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Valutare quanta precompressione sia ancora effettivamente presente in un ponte esistente è uno dei passaggi più delicati nella conoscenza delle strutture in calcestruzzo armato precompresso. Le perdite accumulate nel tempo possono infatti modificare lo stato tensionale dell’opera e contribuire alla comparsa di anomalie e fessurazioni. A FABRE 2026 Giulia Rossini ha presentato una ricerca dedicata all’impiego delle prove di rilascio tensionale per stimare la precompressione residua. Dopo una fase di validazione sperimentale, la metodologia è stata applicata a sette ponti esistenti. I risultati mostrano perdite molto differenti in funzione dell’età e delle condizioni delle strutture, fino a valori nell’ordine del 50%.
Ponti in calcestruzzo precompresso: valutare la precompressione residua con prove di rilascio tensionale
La conoscenza dell’effettivo stato di precompressione rappresenta uno degli aspetti più complessi nella valutazione dei ponti esistenti in calcestruzzo armato precompresso. Le perdite che si sviluppano nel corso della vita dell’opera possono infatti modificare sensibilmente lo stato tensionale originariamente previsto in fase di progetto, con conseguenze che possono riflettersi anche sul comportamento strutturale e sui meccanismi di fessurazione.
Su questo tema si è concentrato il lavoro presentato da Giulia Rossini, insieme a Mantelli e Minelli, in occasione di FABRE 2026, dedicato alla valutazione della precompressione residua nei ponti attraverso prove di rilascio tensionale eseguite direttamente sulle strutture.
L’attività di ricerca nasce dall’esperienza maturata dall’Università degli Studi di Brescia durante una vasta campagna di ispezioni condotta sul patrimonio infrastrutturale provinciale. Su quasi 200 ponti in calcestruzzo armato precompresso analizzati, circa l’11% ha mostrato la presenza di fessure a taglio, una condizione considerata anomala per questa tipologia strutturale, soprattutto in relazione ai livelli di carico cui generalmente le opere risultano sottoposte.
Una delle possibili spiegazioni è rappresentata da una forza di precompressione residua inferiore rispetto a quella prevista originariamente. La letteratura documenta infatti casi nei quali, nel corso della vita utile delle strutture, le perdite di precompressione possono raggiungere valori particolarmente elevati, arrivando anche nell’ordine del 50%.
Gli autori della relazione, presentata a FABRE 2026, sono Giulia Rossini, Stefano G. Mantelli e Fausto Minelli.
Dalle ispezioni alla necessità di misurare la precompressione residua
Determinare sperimentalmente la forza di precompressione ancora presente all’interno di una struttura esistente non è semplice. Molte informazioni relative alla costruzione originaria possono essere incomplete e i fenomeni intervenuti nel corso dei decenni – rilassamento dell’acciaio, ritiro e viscosità del calcestruzzo, degrado e corrosione – rendono complessa una stima basata esclusivamente sui dati progettuali.
Da questa esigenza deriva l’interesse verso le prove di rilascio tensionale, attraverso le quali è possibile ottenere indicazioni sullo stato tensionale locale del calcestruzzo.
Il principio consiste nell’isolare parzialmente una piccola porzione di materiale mediante tagli o carotaggi e misurare, attraverso estensimetri resistivi, le deformazioni che si producono durante il progressivo rilascio delle tensioni interne.
La prima fase della sperimentazione sviluppata dai ricercatori ha riguardato quattro travi in calcestruzzo armato precompresso in scala reale testate in laboratorio. Sono state considerate diverse modalità di rilascio, mediante carotaggi e differenti configurazioni di tagli, effettuati sia all’intradosso sia nell’anima delle travi.
I risultati hanno mostrato come le prove realizzate mediante coppie di tagli nell’anima presentassero la maggiore affidabilità. Sono state quindi investigate diverse geometrie variando sia la distanza sia la profondità dei tagli.
La configurazione che ha fornito i risultati più promettenti prevedeva due tagli distanti 6 cm e profondi 3 cm.
Una campagna sperimentale di 77 prove per validare la metodologia
Le prime otto prove eseguite con questa geometria non erano tuttavia sufficienti per poter considerare validata la metodologia. È stata quindi avviata una nuova campagna sperimentale su elementi semplificati in calcestruzzo armato, nei quali l’effetto della precompressione è stato simulato attraverso l’applicazione di un carico assiale.
