Capitolo 1 : Introduzione

1.1 Introduzione

Negli ultimi anni da parte di numerosi enti e amministrazioni pubbliche, è fortemente cresciuta l’attenzione verso una corretta gestione delle infrastrutture sul controllo di qualità e sicurezza. Questo per far fronte, sia ad un avvenuto incremento del traffico, sia per una ricerca del miglioramento dei flussi.

Il monitoraggio ed il controllo dei ponti si avvale di diverse tecniche, più o meno invasive: • Ispezioni visive : ispezioni programmate nel tempo atte a verificare la presenza di

lesioni dallo studio delle quali, poter risalire alla causa delle stesse. • Prove locali non distruttive : che sono le seguenti :

• Endoscopia : L’endoscopio è uno strumento utilizzato per visionare

cavità altrimenti inaccessibili all’osservazione diretta. L’endoscopio, soprattutto nella versione a fibre ottiche, è uno strumento assai utile per effettuare una serie di verifiche nel corso di indagini non distruttive, in quanto con fori di diametro inferiore al centimetro, è possibile controllare ed ispezionare condutture, intercapedini, strutture nascoste, sezioni di murature, carotaggi.

• Termografia : Il termografo è uno strumento in grado di misurare a

distanza la temperatura dei corpi, senza alcun contatto fisico tra l’apparecchiatura di misura e la superficie investigata. La tecnica termografica si è dimostrata assai utile e flessibile nella diagnostica; essa può essere applicata con successo nelle seguenti indagini:

• rilievi sulla morfologia delle strutture nascoste: forme preesistenti, modifiche strutturali ed anomalie costruttive (ad esempio aperture tamponate), presenza di cavità;

• rilievi del degrado: stato fessurativo, rilievo dell’umidità, dispersioni termiche;

• controlli in fase di intervento: visualizzazione continua dei percorsi preferenziali del materiale iniettato in operazioni di consolidamento, ed immediata segnalazione del formarsi di sacche e di distacchi.

Figura 2.2 : Prova termografica.

• Martinetti piatti :La tecnica di prova dei martinetti piatti è stata messa a

punto dall'ISMES sul finire degli anni '70, prendendo spunto da simili metodologie, applicate per lo studio del comportamento meccanico degli ammassi rocciosi durante l'esecuzione di perforazioni in galleria. Il primo utilizzo in ambito strutturale è avvenuto durante la campagna di indagini condotta sul Palazzo della Ragione a Milano, nell'anno 1979. Da quella prima applicazione, la tecnica ha subito con il passare degli anni notevoli miglioramenti e sviluppi, cosicché oggi può essere considerata come una delle metodologie di indagine quantitativa delle caratteristiche meccaniche di murature in laterizio e pietra, più affidabili.

Figura 1.3 : Prova con martinetto piatto doppio su muratura lapidea.

• Prove soniche / ultrasoniche : Queste indagini consistono nel misurare

ed analizzare le caratteristiche di propagazione delle onde elastiche all’interno dei solidi murari. Il principale utilizzo del metodo consiste nella possibilità di estendere, mediante misure di confronto, le valutazioni ottenute con le prove di tipo statico – necessariamente limitate ad alcuni punti – ad un numero di punti assai maggiore e comunque sufficiente a definire le caratteristiche complessive della struttura, ricavando informazioni qualitative sulle variazioni delle caratteristiche elastiche. Un secondo utilizzo consiste nel valutare l’incremento di densità delle muratura durante un intervento di consolidamento, potendo quindi formulare un giudizio sulla riuscita o meno dello stesso. Un ultimo utilizzo – seppure molto controverso - è legato alla stima della resistenza a compressione delle murature.

• Indagini sclerometriche : Scopo della prova è la valutazione della

resistenza locale e della qualità superficiale delle murature e del cls. Tali indagini forniscono l’indice di durezza della superficie, che risulta essere indicativo del degrado superficiale e della bontà del legame tra i conci e la malta o del cls. Si utilizza quindi l’indagine sclerometrica per procedere velocemente alla mappatura delle zone di distacco tra i materiali, e nei paramenti a sacco, per verificare l’unione tra muratura esterna e riempimento, o per stimare – tramite la curva di taratura dello strumento – la resistenza del calcestruzzo.

Figura 1.5 : Prova con sclerometro su parete in c.a.

