di eventuali processi di carbonatazione,
l’insorgenza di fenomeni di corrosione nei trefoli di
acciaio armonico, lo stato delle iniezioni nelle guaine e
nelle testate dei cavi.
Le tipologie di prova utilizzate e che saranno descritte
nella memoria sono:
-
rilievi
microsismici
mediante
impulsi
d’onde
vibrazionali secondo UNI 9524 (ora UNI EN 12504);
-
indagini SONREB per la valutazione della resistenza
By-bridge
dei calcestruzzi;
1
statico
dei
e
per
rinforzi
dinamico,
effetto
e
di
degli
CASE HISTORY
eseguita con
il
mediante
media
la
martello
di
di Schmidt (sclerometro),
tre letture
dell'indice
di
Le opere sottoposte ad indagine sono:
rimbalzo.
1° intervento
L'applicazione della metodologia ultrasonica combinata
-
Semiviadotto ad archi ciechi (opera 14).
(ultrasuoni-indice
-
Viadotto Castelluccio I°.
attuata mediante le raccomandazioni ed in conformità
-
Viadotto Castelluccio II°.
alle disposizioni impartite da parte del R.I.L.E.M.
-
Viadotto Castelluccio III°.
L’intervento effettuato con
-
Viadotto Valle Cupa
R.I.L.E.M. ed ormai codificate in quasi tutta Europa, con
2° intervento
di
rimbalzo-sclerometro),
le modalità
è
stata
indicate dal
la correlazione effettuata tra il valore della velocità degli
-
Viadotto Carusi,
impulsi microsismici, del valore dell'indice di rimbalzo
-
Viadotto Costagrande,
dello sclerometro tipo Schmidt e con opportuni fattori di
-
Viadotto Monaco
correzione riguardanti il tipo di inerte, il calcestruzzo
3° intervento
-
impiegato ed il loro dosaggio, la presenza di eventuali
Viadotto Incoronata
additivi,
4° intervento
-
ecc.., permette di
resistenza
Viadotto S. Antuono.
caratteristica
rilevare il valore della
del calcestruzzo
locale con
una buona approssimazione (l’errore medio stimato
rispetto ad una equivalente prova di schiacciamento è
Metodologia d’indagine
variabile fra il 5%-10%)
Allo scopo di valutare lo stato delle varie opere sono
PROVE DI ESTRAZIONE DI TASSELLI (Pull-Out)
state adoperate più metodologie di controllo di tipo non
La
distruttivo.
compressione
L’Indagine sui calcestruzzi è stata effettuata in modo da
valutare mediante la prova di "Pull-Out" che consiste nel
valutare:
rilevare la forza necessaria all'estrazione di uno stelo di
- lo stato del calcestruzzo con determinazione dei valori
acciaio
determinazione
locale
inserito
del
valore
del
all'interno
di
preventivamente nel calcestruzzo
(omogeneità dei valori);
questo tramite espansione.
zone controllate,
di eventuali
resistenze
calcestruzzo
locali della resistenza meccanica a compressione
- l'estensione, sia in superficie che in profondità, per le
delle
un
si
a
possono
foro
eseguito
e reso solidale a
PROVE DI CARBONATAZIONE (Colorimetriche)
degradazioni del
La determinazione dello stato di carbonatazione del
calcestruzzo (profondità di degradazioni superficiali);
calcestruzzo
superficiale
si
effettua
mediante
- lo stato di carbonatazione dei calcestruzzi.
microdemolizione localizzata del calcestruzzo e con
- l'andamento della maglia delle armature e la sezione
l’uso della fenoftaleina in soluzione si può valutare il PH
ferri.
del calcestruzzo e quindi la presenza o meno di uno
Metodologie di controllo impiegate
strato di aggressione ossidativa per le armature.
SONREB (ultrasuoni + durezza superficiale).
INDIVIDUAZIONE DELLA POSIZIONE DELLE BARRA
Sono state indagate per le strutture in calcestruzzo zone
D’ARMATURA (prove elettromagnetiche)
superficiali e profonde mediante onde ultrasoniche con la
Determinazione della geometria e della posizione dei
determinazione della velocità di propagazione di impulsi
ferri di armatura
ultrasonici emessi da una
Metodo
sonda emittente posta a
elettromagnetico.
