LA RIQUALIFICAZIONE DI PONTI E VIADOTTI - MITIGAZIONE DEL RISCHIO SISMICO: FOCUS RETI, INFRASTRUTTURE E INDUSTRIE - RemTech Expo
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MITIGAZIONE DEL RISCHIO SISMICO: FOCUS RETI,
INFRASTRUTTURE E INDUSTRIE
ING. GIORGIO GIACOMIN
LA RIQUALIFICAZIONE DI PONTI E VIADOTTI
21 settembre
RemTech Expo 2018 (19, 20, 21 Settembre) FerraraFiere
www.remtechexpo.com
G&P intech l’azienda G&P intech rappresenta, grazie al proprio know-how e a partnership internazionali, una importante realtà tecnologica di riferimento nell’ingegneria strutturale e nell’architettura. G&P intech opera con trentennale esperienza nel mercato delle tecnologie speciali applicate alle nuove costruzioni, al recupero edilizio-monumentale e alle infrastrutture offrendo un servizio tecnologico completo. G&P intech è partner ufficiale delle multinazionali statunitense RPM e HIRUN ENG..
G&P intech nel rinforzo strutturale Attività svolta nell’ambito degli FRP-FRCM : 1. Consulenza di ingegneria strutturale per i rinforzi in FRP- FRCM in assistenza alla progettazione e alla posa in opera con softwares dedicati. 2. Produzione e vendita di: - lamelle CFK pultruse in carbonio - tessuti in fibra di carbonio - tessuti e reti in fibra di vetro AR, carbonio, basalto - tessuti in acciaio UHTSS galvanizzato ed inox - adesivi strutturali e malte a resistenza Produzione secondo standard di qualità ISO 9001. 3. Formazione permanente per Enti/tecnici/imprese
FIBRE E TESSUTI
Carbonio
C-SHEET –CTB- Q
Unid.-Bid.-Quad.
LAMELLE CFK
BARRE
BFK-CFK
CONNETTORI BARRE
AFIX-CFIX- FIOCCATE
SFIX AFIX BC
RINFORZO ED ADEGUAMENTO SISMICO DI PONTI E
VIADOTTI CON TECNOLOGIA FRP SYSTEM
RINFORZO VIADOTTI A14 E TANGENZIALE DI BOLOGNA
RINFORZO E ADEGUAMENTO PONTE SUL PIAVE
RINFORZO E ADEGUAMENTO PONTE SUL RABBI
RINFORZO PONTE SUL BACCHIGLIONE
RINFORZO PONTE SAN GIULIANO – MESTRE
Viadotto BATTIFERRO – NAVILE A 14 - Tangenziale di Bologna
Viadotto BATTIFERRO – NAVILE
A 14 - Tangenziale di Bologna
Schemi progettuali dell’intervento per le travi principali e i traversi
PROGETTO RINFORZO TRAVI PRINCIPALI
PROGETTO RINFORZO TRAVERSI
Viadotto BATTIFERRO – NAVILE
A 14 - Tangenziale di Bologna
Fasi applicative della tecnologia delle pretensione delle lamelle CFK
STESURA DEL PRIMER
ALL’INTRADOSSO DELLA TRAVE
STESURA DELL’ADESIVO NELLA
ZONA DI APPLICAZIONE DELLE
PIASTRE DI ANCORAGGIO
Viadotto BATTIFERRO – NAVILE
A 14 - Tangenziale di Bologna
LA LAMELLA CFK PRONTA PER
ESSERE APPLICATA
ALL’INTRADOSSO DELLA TRAVE
INCOLLAGGIO DELLA LAMELLA CFK
PER L’INTERA LUNGHEZZA DELLA
TRAVE
Viadotto BATTIFERRO – NAVILE
A 14 - Tangenziale di Bologna
POSIZIONAMENTO DELLA PIASTRA
DAL LATO MARTINETTO
