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Convenzione Reluis per l’attuazione delle linee guida sui ponti con il Dipartimento di Ingegneria di Palermo - giugno 2021- dicembre 2023

Responsabile: Prof. Lidia La Mendola

L’Unità di ricerca di Palermo partecipa al task WP4 - SPERIMENTAZIONE SU COMPONENTI STRUTTURALI E/O SPECIALI

sub-tasks:

TASK 4.1 PROBLEMI DI DURABILITÀ DEI PONTI

TASK 4.3 SISTEMA IN C.A.P.

TASK 4.4 SELLE GERBER

Obiettivi del progetto e descrizione delle attività

Il progetto nasce da un accordo tra RELUIS (REte dei Laboratori Universitari di Ingegneria Strutturale in Italia) ed il Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, a seguito dell’emanazione nel 2020 delle “Linee guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio dei ponti esistenti”.

L’attività riguarda il monitoraggio delle attività in situ di applicazione delle Linee Guida da parte degli Enti Territoriali competenti ma più in particolare le Università partecipanti svolgono attività di ricerca nell’ambito dei componenti strutturali dei ponti esistenti in presenza di degrado o che hanno mostrato una maggiore vulnerabilità. Una prima fase riguarda i ponti in calcestruzzo armato e/o precompresso, che allo stato attuale hanno mostrato una spiccata sensibilità ai processi di degrado nel tempo del calcestruzzo e dell’acciaio, soprattutto per corrosione delle armature.

L’attività di ricerca pone l’attenzione su alcuni elementi strutturali particolarmente vulnerabili e che condizionano fortemente la durabilità dei ponti in calcestruzzo: selle Gerber e travi precompresse in semplice appoggio. Questi elementi sono infatti tra i più diffusi dei ponti costruiti dagli anni ‘50 agli anni ’70 del Novecento ed oggi hanno raggiunto la loro vita utile di progetto. Sono infatti numerosi e diffusi gli esemplari di ponti a travata isostatica, sparsi in tutto il territorio nazionale ed in particolare in Sicilia, sia nelle autostrade e nelle strade principali che in quelle secondarie.

Il degrado strutturale, associato all’aumento del traffico stradale, determina una riduzione delle performance strutturali del ponte sia a livello locale che globale, specialmente in strutture esistenti di ponti isostatici dotati di scarsissime doti di robustezza strutturale.

La ricerca si concentra sui seguenti temi:

-      Studio dei fenomeni di degrado più diffusi sugli elementi in calcestruzzo ed in particolare della corrosione delle armature negli elementi principali e secondari dei ponti a graticcio di travi e traversi e nei ponti a cassone. Messa a punto di modelli di previsione della capacità strutturale sezionale a Stato Limite Ultimo di ponti in c.a. con presenza di corrosione, tenendo conto anche dell’interazione tra le sollecitazioni.

-      Modelli strutturali di selle Gerber analitici e numerici (modelli strut-and-tie specifici per ponti esistenti, modelli non lineari ad Elementi Finiti), confronto con casi studio e con sperimentazioni condotte dalle altre Unità di Ricerca. Interpretazione dei risultati teorico-sperimentali. Metodi di rinforzo delle selle Gerber.

-      Attività sperimentale riguardante il rinforzo di ponti in calcestruzzo armato mediante uso di precompressione esterna, interazione tra la precompressione interna a cavi scorrevoli già presente nei ponti esistenti e la precompressione esterna, valutazione dell’efficacia della precompressione nei ponti esistenti. In particolare, presso il Laboratorio di Strutture verrà effettuata una campagna sperimentale su travi in c.a. per l’applicazione del rinforzo mediante precompressione esterna.

 

Parole chiave

ponti esistenti, degrado strutturale, precompressione

 

Reluis Convention for the implementation of the guidelines on the bridges with the Department of Engineering of Palermo - June 2021- December 2023

Coordinator of Research Unit: Prof. Lidia La Mendola

The Palermo research unit participates in the task: WP4 - Experimentation on structural and / or special components

Sub-tasks:

Task 4.1 Bridge Durability Problems

Task 4.3 Prestressing systems in concrete bridges

Task 4.4 Gerber saddles

Objectives of the project and description of the activities

The project arises from an agreement between Reluis (network of university laboratories of structural engineering in Italy) and the Superior Council of Public Works, following the issuance in 2020 of the "Guidelines for the Classification and Risk Management, the Assessment and the monitoring of existing bridges".

The activity concerns the monitoring of the on-site activities of the application of the guidelines by the competent territorial Authorities but more specifically the participating universities carry out research activities in the structural components of existing bridges, in the presence of degradation or which showed a significant vulnerability.

A first phase concerns the reinforced and/or prestressed concrete bridges, which at the present state have shown a marked sensitivity to the degradation processes over time of concrete and steel, especially for corrosion of reinforcements.

Research activity pays attention to some particularly vulnerable structural elements and which strongly affect the durability of concrete bridges: Gerber saddles and prestressed beams with simple supports. These elements are among the most widespread of the bridges built from the 1950s until the 1970s and today have reached the project limit of service life. In fact, there are numerous and widespread specimens of isostatic bridge girders, distributed throughout the national territory and in Sicily, both on motorways and in the main roads as well as in secondary ones.

Structural degradation, associated with the increase in road traffic, determines a reduction in the structural performances of the bridge both at local and global level, especially in existing structures of isostatic bridges with very little structural robustness properties.

The research focuses on the following themes:

- Study of the most widespread degradation phenomena on concrete elements and of reinforcement corrosion in the main and secondary elements of the beam-grid systems and in the bridges with box sections. - Tuning of forecasting models of the sectional structural capacity of the Ultimate Limit State of bridges in reinforced concrete with the presence of corrosion, taking into account also interaction between stresses.

- Structural analytical and numerical models of Gerber saddles (specific strut-and-tie models for existing bridges, non-linear finite element models), comparison with case-studies and with experiments conducted by other research units. Interpretation of theoretical-experimental results. Strengthening methods of Gerber saddles.

- Experimental activity concerning reinforced concrete bridges by use of external prestressing, interaction between the bonded prestressing already present in existing bridges and external one, evaluation of the efficacy of prestressing in existing bridges. An experimental campaign on beams will be carried out at the Laboratory of Structures for the application of retrofitting intervention through external prestressing.

 

Key words

existing bridges, structural degradation, prestressing

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