Università degli Studi Roma Tre. Dipartimento di Ingegneria RELAZIONE DI FINE TIROCINIO

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1 Università degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile per la Protezione dai Rischi Naturali RELAZIONE DI FINE TIROCINIO Approfondimento sulle misure di manutenzione nel Porto di Salerno Tutor : Prof. Andrea Ferrante Studente : Roberta Bove 1

2 Sommario RELAZIONE DI FINE TIROCINIO... 1 Approfondimento sulle misure di manutenzione nel Porto di Salerno Premessa Introduzione Caso di Studio Acquisizione Dati Cronologia degli eventi; interventi... 6 Progettazione definitiva...11 Progetto Esecutivo Definizione dell intervento Stato attuale e monitoraggio

3 1. Premessa Con la presente relazione si vuole descrivere l attività di tirocinio condotta nei mesi di Ottobre e Novembre presso il Dipartimento di Ingegneria Civile dell Università degli Studi di Roma Tre sotto la supervisione del tutor universitario prof. Andrea Ferrante. Tale attività ha richiesto un impegno complessivo di 75 ore, corrispondenti a 3 Crediti Formativi Universitari. Il lavoro di tirocinio si è incentrato sul monitoraggio del sistema manutentivo di grandi opere, nello specifico del Porto di Salerno, con l ausilio dell AP di Salerno. Il tema affrontato riguarda l approfondimento delle modalità di implementazione delle misure di manutenzione programmata, manutenzione straordinaria e di riparazione del porto di Salerno influenza fortemente lo stato d esercizio delle strutture sovrastrutture, e impianti portuali. 2. Introduzione La manutenzione è definita come il complesso delle operazioni necessarie a conservare la conveniente funzionalità ed efficienza dell opera o del singolo elemento in esame. L esigenza di mantenere inalterata l efficienza degli impianti e delle strutture che li compongono unito al miglioramento della qualità del servizio offerto è sempre stata l obiettivo principale e maggiormente perseguito. La manutenzione nella sua accezione completa è quella funzione preposta al ruolo di assicurare la continuità di buon funzionamento delle strutture produttive. Si definisce la manutenzione combinazione di tutte le azioni tecniche ed amministrative incluse le attività di supervisione, volte a mantenere o a riportare un entità in uno stato in cui si possa eseguire la funzione richiesta. Nel 2003 queste norme furono sostituite dalla UNI EN 13306, che definisce la manutenzione come: combinazione di tutte le azioni tecniche, amministrative e gestionali, previste durante il ciclo di vita di un entità, destinate a mantenerla o riportarla in uno stato in cui possa eseguire la funzione richiesta. Quando la stessa è applicate a realtà quali quelle portuali, le cose assumono una più complessa configurazione. Le infrastrutture portuali,e marittime in generale,posseggono delle caratteristiche generali che le distinguono dalle infrastrutture ubicate in ambiti meno aggressivi. Queste caratteristiche implicano una serie di difficoltà e condizioni che dovranno essere tenute in conto a partire dalla fase di progetto fino all esecuzione e alla posteriore conservazione delle infrastrutture e dei servizi. 3

4 Attualmente, il mantenimento ( manutenzione ) delle infrastrutture portuali è una delle discipline che sta acquisendo maggior rilievo dovuto al raggiungimento della vita utile (Vu) delle infrastrutture. In maniera generale la manutenzione di qualunque infrastruttura si può affrontare in modi differenti e quindi riconducibili a due modalità universali di manutenzione: a) Manutenzione correttiva b) Manutenzione preventiva Le strutture portuali in molti porti hanno bisogno di grandi misure di valorizzazione a causa di mancata manutenzione periodica. Le cause principali spesso indicate da parte delle autorità portuali per questa negligenza sono ad esempio, i bilanci inadeguati e la necessità di rinviare la manutenzione. Gli sforzi di routine di ispezione e di pianificazione di manutenzione sono spesso visti come molto costosi e ad alta intensità di lavoro, e sono rimandati fino a quando le riparazioni sono necessarie per arrestare una situazione di pericolo. Le conseguenze di una scarsa o nulla manutenzione preventiva possono essere di vasta portata in materia di incidenti, perdita di utilizzo di un impianto, e aumento dei costi di riparazione e/o di ricostruzione. Pertanto, la conoscenza delle cause di degrado e danni, i metodi di controllo, manutenzione e riparazione necessario per la gestione del ciclo di vita è essenziale. I componenti di una struttura iniziano a deteriorarsi nello stesso momento in cui vengono costruiti. La modalità e la velocità del deterioramento dipendono dalla progettazione, dai materiali utilizzati, la qualità della costruzione, utilizzo, fattori ambientali (clima, inquinamento, condizione idriche e idrologiche, falda acquifera, sottosuolo) e qualità e regolarità della manutenzione. Una struttura può inoltre subire danni dal sovraccarico, dall impatto delle imbarcazioni e delle attrezzature, condizioni climatiche avverse, erosioni ed eventi sismici. Se l attuazione di un Sistema di Gestione della Manutenzione ottimale è raccomandabile per qualunque tipo di infrastruttura, nel Sistema Portuario acquista una particolare considerazione che sintetizzeremo di seguito. Ancor più eclatante è il caso in cui in un complesso portuale, con un traffico commerciale e crocieristico considerevole, viene a mancare non tanto un Sistema di Gestione ma un vero e proprio sistema di controllo periodico per l assenza di un ente che istituzionalmente, giornalmente, tuteli le strutture e gli operatori stessi, in questo contesto si inquadra il caso di studio sviluppato nel Porto di Salerno a partire dall anno