Misurazione
a
mezzo
contatto con la superficie della struttura in calcestruzzo e
pacometro transistorizzato a induttanza magnetica per la
captati da una sonda ricevente posta a distanza nota
rilevazione nella struttura in c.a. dei ferri d'armatura. Le
dalla sonda emittente. Le misurazioni ultrasoniche sono
apparecchiature
state effettuate in conformità alle norme UNI 9524 e B.S.
determinazione di materiali ferromagnetici localizzano in
1881. Successivamente sulle zone dove si sono eseguite
modo preciso la posizione delle barre d'armatura; non
le
misure
ultrasoniche
si
sono
effettuate
elettromagnetiche
usate
per
la
prove
possono essere usati quando le barre sono molto vicine
sclerometriche per la determinazione del valore della
tra loro (zone fortemente armate o locali doppie posizioni
durezza superficiale del
di armatura), a causa dei fenomeni d'interferenza che si
calcestruzzo mediante prova
2
•
creano nel campo magnetico. La determinazione dello
spessore della
barra e della sua
profondità dalla
barre di taratura per il controllo dei fondi scala
del
superficie del getto sono variabili tra loro dipendenti; a
tempo
di
transizione
degli
impulsi
ultrasonici.
causa di ciò è praticamente impossibile poter conoscere
con certezza la dimensione del ferro rilevato non
conoscendo la profondità a cui si trova la barra. Sarà
quindi necessario effettuare di tanto in tanto dei saggi di
prova per determinare una delle due variabili.
Strumentazione
PROVE ULTRASONICHE
Apparecchiatura ad ultrasuoni tipo C.M.E. US 02/84,
conforme alle raccomandazioni Europee del R.I.L.E.M.
(Reunion Internationale des Laboratoires d'Essais et de
Recherches sur les Materiaux et les Construction
Annales
de
l'Institut Tecnique du Batiment e
Strumentazione ad ultrasuoni
-
des
PROVE SCLEROMETRICHE
Travaux Publics) ed alle U.N.I. 9524; composta da:
•
generatore di impulsi ultrasonici ad
alta
tensione (1000 volt) per il pilotaggio della
•
sclerometro tipo "Schmidt" mod. N;
•
incudine di taratura per sclerometro.
sonda trasmittente le onde microsismiche. La
frequenza
di
ripetizione
dell'impulso
d'eccitazione è variabile fra 10 - 150 Hz;
•
sezione amplificatrice in tre stadi con banda
passante variabile fra 5Hz e 200 Hz con
guadagno totale di 120 dB e sensibilità di 10
microvolt p.p. e sezione filtri asserviti;
•
misura automatica e manuale del tempo di
propagazione
dell'onda
longitudinale
di
Sclerometro ed incudine di taratura
pressione, effettuata fra istante di trigger
(emissione dell'onda microsismica) e lo stop
PROVE DI PULL-OUT
conteggio (istante di ricezione del primo
fronte d'onda sonica); visualizzazione del
Pull-Out o apparecchiatura per la estrazione di
tempo di propagazione con risoluzione di 0,1
tasselli composta da:
•
trapano con testa snodabile,
cifre;
•
percussore per l'espansione del tassello,
possibilità di impostare l'idoneo livello di
•
tassello M10 T.C.P.,
soglia sul segnale di input per lo stop
•
pompa
microsecondi su
•
display digitale a cinque
conteggio;
idraulica
Enerpac
con
tubo
di
collegamento idraulico,
•
soppressore ed inibitore di segnali spuri;
•
visualizzazione
in
tempo
reale
su
•
martinetto estrattore Enerpac,
•
manometro Enerpac a doppio indice.
oscilloscopio del segnale ricevuto alla sonda
ricevente, del punto di trigger e dello stop del
conteggio del tempo;
•
trasduttori
ricevente
di
vibrazione,
accordati,
trasmittente
con
e
frequenza
d'oscillazione di 40 KHz;
Strumentazione per l’esecuzione di prove di Pull-Out
3
PROVE ELETTROMAGNETICHE
stato adottato per tutti i dati e relativi risultati nelle altre
Profometer o apparecchiatura per la rilevazione
campagne d’indagine; a titolo di esempio riportiamo di
elettromagnetica delle barre d'armatura composta da:
seguito alcune di queste tabelle:
•
centralina di misura,
•
sonda puntiforme,
Spalla lato RC
•
sonda direzionale,
MISURE OMEOSUPERFICIALI ZONA 1
•
calibro meccanico per la determinazione del
P
diametro delle barre.