IL MARTINETTO IN POSIZIONE CON LE
PIASTRE A CUNEO PRONTO PER LA
FASE DI MESSA IN TIROViadotto BATTIFERRO – NAVILE
A 14 - Tangenziale di Bologna
INIZIO DELLA FASE DI TESATURA
DELLA LAMELLA CFK
COMPLETAMENTO DELLA FASE DI
TESATURA DELLA LAMELLA CFK
ALLO 0,6% DI ALLUNGAMENTOViadotto BATTIFERRO – NAVILE
A 14 - Tangenziale di Bologna
VISTA DELLA TESTA DI UNA TRAVE
CON LE 3 LAMELLE CFK APPLICATE
VISTA DI DUE TRAVI IN LAVORAZIONEViadotto BATTIFERRO – NAVILE
A 14 - Tangenziale di Bologna
VISTA TRAVERSIAUTOSTRADE PER L’ITALIA - ALLARGAMENTO 3° CORSIA A 14
CATTOLICA-FANO Rinforzo travi ed impalcato di 30 viadotti con
tecnologia in carbonio FRP SYSTEMPONTE SUL PIAVE S.P. 42 VENEZIA
VISTA DEL PONTE PRIMA
DELL’INTERVENTO
SEZIONE
LONGITUDINALE
DEL PONTEPONTE SUL PIAVE S.P. 42 VENEZIA
RINFORZO DEI TRAVERSI
CON FIBRA AD ALTO
MODULO
VISTA DEL
MODELLO DI
CALCOLOPONTE SUL PIAVE S.P. 42 VENEZIA
RINFORZO
DELL’IMPALCATO CON
LAMELLE CFKPONTE SUL PIAVE S.P. 42 VENEZIA
VISTA GENERALE
DEL PONTE
RINFORZO
DELL’INTRADOSSO
DELL’IMPALCATO CON
LAMELLE CFKPONTE SUL PIAVE S.P. 42 VENEZIA
VISTA DEI TRAVERSI CON
IL RINFORZO
RINFORZO DEL
TRAVERSO CON
FIBRA AD ALTO
MODULOPONTE SUL FIUME RABBI - FORLI’
PONTE SUL FIUME RABBI - FORLI’ SCHEMA DI RINFORZO DELLE TRAVI PRINCIPALI CON LAMELLE CFK E FIBRA AD ALTO MODULO – SEZIONE E VISTA DA INTRADOSSO
PONTE SUL FIUME RABBI - FORLI’
FASI DI APPLICAZIONI DELLE
LAMELLE CFK ALL’INTRADOSSO
DELLE TRAVI PRINCIPALI
VISTA DI UNA CAMPATA CON LE
LAMELLE CFK APPLICATE
ALL’INTRADOSSO DELLE TRAVI E LA
FIBRA IN PROSSIMITA’
DELL’APPOGGIOPONTE SUL FIUME RABBI - FORLI’
SCHEMA DI RINFORZO DEI TRAVERSI DI
CAMPATA E DETTAGLIO
DELL’APPLICAZIONE DELLE LAMELLE
CFK SULLE TRAVI E DELLE FIBRE SUI
TRAVERSIPONTE SUL BACCHIGLIONE (VI)
PONTE SUL BACCHIGLIONE (VI)
PONTE SUL BACCHIGLIONE (VI)
PONTE SUL BACCHIGLIONE (VI) Il manufatto è stato modellato mediante elementi solidi ad 8 nodi in modo tale da essere sicuri di tenere nella giusta considerazione il profilo ad arco ribassato e l’effetto di irrigidimento dei cordoli posti nella prima e terza campata in chiave ed ai terzi della luce in quella centrale. Punti chiave per la creazione del modello di calcolo Per la modellazione si sono resi necessari: 13510 nodi 7944 elementi solidi a 8 nodi
PONTE SUL BACCHIGLIONE (VI)
PONTE SUL BACCHIGLIONE (VI)
PONTE SUL BACCHIGLIONE (VI)
PONTE SUL BACCHIGLIONE (VI)
PONTE SUL BACCHIGLIONE (VI)
PONTE SUL BACCHIGLIONE (VI)
PONTE SUL BACCHIGLIONE (VI)
PONTE-CAVALCAFERROVIA SAN GIULIANO- MESTRE
PONTE-CAVALCAFERROVIA SAN GIULIANO- MESTRE
RINFORZO GALLERIE IN A1 BARBERINO E IMPRUNETA Rinforzo con tessuto Steel Net G200 e malte Concrete Rock V2
SPERIMENTAZIONE UNIVERSITARIA PRESSO LAB.
