Prove di carico su solai, ponti e viadotti, cosa dicono le NTC 2018?

Prove di carico su solai, ponti e viadotti: cosa dicono le NTC 2018?

Prove di carico

Quante volte in questi ultimi mesi si è parlato di prove di carico.

Specialmente a seguito dell’evento del Ponte Morandi.

Esse prevedono l’applicazione di livelli di sollecitazione noti e ciclicamente variati e la misura delle risposte della struttura in termini di spostamento, rotazione e deformazione.

Le informazioni estratte dalle prove di carico si rivelano utili per la verifica della corretta esecuzione dell’opera, la quantificazione delle caratteristiche reologiche ed inerziali delle sezioni resistenti e l’interpretazione degli schemi di vincolo.

Ebbene, in questo articolo ci soffermeremo ad illustrare le diverse metodologie di applicazione delle prove di carico, analizzando in dettaglio cosa le nuove Norme Tecniche delle Costruzioni 2018 prevedono per le prove di carico e collaudi su ponti e viadotti.

Quali prove di carico vengono effettuate sui solai?

Le prove di carico statico vengono eseguite per verificare il comportamento globale dell’elemento strutturale indagato.

Prove di carico

Le prove di carico sui solai vengono eseguite applicando carichi gravitazionali distribuiti su superfici estese tramite vasche riempite di opportuni battenti d’acqua o con zavorre solide; in alternativa possono essere applicati carichi concentrati con l’utilizzo di sistemi oleodinamici traenti o spingenti.

Il vantaggio delle prove di carico con vasca consiste nell’applicazione di un carico distribuito in coerenza con lo schema di calcolo progettuale, mentre la prerogativa delle prove con martinetti oleodinamici è la possibilità di eseguire agevolmente molteplici cicli di carico e scarico.

L’effetto globale delle sollecitazioni indotte viene misurato applicando alle strutture molteplici strumenti in grado di rilevare gli spostamenti, le deformazioni o le rotazioni dei punti ritenuti maggiormente significativi.

Nel caso non siano applicabili trasduttori di spostamento per l’impossibilità di trovare il punto fisso del sistema di riferimento locale, le misure possono essere eseguite con tecniche topografiche di precisione.

Quali sono le modalità di esecuzione delle prove di carico su ponti e viadotti?

Il collaudo statico di ponti e viadotti stradali o ferroviari necessita della verifica sperimentale del comportamento sotto carico degli elementi costituenti la struttura.

L’applicazione del carico avviene posizionando gradualmente sull’impalcato una serie di autocarri preventivamente pesati e disposti in modo da indurre la massima sollecitazione sugli elementi di bordo.

La misura dello spostamento verticale, freccia elastica, indotto dai carichi applicati, viene eseguita tramite tecniche di livellazione geometrica di alta precisione oppure con l’utilizzo di trasduttori di spostamento installati all’intradosso dell’impalcato a mezzo di aste telescopiche.

Il comportamento delle strutture sotto l’effetto di una serie considerevole di carichi ciclici non è tutt’oggi perfettamente conosciuto. E’ noto che, ben prima di raggiungere per fatica il completo collasso dei materiali, le strutture sottoposte ad un numero considerevole di tensioni alternate, possono subire delle alterazioni della distribuzione interna delle tensioni ed, in ultima analisi, un aumento delle frecce elastiche accompagnato spesso da una deformata permanente.

I casi più tipici sono gli impalcati da ponte con strutture pretensionate. Si è osservato in molti casi come l’effetto ciclico dei carichi provocato dalla viabilità abbia prodotto delle deformate permanenti considerevoli, spesso aggravate dall’incremento del carico permanente prodotto dal ripristino del manto stradale. Deformata permanente di un ponte.

Lo stesso fenomeno si incontra per quei tegoli pretensionati di notevole luce, 15-20 m, che sono impiegati in ambienti di tipo commerciale dove è continuo il passaggio delle persone e di conseguenza è continua l’oscillazione della struttura.

I casi citati sono spesso aggravati da possibili condizioni di risonanza, anche transitoria, dovute alle tipiche basse frequenze del primo modo di vibrare nel piano verticale. La valutazione di questo potenziale fenomeno va quindi condotta prima della messa in opera, in laboratorio o presso gli stabilimenti delle aziende produttrici, eseguendola sui principali elementi portanti come travi e tegoli.

Volendo accertare la capacità della struttura a rimanere inalterata anche a fronte di un gran numero di cicli di carico, si segue il seguente schema di indagine:

  • Fase A: prova statica con carichi crescenti fino al raggiungimento del carico di prova;
  • Fase B: prova dinamica di N cicli con carico da zero al massimo di progetto e frequenza pari a quella ipotizzabile in esercizio;
  • Fase C: prova statica di confronto alla fase A.

Nell’ipotesi che il comportamento sia regolare si ripete l’operazione portando la fase B a 10 N cicli e ripetendola successivamente n volte in crescendo a moduli di 10N.

Questo processo di carico, permette di valutare gli effetti riduttivi della capacità portante provocati dai carichi ciclici di origine dinamica. Il numero di cicli di carico applicato senza conseguenze, consente di valutare la vita utile della struttura.

Immagine di copertina via Pinterest

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