Questo approccio ha permesso di lavorare in condizioni maggiormente controllate rispetto a quelle presenti su una vera trave precompressa. Gli strain gauge potevano infatti essere installati prima dell’applicazione del carico, consentendo di conoscere con maggiore precisione lo stato deformativo iniziale e, conseguentemente, l’entità del rilascio misurato nel corso della prova.
La campagna ha preso in considerazione differenti geometrie dei tagli e diversi parametri potenzialmente in grado di condizionare i risultati, tra cui le caratteristiche del calcestruzzo, il livello di sforzo applicato e le dimensioni degli estensimetri.
Complessivamente sono state eseguite 77 prove, che hanno permesso di confermare l’efficacia della soluzione costituita dai due tagli posti a 6 cm di distanza e con una profondità di 3 cm.
Un aspetto particolarmente interessante riguarda la limitata invasività dell’indagine. Una profondità di 3 cm è infatti generalmente confrontabile con lo spessore del copriferro, mentre i tagli realizzati mediante flessibile presentano uno spessore di circa 2 mm. La prova può pertanto essere successivamente ripristinata con relativa facilità.
L’applicazione delle prove di rilascio su sette ponti esistenti
Una volta completata la fase di validazione sperimentale, la metodologia è stata applicata a sette ponti sottoposti a valutazioni accurate di Livello 4.
Si tratta di ponti a travata isostatici, alcuni realizzati con sistemi pretesi e altri con sistemi post-tesi caratterizzati da cavi iniettati. Per limitare il più possibile l’invasività delle prove, le misurazioni sono state condotte nell’anima delle travi e in corrispondenza della mezzeria.
In ciascuna prova sono stati applicati generalmente due strain gauge, così da ottenere una ridondanza nelle misure. Dopo l’installazione degli estensimetri viene eseguito il taglio e registrata la conseguente variazione di deformazione. Al termine dell’indagine assume poi particolare importanza il corretto ripristino della porzione interessata.
Dalla deformazione rilevata sperimentalmente è possibile risalire allo stato tensionale attraverso il modulo elastico del materiale. I ricercatori hanno inoltre introdotto un coefficiente correttivo pari a 0,9, sulla base dei risultati ottenuti durante le precedenti campagne sperimentali. Le prove condotte sia sugli elementi semplificati in calcestruzzo armato sia sulle travi reali in CAP avevano infatti evidenziato un’efficienza della tecnica nell’ordine del 90%.
Il dato ottenuto deve tuttavia essere interpretato correttamente. La prova restituisce infatti uno stato tensionale locale, determinato non soltanto dalla precompressione ma anche dai carichi agenti sulla struttura e dalla loro distribuzione.
Per questo motivo i valori sperimentali sono stati confrontati con quelli ottenuti mediante un’analisi sezionale, sviluppata considerando le diverse fasi costruttive, i carichi agenti e la forza di precompressione.
Proprio quest’ultima è stata trattata come la principale incognita del problema. L’approccio seguito consiste nel modificare il valore della precompressione all’interno del modello analitico fino a ottenere uno stato tensionale il più possibile vicino a quello rilevato sperimentalmente. In questo modo diventa possibile formulare una stima della forza di precompressione residua e, conseguentemente, delle perdite intervenute nel corso della vita dell’opera.
Perdite fino al 50% nei ponti caratterizzati da fessure a taglio
Un elemento significativo della ricerca riguarda i risultati ottenuti sui primi tre ponti analizzati, accomunati dalla presenza di condizioni potenzialmente riconducibili a una perdita della precompressione, come trefoli interessati da fenomeni di corrosione o fessure a taglio.
Per questi casi le prove hanno indicato perdite della precompressione nell’ordine del 50%.
Il dato assume particolare interesse se messo in relazione con le anomalie precedentemente individuate durante le ispezioni. Pur non essendo sufficiente, da solo, a stabilire un rapporto di causa-effetto tra perdita di precompressione e fessurazione, il risultato permette di individuare una significativa coerenza tra il quadro osservato sulla struttura e le informazioni ricavate sperimentalmente.
Differente è invece il comportamento dei ponti 4 e 5. Si tratta di opere costruite circa 50 anni fa che non presentavano particolari situazioni di degrado. In questi casi le prove hanno portato a stimare perdite nell’ordine del 35%, ritenute compatibili con l’età delle strutture e coerenti con le valutazioni ottenibili attraverso analisi teoriche.
Il ponte 6, realizzato più recentemente, nel 2015, ha evidenziato invece perdite intorno al 20%, valore sensibilmente inferiore rispetto a quello registrato sulle strutture più datate.