INGEGNERIA PADOVA SU TRAVI IN C.A. E C.A.P. IN
SCALA REALE RINFORZATE CON CFRPOBIETTIVI DELLA SPERIMENTAZIONE
• STUDIARE IL COMPORTAMENTO A FLESSIONE DI TRAVI RINFORZATE
CON DIVERSE TECNICHE DI APPLICAZIONE DI LAMELLE CFK IN CFRP
• CONFRONTARE L’INCREMENTO DELLE PRESTAZIONI RISPETTO AD UNA
TRAVE NON RINFORZATA, IN TERMINI DI:
1. MOMENTO A FESSURAZIONE E ROTTURA
2. ABBASSAMENTO IN MEZZERIA
3. RIGIDEZZA
4. EVOLUZIONE DEL QUADRO FESSURATIVO
• VALUTARE IN CHE PERCENTUALE LE DIVERSE TECNICHE DI
APPLICAZIONE DELLE LAMELLE CFK CONSENTANO DI SFRUTTARE LE
POTENZIALITA’ DEL COMPOSITO, IN TERMINI DI DEFORMAZIONE DEL
CFRP A ROTTURACARATTERISTICHE DEL COMPOSITO
• LE LAMELLE CFK PREFABBRICATE IN CFRP (CARBON FIBER
REINFORCED POLYMER) SONO COMPOSTE DA FIBRE IMMERSE IN
RESINA EPOSSIDICA CON LA TECNICA DELLA PULTRUSIONE.
• IL CONTENUTO DI FIBRE E’ CIRCA DEL 70%. ESSE HANNO
DISPOSIZIONE UNIDIREZIONALE PER RAGGIUNGERE LA MASSIMA
EFFICIENZA.
• TRA I VANTAGGI DI QUESTO MATERIALE RICORDIAMO CHE:
1. NON E’ SOGGETTO A CORROSIONE
2. E’ RESISTENTE AGLI ATTACCHI CHIMICI
3. E’ MOLTO LEGGEROCARATTERISTICHE DELLA LAMELLA CFK
• CARATTERISTICHE MECCANICHE
RILEVATE SPERIMENTALMENTE:
1. RESISTENZA A ROTTURA
sfU= 2780 MPa
2. MODULO ELASTICO
Ef= 166500 MPa
3. DEFORMAZIONE A ROTTURA
efU= 1,8%
LAMELLA CFK
ADESIVO
PRIMER
CLS
SCHEMA DI APPLICAZIONE DEL RINFORZO ROTTURA A TRAZIONE DI UN CAMPIONE
IN LAMELLA CFK DI LAMELLA CFKCATALOGAZIONE DELLE TRAVI
TIPO DI AREA DI FRP
NOME TIPO
RINFORZO (mm2)
n°1 RC-C C.A. -- --
n°2 RC-N C.A. INCOLLATO 120
INCOLLATO
n°3 RC-EA C.A.
ANCORATO
120
PRETENSIONATO
n°4 RC-PrEA C.A.
ANCORATO
96
PRETENSIONATO
n°5 PRC-PrEA C.A.P.
ANCORATO
96SCHEMA DI CARICO E DIMENSIONI
DD1
STRAIN GAGE LVDT
3200 2600 3200
500 9000 500
10000
2Ø14 2Ø14
Ø8/20 Ø10/15
440
460
500
500
2Ø8 2Ø16+
2Ø14
60
40
3tref 1/2'
250 220
FASI DEL GETTO DELLE TRAVI 300 300
SEZ. C.A.P. SEZ. C.A.MODALITA’ DI APPLICAZIONE DEL CFRP
• LA SECONDA E TERZA TRAVE SONO STATE RINFORZATE CON LAMELLE
INCOLLATE ALL’INTRADOSSO TRAMITE ADESIVI RESIN E PREVIA
PREPARAZIONE DEL SUBSTRATO DI CLS.
1. RC-N: UN ESTREMO DELLA LAMELLA E’ LASCIATO LIBERO MENTRE
L’ALTRO VIENE FASCIATO CON TESSUTO IN CFRP.
2. RC-EA: GLI ESTREMI DELLA LAMELLA CFK SONO ANCORATI ALLA
TRAVE CON PIASTRE IN ALLUMINIO.
