Impalcati da ponte in struttura mista acciaio-calcestruzzo: progettazione strutturale di un caso studio, vantaggi e soluzioni innovative

Most Italian bridges were constructed with concrete before 1980. As a result, these structures are nearing the end of their service life and are deteriorating, which increases the risk of sudden collapses. Key factors accelerating this degradation include environmental conditions, increased traffic loads, construction flaws, and insufficient maintenance. To identify deteriorated structures and plan interventions to restore safety conditions, the Ministry of Infrastructure and Transport issued the “Guidelines for Classification and Risk Management, Safety Assessment, and Monitoring of Existing Bridges” in April 2020. This thesis examines the potential for replacing deteriorated concrete bridge decks with steel ones. Such a solution would improve the seismic resilience of the infrastructure, allow for the retention of existing substructures, facilitate steel recycling within a circular economy framework, and take advantage of the plastic properties of steel to prevent collapse and provide early warning signs. The degradation mechanisms affecting steel structures, the precautions to consider during the design phase and the methodologies for welding inspection are subsequently discussed. Load analysis and structural verification are conducted for a typical composite steel-concrete deck. Finally, additional slab verifications are carried out, proposing the use of fiber reinforced concrete to eliminate the need for supplementary shear reinforcement, reduce slab thickness and flexural reinfocement and enhance durability.

La maggior parte dei ponti italiani è stata realizzata in calcestruzzo prima del 1980. Le strutture si trovano quindi al termine della loro vita utile e risultano degradate, aumentando il rischio di crolli improvvisi. Tra i fattori che concorrono a velocizzare il degrado distinguiamo le condizioni atmosferiche, il crescente carico dovuto al traffico, la non corretta costruzione e l’insufficiente manutenzione. Al fine di censire le opere ammalorate e programmare gli interventi atti a ripristinare le condizioni di sicurezza, il Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti ha emanato, nell’aprile 2020, le “Linee guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio dei ponti esistenti”. Nel presente elaborato si approfondisce la possibilità di sostituire gli impalcati ammalorati in calcestruzzo con impalcati in carpenteria metallica. Questa soluzione permetterebbe di migliorare il comportamento sismico dell’infrastruttura, di mantenere le sottostrutture esistenti, di favorire il riciclo dell’acciaio in un’ottica di economia circolare e di sfruttare le caratteristiche plastiche dell’acciaio per evitare crolli e per fornire chiari segnali premonitori. Successivamente, vengono illustrati i meccanismi di degrado che interessano le strutture metalliche, gli accorgimenti a cui prestare attenzione in fase progettuale e le metodologie di controllo delle saldature. Viene effettuata l’analisi dei carichi e la verifica degli elementi strutturali di un impalcato tipo in struttura mista acciaio-calcestruzzo. Infine, sono nuovamente replicate le verifiche della soletta, prevedendo l’impiego del calcestruzzo fibrorinforzato per eliminare l’armatura integrativa necessaria a taglio, ridurre lo spessore del getto e l’armatura a flessione e garantire una migliore durabilità.