Particolarmente interessante è infine il caso del ponte 7. Assumendo analiticamente una perdita di precompressione pari al 30%, lo stato tensionale misurato attraverso le prove di rilascio è risultato significativamente superiore a quello previsto dal modello.
Il risultato suggerisce uno scenario opposto rispetto a quello dei primi tre ponti: la struttura potrebbe presentare una quantità di armatura di precompressione superiore rispetto a quella inizialmente ipotizzata sulla base delle informazioni disponibili.
Essendo un ponte post-teso, l’ipotesi è che possano essere presenti un numero maggiore di trefoli o di cavi rispetto a quelli individuati nella prima fase conoscitiva. Ulteriori indagini e valutazioni effettuate sulla struttura hanno fornito elementi coerenti con questa interpretazione, rendendo necessario un successivo approfondimento.
Una prova utile, ma da integrare con le altre indagini
L’esperienza presentata a FABRE 2026 mette in evidenza le potenzialità delle prove di rilascio tensionale nella valutazione dei ponti in calcestruzzo armato precompresso, ma allo stesso tempo ne evidenzia con chiarezza i limiti.
Le misure presentano infatti una dispersione significativa. Proprio per questa ragione, sui ponti analizzati sono state generalmente eseguite almeno tre prove in condizioni analoghe, così da ottenere una maggiore ridondanza e una migliore affidabilità nell’interpretazione complessiva dei risultati. In alcune sezioni sono state inoltre effettuate misure a differenti altezze, con l’obiettivo di ricostruire l’andamento degli sforzi all’interno della sezione.
La prova di rilascio non dovrebbe quindi essere considerata uno strumento capace di fornire autonomamente un valore univoco della forza di precompressione da utilizzare direttamente nelle verifiche strutturali. Le incertezze associate alla misura, alle caratteristiche locali del materiale e alla ricostruzione dello stato tensionale rendono necessario un utilizzo più articolato delle informazioni ottenute.
La sua maggiore utilità emerge piuttosto quando viene inserita all’interno di un percorso diagnostico integrato, insieme alle ispezioni, alle indagini sui materiali, alla ricostruzione della geometria e delle armature, alle informazioni progettuali disponibili e alle analisi strutturali.
È proprio nel confronto tra queste diverse fonti di informazione che la prova può fornire un contributo rilevante. Nei casi presentati, infatti, ha consentito sia di evidenziare situazioni compatibili con perdite di precompressione molto elevate, in corrispondenza di ponti caratterizzati da fessurazioni a taglio, sia di mettere in luce una possibile incoerenza nella ricostruzione dell’armatura di precompressione di un’altra struttura.
Più che una misura isolata dello stato tensionale, dunque, la prova di rilascio può rappresentare uno strumento diagnostico capace di indirizzare gli approfondimenti e supportare la conoscenza delle opere esistenti. Un aspetto particolarmente importante nella valutazione dei ponti in CAP, dove la determinazione della precompressione residua continua a rappresentare una delle principali fonti di incertezza nella ricostruzione del comportamento strutturale.
DI SEGUITO L’INTERVENTO INTEGRALE DI GIULIA ROSSINI.
Il testo è stato elaborato grazie alla videoregistrazione dell’intervento, con l’aiuto di strumenti di IA (ChatGpT).
IN SINTESI
-Le ispezioni condotte dall’Università di Brescia su quasi 200 ponti in calcestruzzo armato precompresso hanno rilevato fessure a taglio nell’11% dei casi, suggerendo possibili perdite significative di precompressione.
-La ricerca ha approfondito l’uso delle prove di rilascio tensionale, basate su tagli superficiali e strain gauge, per stimare lo stato tensionale locale e risalire indirettamente alla precompressione residua.
-Una campagna sperimentale di 77 prove ha validato come configurazione più affidabile e poco invasiva quella con due tagli distanti 6 cm e profondi 3 cm.
-La metodologia è stata applicata in situ su 7 ponti esistenti, evidenziando perdite di precompressione fino al 50% nei casi caratterizzati da fessure a taglio, circa il 35% su ponti di 50 anni e circa il 20% su un’opera realizzata nel 2015.
-Le prove di rilascio mostrano buone potenzialità diagnostiche, ma presentano dispersione e incertezze: per questo devono essere integrate con ispezioni, indagini sui materiali, ricostruzione delle armature e analisi strutturali.
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