•
1
2
3
4
5
6
trapano con testa snodabile.
l
cm
t
µsec
10,0 25,0
20,0 49,0
30,0 76,0
40,0 92,0
50,0 116,0
60,0 136,0
Medie
Vl indice di rimbalzo
m/s
4000
4082
3947
4348
4310
4412
48
49
52
48
49
52
49
51
50
49
47
48
media
n
50
50
48
50
50
48
4183
Ed
Kg/cm2
Est
Kg/cm2
Rs
Kg/cm 2
49
50
50
49
49
49
326
340
318
386
379
397
274
285
267
324
318
334
415
450
412
515
499
540
49
358
300
472
Est
Kg/cm2
Rs
Kg/cm 2
Spalla lato RC
MISURE OMEOSUPERFICIALI ZONA 2
P
1
2
3
4
5
6
l
cm
t
µsec
10,0 23,0
20,0 45,0
30,0 83,0
40,0 113,0
50,0 127,0
60,0 141,0
Medie
Vl indice di rimbalzo
m/s
4348
4444
3614
3540
3937
4255
48
49
50
48
49
52
49
50
50
49
50
50
media
n
50
50
48
50
50
48
4023
Ed
Kg/cm2
49
50
49
49
50
50
386
403
267
256
316
369
324
338
224
215
266
310
515
556
322
302
406
501
49
333
279
434
Est
Kg/cm2
Rs
Kg/cm 2
Trave 1 appoggio spalla (da spalla RC a pila 1)
MISURE OBBLIQUE ZONA 3
Strumentazione per il rilievo elettromagnetico
P
1
2
3
4
5
PROVE COLORIMETRICHE
•
Soluzione idroalcolica di fenoftaleina al 1%,
•
Acqua distillata
•
Spruzzatore
•
Macchina fotografica
l
cm
28,3
28,3
28,3
28,3
28,3
t
µsec
61,0
63,0
59,0
64,0
65,0
Medie
Vl indice di rimbalzo
m/s
4637
4490
4794
4419
4351
41
42
46
44
44
42
43
45
42
48
media
n
44
46
42
48
40
Ed
Kg/cm2
42
44
44
45
44
439
411
469
398
386
368
345
394
335
324
496
477
577
472
444
44
421
353
493
ZONA
Vl
m/s
Scler
n
4538
Con il seguente quadro riassuntivo:
RISULTATI DELLE INDAGINI ESEGUITE
Risultati dell’indagine ultrasonica
I° Campagna d’indagine opere indagate
1
Spalla lato RC
1
4183
49
472
2
Spalla lato RC
2
4023
49
434
4103
49
453
4538
44
493
-
Semiviadotto ad archi ciechi (opera 14).
-
Viadotto Castelluccio I°.
3
Trave 1 appoggio spalla (da spalla RC a pila 1)
-
Viadotto Castelluccio II°.
4
Trave 1 mezzeria (da spalla RC a pila 1)
5
Trave 1 mezzeria (da spalla RC a pila 1)
6
Trave 1 appoggio pila 1 (da spalla RC a pila 1)
-
Viadotto Castelluccio III°.
-
Viadotto Valle Cupa.
VALORI MEDI
VALORI MEDI
In una tabella riassuntiva sono riportati i dati analizzati
della resistenza sperimentale (Rs) con associato il valore
di resistenza sperimentale corretto (Rs.corr.) tenendo
conto del coefficiente di correzione (Ct) da apportare in
funzione della tipologia del calcestruzzo.
Considerando
singolarmente
le
prove
ultrasoniche
possiamo definire la qualità dei calcestruzzi in funzione
delle velocità di propagazione delle onde microsismiche
all'interno della struttura.
