Progetto finanziato da: E.ON. Energia s.p.a. Importo lavori:
Lunghezza: m 270 (viadotto lago Turano), m 505 ( viadotto lago Salto) Altezza massima pile: m 53 (viadotto lago Turano), m 40 ( viadotto lago Turano) Struttura: cemento armato ordinario, impalcati in travi Gerber. |
Descrizione generale
La relazione tecnica analizza la fattibilità d’intervento per l’adeguamento e ripristino del viadotto sul Lago Salto in località Fiumata e sul lago Turano in Località Castel di Tora in provincia di Rieti. Costruito negli anni ’30, il viadotto è interamente in calcestruzzo armato ordinario (impalcato e sottostrutture). Mai soggetto a opere di ristrutturazione risente di degradi chimici e fisici tipici delle opere in calcestruzzo.
Obiettivo dello studio è la definizione di un intervento di manutenzione straordinaria e di adeguamento strutturale dei viadotti. I temi affrontati sono in primo luogo il ripristino dei calcestruzzi ammalorati e la passivazione delle barre di armatura (impalcati e pile di sostegno).
Deve, quindi, essere rimosso e ripristinato il calcestruzzo carbonatato, assicurando un ambiente protetto (basico) per le armature. Deve essere verificata la vulnerabilità sismica delle strutture. Contestualmente deve essere riorganizzata la sagoma stradale per l’installazione di barriere di sicurezza (guardrail) nel rispetto della vigente normativa.
Sono vagliate e messe a confronto differenti ipotesi d’intervento. Analizzando le tecniche esecutive, le principali attrezzature e i materiali necessari, per ognuna di esse sono messi in luce criticità logistiche e di gestione della sicurezza del cantiere (ai sensi del D.Lgs 81/2008). Infine, sono redatti i Computi Metrici Estimativi e valutati i miglioramenti attesi per ogni soluzione.
Ai miglioramenti è data valutazione quantitativa per fornire alla Committenza parametri oggettivi di confronto costi/benefici.
Prestazioni professionali eseguite
Analisi di Valutazione della Vulnerabilità Sismica delle Strutture Studio di fattibilità di un intervento di adeguamento statico/sismico con manutenzione straordinaria delle opere in C.A.
Caratteristiche strutturali
Il viadotto è realizzato interamente in cemento armato ordinario gettato in opera. Si sviluppa per una lunghezza totale di 505 m circa, suddiviso su quindici campate. Le sottostrutture sono costituite da undici cavalletti a struttura intelaiata e da sei stilate.
L’altezza massima è di circa 40 m. L’impalcato è caratterizzato da due travi longitudinali correnti tipo Gerber poste a interasse 3.15 m. Queste sono collegate da traversi posti a interasse 3 m. La soletta superiore ha spessore 15 cm ed è sostenuta dalle travi principali.
Per un tratto centrale di 4.70 m la carreggiata ha larghezza di 7.0 m Le fondazioni sono del tipo superficiale. Non si dispongono di ulteriori elementi conoscitivi. La sezione stradale consta della carreggiata di 5 m suddivisa in due corsie e da due marciapiedi laterali rialzati di larghezza 0.75 m. I parapetti sono in ferro montati su cordolo in cemento.
Su uno dei lati sono montati i montanti per l’illuminazione.
Problematiche tecniche al contorno
Si premette che, la verifica rientra in un più ampio intervento di adeguamento funzionale dei viadotti; non nasce da una autonoma cogenza normativa di adeguamento. In particolare: è necessario intervenire per rinforzare la soletta dell’impalcato; non idonea a sopportare i carichi stradali pesanti; si deve prevedere la posa di nuovi sicurvia.
Gli interventi di miglioramento devono essere previsti, per volontà della committenza, solo se espressamente richiesti dalla normativa. Dai risultati si evince un livello di sollecitazione agente di gran lunga superiore alla resistenza di progetto. Sebbene non si abbia certezza sul reale quantitativo di armatura dei traversi e delle colonne, si può affermare che le sottostrutture risultano inadeguate ai livelli di sicurezza previsti dalla Normativa.