B
A C D
STESURA DEL PRIMER INCOLLAGGIO E DETTAGLIO DELL’ANCORAGGIO
FASCIATURAMODALITA’ DI APPLICAZIONE DEL CFRP
• LA QUARTA TRAVE IN C.A. E LA QUINTA IN C.A.P. SONO STATE
RINFORZATE CON LAMELLE PRETENSIONATE IN SITO TRAMITE UN
MARTINETTO CHE USA LA TRAVE STESSA COME CONTRASTO. LA LAMELLA
CFK VIENE ANCORATA AD ENTRAMBE LE ESTREMITA’ E IL MARTINETTO
VIENE SCARICATO SOLO DOPO CHE L’ADESIVO E’ INDURITO.
1. RC-PrEA : TRAVE IN C.A. CON PRETENSIONE DELLO 0,6 0,65 %
2. PRC-PrEA: TRAVE IN C.A.P. CON PRETENSIONE DELLO 0,4 0,45 %
A
B C D
SEQUENZA DI APPLICAZIONE DEL MARTINETTO ANCORAGGIO DAL LATO FISSOPROVA DI PULL-OFF
Tensione di picco allo strappo su cls non inferiore a 0,9 MPa sull’80% delle prove
(DT 200 R1 2013 )
Sperimentazione su lamelle CFK
TIPO Contrassegno Modo di rottura Fh (kN) fh (MPa)
TR 1 A 5,49 3,45
1 TR 2 A 5,72 3,60
TR 3 A 4,39 2,76
TR 1 A/B 2,83 --
2
TR 2 A 4,89 3,07
La fase dello
strappo e tre dei
proviniL’ESECUZIONE DELLE PROVE
A B C
RC-C RC-N RC-EA
UNA PANORAMICA
SULLE 5 PROVE
ESEGUITE, CHE
METTE IN EVIDENZA
LA CONDIZIONE
DELLE TRAVI
PORTATE A
ROTTURA.
D E
RC-PrEA PRC-PrEADIAGRAMMA CARICO-FRECCIA
250
200
RC-C
150
Carico (kN)
RC-N
RC-EA
100
RC-P rEA
P RC-P rEA
50
0
0 50 100 150 200 250
Freccia (mm)TABELLA DEI VALORI REGISTRATI
MOMENTO A FRECCIA
AREA DI FRP
ROTTURA MASSIMA
(kNm) (mm2)
(mm)
1. RC-C 161,36 158,20 --
2. RC-N 202,77 81,15 120
3. RC-EA 218,64 100,43 120
4. RC-PrEA 294,54 219,20 96
5. PRC-PrEA 375,81 (245) 96PERCENTUALI DI UTILIZZO DEL FRP
1. PRC-PrEA:
75% PRC-PrEA
2. RC-PrEA:
65% RC-PrEA
3. RC-EA:
32% RC-EA
4. RC-N:
RC-N
24%
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
e i-esimo / e 1,8 : RAPPORTO FRA IL VALORE DI DEFORMAZIONE
RILEVATA NEL FRP E DEFORMAZIONE A ROTTURAQUADRI FESSURATIVI A CONFRONTO
RC-C
• L’EVOLUZIONE DEL QUADRO
FESSURATIVO NELLA ZONA
DI MOMENTO COSTANTE RC-N
EVIDENZIA UNA
DISTRIBUZIONE PIU’
OMOGENEA DELLE FESSURE RC-EA
E UNA RIDUZIONE DELLA
LORO AMPIEZZA.
RC-PrEA
• IN SOSTANZA LA LAMELLA
TENDE A “RICUCIRE” LE
FRATTURE DEL CLS A PRC-PrEA
TRAZIONE, RITARDANDONE
LA FESSURAZIONE.