I dati di cantiere sono stati tabulati ed i risultati riassunti
in altrettante tabelle consuntive; il medesimo schema è
4
Rs
2
Kg/cm
3
4
4 bis
7
4654
46
557
4052
47
403
4154
49
456
4350
47
477
Per analizzare i risultati ottenuti dalle prove ultrasoniche,
valori più che ottimi anche
considerando l’epoca di
in generale, si possono suddividere i calcestruzzi, in
costruzione dell’opera controllata (fine anni sessanta).
base ai valori di velocità di propagazione degli ultrasuoni,
nelle seguenti categorie:
IV° Campagna d’indagine
-
QUALITA’
ECCELLENTE
BUONA
DISCUTIBILE
SCADENTE
Viadotto S. Antuono
VALORI MEDI DI
Anche per questa opera i calcestruzzi sono da
VELOCITA’ RILEVATI
considerare, in generale, come buoni, con valori di
4000 m/s < Velocità
velocità sopra i 4000 m/s; in alcune zone specialmente
rilevata > 4500 m/s
per le travi di bordo, si sono rilevati valori piuttosto bassi
3500 m/s < Velocità
a circa 2000 m/s, a causa dell’ammaloramento del
rilevata < 4000 m/s
materiale
3000 m/s < Velocità
meteoriche. I valori di resistenza sono conseguenti a tali
rilevata < 3500 m/s
variazioni. Complessivamente, considerando l’epoca di
2000 m/s < Velocità
costruzione l’opera si trova in buone condizioni.
causato
dalle
percolazioni
delle
acque
rilevata < 3000 m/s
MOLTO
Velocità rilevata < 2000
SCADENTE
m/s
ISPEZIONE SULLO STATO DEI TREFOLI E DELLE
GUAINE
L’ispezione si rende necessaria quando si è in presenza
di post tensione; la metodologia operativa degli anni
Da questa si possono notare come i valori di velocità,
sessanta e settanta prevedeva la tesatura dei cavi di
variabili tra i 3851 e 4141 m/s, portino a classificare i
calcestruzzi
delle
opere
controllate
acciaio armonico all’interno delle guaine e la sucessiva
come
iniezione con malta di cemento. Poiché molto spesso nei
sostanzialmente buoni, anche se tra le varie zone
capitolati non si poneva la giusta attenzione alla stabilità
indagate vi è una discreta diversità.
volumetrica delle malte ed alla necessità di prevenire il
Complessivamente le resistenze meccaniche rilevate
sperimentalmente
si
presentano
con
valori
fenomeno del “bleeding”, ci si è trovati spesso negli anni
medi
successivi in presenza di fenomeni di corrosione a carico
2
compresi tra i 206 e 295 Kg/cm , valori discreti
dei
considerando la vetustà delle opere controllate.
trefoli,
dovuti
al
totale
o
parziale
mancato
ricoprimento degli stessi. È quindi buona prassi, quando
si interviene in fase conservativa su strutture datate
Le indagini effettuate nelle altre campagne d’indagine
controllare lo stato dell’armatura di precompressione. La
hanno avuto, in generale, esiti pressoché analoghi,
strumentazione utilizzata è stata:
anche se in talune opere si sono registrati casi con valori
di resistenza piuttosto bassi.
II° Campagna d’indagine
-
Viadotto Carusi,
-
Viadotto Costagrande,
-
Viadotto Monaco
-
endoscopio a fibra ottica completo di illuminatore;
-
microfresa;
-
pacometro;
-
trapano demolitore.
L’opera più importante su cui è stata effettuata l’indagine
è il Viadotto Incoronata. Si tratta di un viadotto a cassone
monocellulare, costruito per conci in avanzamento, che
viene conservato come parte della nuova autostrada
III° Campagna
-
adeguata. Con il pacometro si è preliminamente
Viadotto Incoronata
individuata
Considerando la tabella soprariportata, i valori di velocità,
la
posizione
delle
guaine
metalliche
contenenti i trefoli, poi si è effettuato un foro sulla
tranne in alcuni casi isolati, sono ben sopra al valore di
struttura cementizia avvolgente la guaina e, con una
4000 m/s, il che induce a classificare i calcestruzzi
fresa, si è aperto un piccolo varco per potere rilevare con
dell’opera controllata come eccellenti; complessivamente
la
le resistenze meccaniche rilevate sperimentalmente si
sonda
endoscopica
lo
stato
dell’iniezione.
