Presentati i primi risultati del progetto europeo SUREBridge per la messa in sicurezza dei ponti stradali

Mettere in sicurezza i ponti stradali e fornire una soluzione innovativa ed ecocompatibile per il loro adeguamento strutturale: è questo l’obiettivo di SUREBridge, un progetto europeo finanziato con circa 875mila euro, avviato nell’ottobre 2015 e con conclusione prevista nel marzo 2018. Al progetto partecipano il Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell’Università di Pisa, la Chalmers University of Technology di Göteborg in Svezia e, come partner aziendali, la FiberCore Europe di Rotterdam e la AICE Consulting di San Giuliano Terme (Pisa).

“L’adeguamento strutturale dei ponti stradali esistenti è un problema di fondamentale importanza per la sicurezza pubblica, come dimostrato anche da recenti fatti di cronaca riguardanti crolli di viadotti autostradali – spiega il Prof. Paolo Sebastiano Valvo dell’Ateneo pisano – Non meno importante è la necessità di trovare una soluzione che sia non solo efficace, ma anche sostenibile da un punto di vista ambientale, tutti obiettivi che intendiamo perseguire con il nostro progetto”.

SUREBridge rappresenta infatti una valida alternativa agli interventi di recupero tradizionali che di solito prevedono lunghe opere di demolizione e ricostruzione con disagi per gli automobilisti, costi elevati, ingenti quantità di scarti di lavorazione e inquinamento acustico ed ambientale. La tecnica proposta da SUREBridge sfrutta le elevate prestazioni dei materiali compositi fibro-rinforzati per ridurre al minimo le demolizioni e velocizzare le operazioni di cantiere. Più in dettaglio, la tecnica consiste nell’applicazione di pannelli di fibra di vetro all’impalcato esistente, cioè alle strutture di sostegno del piano stradale, e di laminati di fibra di carbonio nella parte inferiore del ponte.

“Questo tipo di intervento consente, inoltre, di allargare la sede stradale dove necessario, ad esempio aggiungendo marciapiedi e piste ciclabili – aggiunge l’Ing. Erika Davini, collaboratrice del progetto – Per fare una prima verifica sulle potenzialità della soluzione proposta, abbiamo selezionato come caso studio un ponte a San Miniato, in provincia di Pisa, che abbiamo sottoposto ad analisi strutturale per stabilirne la capacità portante attuale e formulare una proposta di ampliamento e rinforzo”.

Oltre all’analisi del ponte caso studio, i ricercatori dell’Ateneo pisano hanno simulato, mediante complessi modelli agli elementi finiti, il comportamento di travi prototipo da testare in laboratorio per dimostrare l’efficacia della tecnica proposta. Inoltre, è stato sviluppato un apposito software per consentire agli ingegneri professionisti di valutare rapidamente la capacità portante dei ponti rinforzati.

Lo scorso settembre, l’Università di Pisa ha ospitato un incontro plenario di tutti i partner coinvolti nel progetto. Nell’occasione, i primi risultati della ricerca sono stati presentati nell’ambito di un seminario pubblico intitolato “Un utilizzo innovativo dei materiali compositi per il recupero sostenibile dei ponti stradali esistenti”, svoltosi presso la Scuola di Ingegneria.

Qui di seguito un dettagliato resoconto del seminario.

SEMINARIO “IL PROGETTO EUROPEO SUREBRIDGE – Un utilizzo innovativo dei materiali compositi per il recupero sostenibile dei ponti stradali esistenti”

UNIVERSITÀ DI PISA – SCUOLA DI INGEGNERIA

Venerdì 22 settembre 2017

Venerdì 22 settembre 2017 presso la Scuola di Ingegneria dell’Università di Pisa ha avuto luogo un seminario pubblico sul progetto di ricerca europeo SUREBridge. L’obiettivo della giornata è stato quello di introdurre il progetto a professionisti e studenti italiani, che in particolare lavorano e studiano in Toscana. Circa 70 persone hanno partecipato al seminario, inclusi 12 membri del Consorzio. Il pubblico era composto per metà da ingegneri professionisti, rappresentanti di amministrazioni locali ed enti pubblici (ANAS, RFI, ecc.) e per l’altra metà da studenti, titolari di borse di studio e dottorandi delle Università di Pisa e Firenze.

Il seminario è stato aperto dal Preside della Scuola di Ingegneria Prof. Alberto Landi e dal Direttore del Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale Prof. Leonardo Tognotti, che hanno dato il benvenuto ai partecipanti ed evidenziato la rilevanza dei progetti di ricerca internazionali, in particolare inerenti il tema della sostenibilità.