Come si evince dalla figura a fianco, particolarmente sottodimensionati sono i traversi; di poco non verificate le pile. I primi, sollecitati a semplice flessione, risentono della modesta presenza di armature. Il Decreto 14 gennaio 2008, per le costruzioni esistenti individua le seguenti categorie (paragrafo 8.4) di intervento: - interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle norme; - interventi di miglioramento atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle norme.
La strada percorsa è quella di progettare un intervento di adeguamento funzionale e strutturale che comporti un miglioramento della sicurezza esistente (sebbene non conseguendo i livelli previsti dalla normativa). È importante precisare che, oltre ad esigenze della committenza di riduzione del budget, un intervento di adeguamento è impossibile da realizzare a costi ragionevoli. Pile e traversi sono sommersi; tutte le operazioni dovrebbero essere svolte dai sub. Sono state vagliate tre ipotesi di lavoro.
Esse possono essere così riassunte: Ipotesi 1 - intervento di rinforzo della soletta dall’alto attraverso nuovo getto collaborante; Ipotesi 2 - intervento di demolizione con ricostruzione della soletta esistente; Ipotesi 3 - intervento di rinforzo da intradosso della soletta attraverso nuove travi in acciaio;L’ipotesi 3 è ulteriormente suddivisa nella variante 3bis, dove si ipotizza il solo intervento di adeguamento della soletta senza ripristino dei calcestruzzi. Una precisazione da intendersi come chiave di lettura delle scelte effettuate: l’iter di progetto si è basato in prima istanza sullo studio della ipotesi 1; intesa come la più tipica e di semplice realizzazione.
Le ipotesi 2 e 3 sono intese come “ipotesi di rottura”: la prima perché radicale nel massimizzare il risultato tecnico finale, la seconda perché radicale nel minimizzare i costi di ristrutturazione.
Le ipotesi sono state descritte negli elaborati grafici e nei documenti prodotti. Per ognuna sono messi in evidenza le attrezzature necessarie, i materiali ed altri aspetti rilevanti
ai fini della valutazione tecnica d’intervento. Sotto si descrive brevemente l’ipotesi 2, il migliore dal punto di vista tecnico, sebbene più costoso.
L’intervento proposto consiste nella completa sostituzione dell’esistente soletta in cemento armato con una nuova soletta alleggerita di spessore ridotto.
Innanzitutto, si opera un rinforzo strutturale dell’impalcato alleggerendolo, quindi diminuendo l’azione sismica sulle sottostrutture (i.e. intervento di miglioramento sismico).
Si produce aumentando dell’altezza totale delle travi longitudinali (vedi figura). L’aumento di inerzia ha effetti benefici anche sulla resistenza sismica; queste sono incastrate a telaio sulle sottostrutture. L’intervento è stato studiato (esigenze della committenza) per essere realizzato senza interdire completamente il traffico.
Si opera per tratti successivi, parzializzando la carreggiata. L’iter esecutivo principale consiste nel avanzare per conci successivi. Ogni concio deve essere inizialmente ancorato da un autocarro di idonea portata (vedi figura sotto).
Il concio deve essere successivamente tagliato con sega tipo clipper con lama diamantata. Rimosso un lato intero di soletta, deve essere posata la nuova lastra prefabbricata (vedi figura). Le lastre autoportanti poggiano sulle travi longitudinali e sulla trave secondaria.
Strutture esistenti e nuove sono solidarizzate realizzando in corrispondenza degli appoggi sistemi di connessione a taglio ancorati con resine epossidiche bicomponente. Le attrezzature e le maestranze da prevedersi sono di tipo ordinario. Per quanto riguarda i materiali, si può valutare di sostituire le lastre prefabbricate in cemento con lamiere grecate collaboranti ed autoportanti; i.e. riduzione delle masse dell’impalcato e miglioramento sismico globale.
L’ipotesi necessita di aree di stoccaggio materiali fuori opera (lastre prefabbricate e demolizioni).
La soluzione adottata è quella di attrezzare un’area deposito satellite in adiacenza al ponte. Questa rifornita da un’area stoccaggio principale da individuarsi nelle vicinanze. Confronto tecnico economico tra soluzioni L’attività progettuale è stata completata con tabelle riepilogative di confronto tecnico economico fra le ipotesi di rinforzo proposte. Sono stati individuati 7 parametri qualitativi di tipo tecnico ed economico.