La
medesima operazione si è ripetuta in altri due punti,
2
presentano con valori medi generali pari a 427 Kg/cm ,
ciascuno a quattro metri di distanza, lungo l’asse della
5
Prova colorimetrica
Vista del Viadotto Incoronata
Le medesime ispezioni si sono eseguite per alcune travi
dei viadotti Monaco, Costagrande e Carusi che hanno
evidenziato
buone
condizioni
di
conservazione,
nonostante lo stato di carbonatazione fosse in talune
zone superiore ai 2 cm, in specie nelle travi di bordo
esposte all’azione degli agenti atmosferici.
Guaina metallica
RINGRAZIAMENTI
guaina e poi, insufflando aria compressa si è controllata
Un particolare ringraziamento per la preziosa assistenza
l’eventuale esistenza di vuoti fra la malta di iniezione ed il
ricevuta nel corso delle campagne di indagini descritte va
suo contenitore, cioè la stessa guaina. Sulla malta di
iniezione
sono
altresì
state
effettuate
alla Cooperativa Muratori e Cementisti CMC di Ravenna,
prove
contraente generale del 1° maxilotto, ed alla S.G.A.I. srl,
colorimetriche. I fori di indagine sono poi stati richiusi con
progettista esecutivo delle opere.
malte autolivellanti a stabilità volumetrica. L’ispezione sul
viadotto Incoronata ha riguardato il trefolo accessibile
BIBLIOGRAFIA/REFERENCES
posto all’intradosso in mezzeria degli otto cassoni laterali
-
del ponte. I risultati sono in parte riportati nelle tabelle
MAIELLARO N., Prove non Distruttive in Edilizia:
Prove
sottostanti; solo in un caso si è rilevato che, per alcuni
sclerometriche
ed
ultrasoniche
sui
calcestruzzi, CNR-IRIS, Vol.I, Quaderno n°12;
metri, una guaina risultava non completamente iniettata,
-
ma ciononostante l’acciaio armonico manteneva l’intera
MALHOTRA V.M., CARINO N.J., CRC Handbook on
Nondestructive Testing of Concrete, CRC Press,
sezione nominale e presentava solo trascurabili tracce di
1991;
ossidazione.
-
MAIELLARO N., Controllo del cemento armato
danneggiato da incendio con il metodo Sonreb,
L’industria italiana del cemento, 11, 1997;
ZONA RILIEVO
1
Trave 1 mezzeria (da spalla RC a pila 1)
4
Guaina a circa 7 cm dalla superficieben iniettata
trefoli in ottimo stato di conservazione
2
Trave 2 mezzeria (da pila 1 a pila 2)
9
Guaina a circa 8 cm dalla superficieben iniettata
trefoli in ottimo stato di conservazione
3
Trave 3 mezzeria (da pila 2 a pila 3)
14
Guaina a circa 5 cm dalla superficieben iniettata
trefoli in ottimo stato di conservazione
4
Trave 4 mezzeria ( da pila 3 a pila 4)
37
Guaina a circa 5 cm dalla superficieben iniettata
trefoli in ottimo stato di conservazione
5
Trave 8 mezzeria (da pila 7 a pila 8)
37
Guaina a circa 5 cm dalla superficieben iniettata
trefoli in ottimo stato di conservazione
6
Trave 9 mezzeria (da pila 8 a pila 9)
43
Guaina a circa 7 cm dalla superficie non iniettata
trefoli leggermenti ossidati
7
Trave 9 mezzeria (da pila 8 a pila 9)
ZONA 44 a 2m a dx dalla zona 43
44
Guaina a circa 7 cm dalla superficie non iniettata
trefoli leggermenti ossidati
8
Trave 9 mezzeria (da pila 8 a pila 9)
ZONA 45 a 4m a dx dalla zona 44
45
Guaina a circa 7 cm dalla superficie non iniettata
trefoli leggermenti ossidati
9
Trave 10 mezzeria (da pila 9 a pila 10)
50
Guaina a circa 4 cm dalla superficieben iniettata
trefoli leggermenti ossidati
10
Trave 11 mezz.(da pila 10 a spalla lato SA)
55
Guaina a circa 4 cm dalla superficieben iniettata
trefori leggermenti ossidati
-
GIOCHETTI R., LACQUANITI L., Controlli non
distruttivi di impalcati da ponte in calcestruzzo
armato, Nota Tecnica dell’Università degli Studi di
Ancona, Facoltà di Ingegneria Istituto di Scienza e
Tecnica delle Costruzioni, 1980;
-
6
Raccomandazione RILEM 43 CND.