• LA PRESENZA DI FESSURE VERTICALI DI TIPO FLESSIONALE NELLE ZONE
DI LUCE AL TAGLIO DIMOSTRA COME LA LAMELLA CREI UN MECCANISMO
CHE CONSENTE DI COINVOLGERE CONTRIBUTI DI RESISTENZA DALLE
ZONE ESTERNE A QUELLA DI MOMENTO COSTANTE.EVOLUZIONE DELLE FESSURE
RC-C: RC-EA:
FRATTURA AMPIA FESSURE
CON ESPULSIONE DI PICCOLE
CLS
FILMATO
EVOLUZIONE DELLE FRATTURE A
PARITA’ DI CARICO.ROTTURA DELLA TRAVE RC-PrEA
CONCLUSIONI
• LA SPERIMENTAZIONE ESEGUITA SULLE CINQUE TRAVI A SCALA REALE
HA MOSTRATO LA GRANDE EFFICACIA DEL SISTEMA DI RINFORZO A
FLESSIONE IN LAMELLE CFK:
1. INCREMENTI DEL MOMENTO A ROTTURA COMPRESI TRA 36 % E
85 %;
2. DECREMENTI DELLA FRECCIA IN MEZZERIA;
3. AUMENTO DELLA RIGIDEZZA DELLA SEZIONE;
• IN PARTICOLARE, LE PRESTAZIONI MIGLIORI IN TERMINI DI
INCREMENTO SONO STATE REGISTRATE NELLE TRAVI IN CUI LA FIBRA
ERA STATA PRETENSIONATA (NONOSTANTE IN QUELLE TRAVI FOSSE
PRESENTE IL 20% IN MENO DI CARBONIO):
1. NOTEVOLE INCREMENTO DEL MOMENTO DI PRIMA FESSURAZIONE,
+ 52 %;
2. LAMELLA UTILIZZATA FINO AL 75 % DELLE SUE POTENZIALITA’ ;G&P intech – Divisione Hirun Engineering La protezione sismica di una struttura esistente ai sensi delle nuove norme nazionali NTC8-NTC18 può essere ottenuta rinforzando la struttura per es. con materiali compositi (incremento della capacità) oppure isolando sismicamente la struttura con specifici dispositivi (riduzione della domanda). In particolare tali dispositivi sono particolarmente importanti per le nuove strutture strategiche (ponti, viadotti, ospedali, scuole, prefetture, difesa), per gli impianti ad elevato rischio ambientale ed in particolare nelle aree ad elevata criticità sismica (zone 1 e 2). I dispositivi possono inoltre essere impiegati anche per la messa in sicurezza di strutture esistenti con la tecnica del retrofit (ponti, viadotti, edifici strategici ).
Strada dei Parchi A24-25 Roma-L’Aquila- Pescara
Strada dei Parchi A24-25 Roma-L’Aquila- Pescara
• 281 km di Autostrada
• Realizzazione dal 1970. In fase di adeguamento
176 viadotti e molte gallerie
• Realizzazione in corso di catene cinematiche in
molti viadotti di lunghezza < 300 mStato di conservazioni di ponti e viadotti sulla
rete stradale nazionaleInterventi di Ripristino e Adeguamento sismico Isolamento sismico dell’impalcato e dissipatori Rinforzo e ristrutturazione delle pile Rinforzo e ristrutturazione delle spalle Nuove Fondazioni se richieste
Adeguamento sismico
L’intervento prevede la sostituzione di tutti gli appoggi con isolatori a scorrimento
HISLIDE HP e aggiunta di dissipatori viscosi HIFLUID VDD tra impalcato e
sottostrutture (punti fissi originari).
Isolatori a Scorrimento Dissipatori ViscosiSpettro elastico (SLV)
0,80
0,70
Isolamento Sismico
0,60
0,50
Se (g)
0,40 Spettro Elastico
0,30 Spettro Smorzato
0,20
ξ=18%
0,10
0,00
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
T [sec]
Tfin Tin TisCatena cinematica Alcuni viadotti dell’A24-25 di lunghezza inferiore ai 300 metri vengono adeguati mediante la realizzazione di una catena cinematica e quindi isolati sismicamente con friction pendulum e dissipatori viscosi. Il sistema a struttura continua presenta in particolare nell’adeguamento di viadotti esistenti vantaggi quali: Migliore comportamento sismico Riduzione del numero di giunti Tempi di esecuzione Costi di realizzazione
Ponte continuo con appoggio fisso al centro
Ponte continuo con appoggio fisso ad un estremo
Viadotti A 24
Viadotti A 24
Viadotti A 25
Viadotti A 25 intervento in retrofit
Sezione longitudinale
Sezione trasversaleViadotti A 25 intervento in retrofit
Sezione longitudinaleViadotti A 25 intervento in retrofit
Sezione trasversaleGRAZIE PER L’ATTENZIONE, Dott./Ing. Giorgio Giacomin Ente/Società/Università G&P intech Telefono 0444 522797 E-mail info@gpintech.com
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