Il calcestruzzo armato precompresso a cavi post-tesi: verifica statica strutturale di un impalcato tipo

Most of the bridges with post-tensioned prestressed cable-stayed beams were built between 1955 and 1980. As such, these structures are at the end of their service life and may suffer unexpected collapses. The main cause of such collapses is identified as the corrosion of the prestressing cables, which occurs without showing obvious surface imperfections. Their criticality is related to the fact that through conventional and visual investigations it is not possible to provide the actual conditions of degradation. It is fundamental, then, to analyze the constructions in our territory following the indications of the "Guidelines for risk classification and management, safety assessment and monitoring of existing bridges" released by the Ministry of Infrastructure and Transport (April 2020). In this dissertation, after introducing post-tensioned prestressed cable-stressed concrete and its main defects, the Guidelines and regulatory developments for bridge design are analyzed. Attention is brought to the gradual increase in traffic loads faced by the structures, as well as their advanced age and various signs of deterioration. Then, are described the main special investigations that need to be carried out on bridges, to achieve a good level of knowledge of the state of conservation, the materials used and the actual geometry of the bars. After that, the static structural analysis of a bridge’s deck is carried out, with post-tensioned prestressed concrete cable-stayed beams, representative of the construction technologies of the 1960s and designed with the respective regulations of the time. The verification of each structural element is drawn up first in the intact condition and then, in the deteriorated condition. In particular, the damage found is the rupture of some wires that constitute the prestressing cables. Finally, the verifications were re-drafted assuming that the special investigations on the structure have been carried out, this results in the achievement of a high level of knowledge and therefore reduced safety factors.

La maggior parte dei ponti con travi precompresse a cavi post-tesi è stata costruita tra il 1955 e il 1980. Queste strutture sono pertanto al termine della loro vita utile e potrebbero subire collassi imprevisti. La principale causa di tali collassi è individuata nella corrosione dei cavi da precompressione, che avviene senza mostrare evidenti imperfezioni in superficie. La loro criticità è, infatti, legata al fatto che tramite le indagini convenzionali e visive non è possibile fornire le effettive condizioni di degrado. È fondamentale, allora, analizzare le opere presenti sul nostro territorio seguendo le indicazioni delle “Linee guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio dei ponti esistenti” emanate dal Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (aprile 2020). Nel presente elaborato, dopo aver introdotto il calcestruzzo armato precompresso a cavi post-tesi e i suoi principali difetti, sono analizzate le Linee Guida e l’evoluzione normativa per la progettazione dei ponti. In particolare, si porta all’attenzione il graduale aumento dei carichi da traffico a cui le opere devono far fronte, oltre che alla loro avanzata età e ai vari segni di degrado. Successivamente sono descritte le principali indagini speciali che devono essere svolte sul ponte al fine di raggiungere un buon livello di conoscenza dello stato di conservazione, dei materiali utilizzati e dell’effettiva geometria dei ferri. Dopodiché è svolta l’analisi strutturale statica di un impalcato tipo, con travi in calcestruzzo armato precompresso a cavi post-tesi, costruito con tecnologie tipiche degli anni 60 del secolo scorso e progettato con la rispettiva normativa dell’epoca. La verifica di ciascun elemento strutturale è redatta prima in condizione integra e poi, in condizione ammalorata. In particolare, il danno riscontrato è la rottura di alcuni fili che costituiscono i cavi da precompressione. Infine, sono state nuovamente elaborate le verifiche ipotizzando di aver effettuato le indagini speciali sull’opera, ciò comporta il raggiungimento di un elevato livello di conoscenza e dunque di fattori di sicurezza ridotti.