• Prove di pull-out : La prova consiste nel inserire un tassello meccanico

Fisher all’interno del getto in c.a. e nell’estrarlo grazie all’utilizzo di un opportuno martinetto, ed è eseguita secondo quanto previsto dalla norma UNI 10157 / 92 “Calcestruzzo indurito - Determinazione della forza di estrazione mediante inserti post inseriti ad espansione geometrica e forzata”. Sul calcestruzzo da indagare - previa pulizia con pietra pomice della zona interessata dalla prova - vengono fatti dei fori con il trapano in cui vengono inseriti i tasselli meccanici della lunghezza di 45 mm; questi vengono quindi collegati ad un martinetto particolare, e mediante una pompa manuale ad olio, vengono “strappati” dal getto di calcestruzzo. Per ogni punto di indagine si eseguono solitamente dalle tre alle cinque prove, i cui valori vengono poi mediati. Dal valore della pressione di estrazione - mediante l’utilizzo di tabelle sperimentali - si risale alla stima della resistenza del calcestruzzo.

Figura 1.6 : Prova di pull-out.

• Indagini pacometriche : Il pacometro è uno strumento che grazie alla generazione di un campo magnetico, riesce ad individuare la presenza di barre d’armatura all’interno dei getti di calcestruzzo, senza necessitare di delicate demolizioni, ed è utilizzato quindi per accertare e/o verificare la presenza delle barre nei getti in c.a.. E’ costituito da una centralina portatile e da una sonda che viene appoggiata e fatta scorrere sul manufatto. La presenza e la stima della distanza della barra dalla sonda, è letta sul display dello strumento.

• Prove semidistruttive : L’approccio più semplice a disposizione del progettista per risolvere il problema della caratterizzazione dei materiali, è costituito dall’esecuzione di prove meccaniche di tipo distruttivo, eseguite su campioni prelevati dalla struttura il più possibile indisturbati generalmente ottenuti attraverso carotaggi. Le prove di laboratorio usualmente effettuate sui provini cilindrici ottenuti per mezzo di carotatrici, e perciò di dimensioni così piccole da consentire di solito solo la determinazione delle proprietà meccaniche dei materiali costituenti il cls, sono :

• prova di resistenza a compressione assiale (rispetto all’asse del provino cilindrico, che a seconda della direzione di carotaggio – orizzontale, verticale o inclinata – può non coincidere con l’asse di sollecitazione della muratura in opera);

• prova di resistenza a trazione indiretta (brasiliana); • prova di trazione diretta;

• prove di qualificazione fisica del materiale (peso specifico apparente e reale, permeabilità, ecc.).

• Monitoraggio dinamico ed identificazione : La sperimentazione dinamica è una metodologia diagnostica applicata e comprovata in diversi settori dell’ingegneria. Questa tecnica è stata sviluppata inizialmente nelle infrastrutture per la ricerca petrolifera e nelle costruzioni aeronautiche, successivamente applicata in campo meccanico ed infine utilizzata anche nell’ambito delle costruzioni civili.

Nel caso specifico dei monitoraggio di ponti è richiesta l’esecuzione di prove sperimentali capaci di rilevare il comportamento meccanico delle strutture e allo stesso tempo di non interferire con il normale esercizio della rete stradale, permettendo così di sorvegliare nel tempo le strutture senza penalizzare la funzionalità delle opere. In questo contesto le prove di tipo dinamico sono molto efficienti perché, oltre ad essere delle tecniche non invasive, caratterizzano il comportamento globale delle strutture, consentendo inoltre di analizzare la risposta strutturale di quelle zone poco accessibili dell’opera.

Per la valutazione dello stato di salute di un’opera esistente, le analisi devono prendere in considerazione i diversi aspetti che determinano l’attuale comportamento della struttura,

parametri che ne influenzano il comportamento. In questo contesto la sperimentazione dinamica è una tecnica di indagine molto efficace, esauriente e preferibile rispetto a prove di carico statiche, infatti permettono di ottenere un numero di informazioni diverse rispetto alle classiche prove di tipo statico: dall’analisi della risposta dinamica di una struttura si possono determinare i parametri modali (frequenze, smorzamenti e forme modali) che dipendono dalle sole caratteristiche meccaniche di massa, rigidezza e smorzamento della struttura, mentre dalle prove di tipo statico si ha una minor ricchezza di informazioni. Nella seguente figura 1.1 è mostrata la differenza dei risultati ottenibili dalle prove statiche e dalle prove dinamiche: da una prova statica si ottiene une deformata per ogni condizione di carico , mentre da un monitoraggio dinamico , per una stessa condizione di carico si ottengono più deformate modali e quindi più equazioni attraverso le quali è possibile evincere una maggiore quantità di dati.

Figura 1.8 : Confronto tra prove statiche e prove dinamiche

Il monitoraggio dinamico può essere applicato alle strutture per perseguire diversi risultati come il controllo in corso di costruzione, il collaudo, la valutazione dello stato di

conservazione ed inoltre permettono la realizzazione di un vero e proprio controllo dello “stato di salute” nel tempo e quindi la possibilità di programmare interventi di manutenzione e/o riparazione. Inoltre, una corretta applicazione dell’analisi sperimentale dinamica fornisce informazioni utili nei processi di sviluppo e aggiornamento di modelli teorici in grado di riprodurre il reale comportamento della struttura. (Model Updating).

