Risanamento strutturale sottostazione, Impiano di Iragna, Ticino

L’impianto di Iragna è una sottostazione dove convergono 2 linee ad alta tensione 220kV (Biasca e Soazza)
e relativi 2 trasformatori 220kV e 150kV allacciati alla linea 150kV di AET.

La struttura principale che compone l’impianto è composta da una serie di pilastri e travi in CA armato centrifugato ad alta resistenza, il cui progetto risale ai primi anni ’60.

A seguito di un’analisi strutturale, é stato evidenziato uno stato deformativo dovuto al raggiungimento del limite della sicurezza strutturale di alcuni pilastri. Inoltre, è stato evidenziata un’imbarcatura eccessiva delle travi orizzontali di sostegno agli isolatori e una potenziale criticità nei collegamenti tra le travi ed i pilastri con la possibilità di disconnessioni nel caso di eventi accidentali.

Contestualmente si é proceduto anche a delle prove di carbonatazione che hanno evidenziato un degrado del calcestruzzo dovuto a differenti fenomeni, quali la reazione alcali-aggregati, a delle cavillature e dei prodotti dovuti a questa reazione (gel di silice), che hanno provocato un effetto espansivo della matrice cementizia e quindi un ulteriore degrado e apertura delle fessure.

Al fine di individuare il migliore intervento volto a prolungare la durata di vita della struttura di 25 richiesta dalla Committenza, i progettisti hanno intrapreso varie prove in situ.
Il calcestruzzo presentava un’ottima resistenza alla penetrazione della CO2, ma è stato verificato come l’intaccamento alla durabilità del materiale fosse già avviato per effetto delle reazioni alcalino-aggregati.

Queste reazioni di degrado del materiale sono influenzate principalmente da tre fattori:

• Umidità relativa del materiale
• Quantità di aggregati di silice
• Contenuto di potassio e sodio nella fase acquosa dell’impasto che possa aver riempito i capillari
   

L’eliminazione di uno di questi tre fattori consente di limitare le reazioni descritte.
Poiché due di questi fattori sono intrinsechi del materiale, è possibile solamente agire alla limitazione dell’umidità all’interno del calcestruzzo per poter interrompere le cause a monte del degrado del materiale.
L’intervento ottimale richiedeva quindi una doppia funzionalità: l’aumento della resistenza strutturale degli elementi in calcestruzzo esistenti e la loro impermeabilizzazione.
Principalmente per questo motivo è stato scelto l’impiego di tessuti fibrorinforzati, rispondendo a tutte le necessità progettuali fissate.
Dal punto di vista esecutivo la messa in opera di questi materiali risulta relativamente economica rispetto altri interventi e veloce nella messa in opera, aspetto fondamentale per la Committenza visto le rigide esigenze di disinserzione dell’impianto elettrico.
Nelle parti centrali delle travi che presentavano la maggiore deformazione è stato posato il tessuto unidirezionale con la fibratura parallela alle stesse, mentre alle estremità il tessuto è stato avvolto sulla loro circonferenza.
Sui pilastri i tessuti hanno la funzione di rinforzo prevalentemente alla base tramite l’avvolgimento o fasciatura della circonferenza che permette un aumento della resistenza a presso-flessione e della duttilità della sezione.

Il substrato in calcestruzzo é stato smerigliato al fine di garantire l’aderenza con il rinforzo strutturale. Sono state verificate le esigenze del supporto secondo le direttive della SIA 166, ed é stato applicato il sistema SikaWrap®-301 C nelle zone da rinforzare. Per garantire una protezione complementare del rinforzo, il tessuto  SikaWrap® é stato infine spolverato con della sabbia di quarzo che facesse da ponte per un’ulteriore strato di protezione e verniciatura impiegando un rivestimento Sikagard®-550W Elastic impermeabile ed elastico con capacità di ponte sulle fessure anche a -20°.

Sika Svizzera ha potuto fornire una soluzione ai progettisti attraverso il sistema di rinforzo a base di fibre di carbonio tipo SikaWrap®. Questo tessuto in carbonio viene messo in opera con una resina epossidica tipo Sikadur®-330. Il substrato in calcestruzzo é stato smerigliato al fine di garantire l’aderenza con il rinforzo strutturale. Sono state verificate le esigenze del supporto secondo le direttive della SIA 166, ed é stato applicato il sistema SikaWrap®-301C nelle zone da rinforzare.
Per garantire una protezione complementare del rinforzo, il tessuto SikaWrap® é stato infine spolverato con della sabbia di quarzo che facesse da ponte per un’ulteriore strato di protezione e verniciatura impiegando un rivestimento Sikagard®-555W impermeabile ed al contempo leggermente elastico in grado di fare da ponte tra eventuali fessure . I lavori sono stati eseguiti dalla ditta SikaLavori SA di Cadenazzo.

Questo intervento, studiato dai progettisti, garantisce un incremento delle resistenze sezionali adeguato anche alla ripresa di azioni accidentali, con un sisma calcolato per un periodo di ritorno pari a 475 anni, e allo stesso tempo assicura l'impermeabilizzazione delle zone trattate, aumentando la durata di vita della struttura fino a un massimo di 25 anni. Nei punti della struttura dove l’impermeabilizzazione non è stata applicata, sarà implementato un sistema di controllo e monitoraggio in grado di individuare lo sviluppo di potenziali lesioni, attraverso il quale sarà possibile verificare eventuali infiltrazioni d’acqua. È importante specificare che queste zone non trattate sono secondarie e non sollecitate quanto quelle trattate.

Preparazione del sottofondo:

• lrruvidimento della superficie in calcestruzzo.
• Prova della resistenza coesiva a trazione min. del substrato 1 .0 N/mm2 o come richiesto dal calcolo statico.
   

Rinforzo strutturale:

• Primer per calcestruzzo Sikadur®-330
• Applicazione tessuto in fibra di carbonio SikaWrap®-301 C.
• ́́Resina di laminatura Sikadur®-330.

Nuovo rivestimento:

• Impiegando un rivestimento Sikagard®-550 W Elastic impermeabile ed elastico con capacità di ponte sulle fessure anche a -20°.