Il Prof. Reza Haghani, coordinatore del consorzio, ha presentato il progetto SUREBridge, discutendo la necessità di una soluzione innovativa, sostenibile ed efficace per la ristrutturazione dei ponti esistenti, al fine di affrontare il crescente aumento della domanda di traffico in tutta Europa. Sono stati presentati i vantaggi dati dall’utilizzo dei materiali compositi fibro-rinforzati (FRP), tra cui durabilità, elevate proprietà meccaniche, e basso peso specifico. Inoltre, è stata illustrata una nuova tecnica di pre-sollecitazione per laminati in materiale composito fibro-rinforzato con fibra di carbonio (CFRP) sviluppata presso la Chalmers University of Technology. Questo metodo, che ritarda la delaminazione del CFRP dal supporto di calcestruzzo, ha un ruolo chiave all’interno della tecnica SUREBridge, in quanto consente un migliore sfruttamento del materiale rispetto all’applicazione di laminati non pre-sollecitati.

La panoramica generale sul progetto SUREBridge è stata completata dal Dott. Martijn Veltkamp, il quale ha introdotto InfraCore Inside®, un innovativo pannello sandwich realizzato in materiale composito fibro-rinforzato con fibra di vetro (GFRP), prodotto da FiberCore Europe. L’attenzione è stata posta sulla tecnica utilizzata per la produzione di tali pannelli, brevettata da FiberCore, che consente di evitare le problematiche di delaminazione che di solito affliggono i pannelli sandwich di GFRP sottoposti a elevati carichi concentrati, come quelli prodotti dai veicoli stradali. Successivamente, ha illustrato diversi esempi di ponti stradali e pedonali realizzati con elementi strutturali di GFRP.

I risultati sperimentali dei test di laboratorio, eseguiti per studiare il collegamento FRP-calcestruzzo e FRP-FRP, nonché di test su travi in vera grandezza, sono stati presentati dal Dott. Jincheng Yang, della Chalmers University of Technology. Il vantaggio dell’utilizzo di laminati pre-sollecitati è stato dimostrato con prove di flessione su quattro punti su travi prototipo a sezione trasversale rettangolare ed a T. Queste ultime sono state appositamente progettate per dimostrare le elevate proprietà di rinforzo e l’efficacia della tecnica SUREBridge.

Le previsioni teoriche sul comportamento di tali travi prototipo sono state effettuate presso l’Università di Pisa prima dell’esecuzione dei test di laboratorio. Il Prof. Paolo S. Valvo, del Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell’Università di Pisa, ha illustrato la tecnica di modellazione agli elementi finiti utilizzata per lo sviluppo di analisi non lineari sulle travi prototipo, al fine di ottenere la curva di capacità e il carico di rottura. Un ottimo accordo è stato trovato tra le previsioni teoriche ed i risultati sperimentali.

Tuttavia, eseguire analisi non lineari per ciascuna sezione trasversale di un ponte in alcuni casi può essere oneroso, in particolare per valutazioni preliminari sulla fattibilità della tecnica di rinforzo scelta. Pertanto, all’interno del progetto SUREBridge è stato sviluppato anche un apposito software per una valutazione rapida della capacità resistente di una trave da ponte rinforzata. L’efficacia del software è stata dimostrata per confronto sia con i risultati sperimentali sia con le analisi agli elementi finiti. L’Ing. Cristiano Alocci, del team di lavoro dell’Università di Pisa, ha presentato le ipotesi teoriche su cui si basa il software e le sue varie caratteristiche, tra cui la possibilità di scegliere il tipo di sezione (rettangolare, multi-rettangolare, a T) e di rinforzo (acciaio pre-teso e non, laminati pre-tesi di CFRP, pannelli di GFRP).

Per dimostrare l’efficacia della tecnica SUREBridge è stato selezionato come caso studio un ponte esistente, situato a San Miniato (Pisa). L’Ing. Fabio Ricci, della società di ingegneria pisana AICE Consulting Srl, partner del progetto, ha illustrato l’analisi strutturale del ponte di San Miniato. In particolare, sono state trattate la campagna di indagini diagnostiche e le analisi agli elementi finiti eseguite per definire la capacità portante attuale del ponte, nonché la proposta di ampliamento e rafforzamento. Tali analisi hanno mostrato l’efficacia della tecnica SUREBridge e il vantaggio dell’utilizzo combinato di laminati di CFRP pre-sollecitati e di pannelli di GFRP.

La giornata si è conclusa con una discussione sul concetto di robustezza e sul problema della manutenzione di edifici e ponti, alla luce delle attuali e delle future prescrizioni degli Eurocodici. L’intervento è stato tenuto dal Prof. Pietro Croce, responsabile del corso di Teoria e Progetto dei Ponti presso l’Università di Pisa e coordinatore dello Horizontal Group “Bridges” (HGB) del CEN Technical Committee 250 per gli Eurocodici strutturali.