Figura 1.9 : Procedura di aggiornamento di un modello teorico.

Un modello teorico aggiornato sulla base dei risultati sperimentali può essere utilizzato per eseguire analisi e verifiche con “carichi da normativa” delle caratteristiche meccaniche dei materiali attraverso l’analisi delle correzioni introdotte sul modello originario. Tale modello può così diventare un valido strumento di progettazione qualora si voglia valutare l’effetto di modifiche strutturali o variazioni delle azioni sollecitanti. Inoltre, il modello può essere utilizzato per verificare l’effettivo stato di conservazione delle costruzioni esistenti, valutandone la potenziale vita residua, al fine di minimizzare i costi, sia in termini di vite umane, dovuti a crolli e disastri, che puramente economici, a causa di interventi di manutenzione e/o di riparazione.

1.2 Scopo della tesi

Nella presente tesi è stato sviluppato uno studio sulla Passerella di Turrite Cava situata fra i comuni di Gallicano e Coreglia Antelminelli e costruita nel secondo dopoguerra. Collega Pian di Coreglia alla via Lodovica principale arteria della media valle.

Figura 1.10 : Passerella di Turrite Cava

Negli ultimi decenni il tessuto industriale della media valle e della Garfagnana ha incrementato notevolmente la propria produzione e di conseguenza è aumentato notevolmente il traffico di mezzi pesanti che percorrono la suddetta strada. E’ dunque sorto il problema di individuare possibili soluzioni che consentissero lo snellire e velocizzare i collegamenti fra i siti industriali e le principali reti di connessione. Fra le varie ipotesi formulate, la più recente è quella denominata “Lucca-Modena” in cui il traffico di lunga e nuova percorrenza verso la Val Padana avrebbe percorso il nuovo asse previsto per oltre il 60% in galleria mentre avrebbe lasciato la via ordinaria per i collegamenti di breve percorrenza all’interno della valle. Mentre resta tuttora aperto il dibattito sul collegamento della Lucchesia con la Valle Padana è stato accantonato il progetto denominato “Lotto Zero” , che di fatto avrebbe potuto costituire il primo lotto della Lucca-Modena. In attesa di nuovi sviluppi si è dunque reso necessario

l’adeguamento delle infrastrutture già esistenti come quella oggetto di questa tesi, atte a collegare frazioni e paesi alla Via Lodovica.

Figura 1.11 : Collegamenti : via Lodovica (blu )e tracciato della Lucca-Modena (magenta).

I principali obbiettivi della presente tesi possono essere individuati nella valutazione della sicurezza strutturale della Passerella di Turrite Cava mediante l’analisi sperimentale dinamica, lo sviluppo e la calibrazione di idonei modelli strutturali.

Attraverso questa metodologia è stato possibile determinare l’inadeguatezza della struttura nei confronti dei livelli di traffico e quindi di carico , previsti .

Conseguentemente è stata progettata ed eseguita la demolizione della struttura attraverso l’utilizzo di esplosivi , non prima di aver valutato se la tecnica appena menzionata era o meno la migliore per il caso in esame.

1.3 Organizzazione della tesi

La presente tesi è stata sviluppata in sei capitoli compreso il presente, articolati come segue :

¾ Capitolo 1

Nel primo capitolo sono citate alcune forme di indagine e

sommariamente descritte. Sono inoltre riportate le motivazioni che hanno spinto ad effettuare gli studi oggetto della tesi.

¾ Capitolo 2

Nel secondo capitolo è esposto il caso studiato attraverso un’analisi

storica, il rilievo eseguito e una descrizione della struttura.

¾ Capitolo 3

Nel terzo capitolo, vengono richiamate le basi teoriche delle tecniche

di identificazione modale gli aspetti principali dell’analisi dinamica sperimentale. Vengono poi esposti i principali risultati dell’identificazione modale sia a livello locale che a livello globale.

¾ Capitolo 4

Nel quarto capitolo viene illustrato lo sviluppo del modello agli

elementi finiti della struttura. E’ riportato il confronto con i dati sperimentali e successivamente sono riportati i risultati dell’ analisi strutturale effettuata con i carichi previsti dalla normativa vigente.

¾ Capitolo 5

Nel quinto capitolo sono stati confrontati i vari tipi di demolizione per

giungere alla fine alla scelta della metodologia migliore sotto l’aspetto sia della sicurezza che di quello economico. E’ stata quindi progettata la demolizione e sono qui riportate le varie problematiche e le relative soluzioni. Sono inoltre riportate considerazioni post-demolizione.

Bibliografia

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[4] F. Martinezy Cabrera, C. Gentile e G. Malerba, Ponti e viadotti : concezione, progetto,

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