5 3. Caso di Studio In molti porti le strutture hanno bisogno di grandi misure di valorizzazione a causa di mancata manutenzione periodica. Le cause principali spesso indicate da parte delle Autorità Portuali per questa negligenza sono ad esempio, i bilanci inadeguati e la necessità di rinviare la manutenzione, quando a queste cause si aggiunge la mancanza di un ente fondamentale quale l Autorità Portuale stessa i dissesti acquisiscono una dimensione considerevole. Nell ambito di questo contesto presso il Porto di Salerno sono stati presi in esame dei casi di pratici di studio in materia di manutenzione e riparazione a partire da quello che può essere considerato come l evento più traumatico verificatosi nel Dicembre 2000nel Porto di Salerno, prima che venisse istituita l Autorità Portuale di Salerno, con il crollo di un tratto della Calata Riva di Ponente c.d. Banchina Rossa. Il caso di studio riguarda la formazione di un estesa apertura, formazione di voragine su Banchina Rossa (angolo molo di Levante) in corrispondenza dell ormeggio n 20,con dimensioni circa 15m per quattro, in cui sono cadute autovetture nuove di fabbrica in sosta sulla banchina in attesa di dislocazione, alcun danno a persone si è verificato. 5

6 Tale evento ha richiesto provvedimenti immediati per la salvaguardia della privata e pubblica incolumità e per la verifica della sicurezza degli ormeggi sia per quelli finalizzati al ripristino dell efficienza della banchina danneggiata. 4. Acquisizione Dati La corretta gestione ed analisi del caso di studio ha richiesto l acquisizione di dati in loco. Coadiuvata dalla collaborazione e supervisione del Tutor universitario preposto si è presa visione,presso il comparto tecnico dell Autorità Portuale di Salerno, dei dati riguardanti differenti casi di manutenzione ordinaria, manutenzione straordinarie e di riparazioni prestando particolare attenzione al caso oggetto della presente relazione. Tale danno riconosciuto come evento esaustivo di quanto una scarsa manutenzione e sistema ispettivo posso presente possano nuocere dal punto di vista tecnico-economico-operativo ad una realtà Portuale. Operativamente affrontare una riparazione, di tale entità, comporta una perdita di operatività dell intero sistema portuale, rallentandi i traffici. La presa visione di documentazione fotografica, progetti, relazioni, computi,monitoraggi, ispezioni, riguardanti il caso del dissesto della Banchina Rossa e conseguenti ripetute visite in porto. 5. Cronologia degli eventi; interventi A seguito di comunicazione del ,della Capitaneria di porto di Salerno: presenza di un estesa apertura di metri 15 di lunghezza per quattro, con conseguente caduta di un numero impresi dato di autovetture in sosta in banchina attesa caricazione. La stessa emetteva specifica ordinanza per immediata interdizione della zona interessata dal dissesto e di regolamentazione della operazioni di ormeggio lungo le altre banchine portuali, al fine di prevenire ulteriori danni. Si evidenziava quindi, l urgenza di attuare le azioni occorrenti al ripristino dei manufatti allo scopo di non penalizzare ulteriormente le attività portuali già danneggiate dall evento verificatosi. 6

7 Le banchine del Porto di Salerno, costruite tra il 1969 ed il 1985,sono state realizzate in pile indipendenti di massi in cls, tipologia a massi pilonati,, della larghezza di 3 m, imbasate alla quota -10,00 m rispetto al livello medio marino locale su uno scanno dello spessore minimo di 1,5 m. La sovrastruttura di banchina, della larghezza di 4,5 m, è realizzata in calcestruzzo cementizio debolmente armato con coronamento in pietra vulcanica ed è attraversata dal cunicolo dei sottoservizi ricoperto da traversole prefabbricate in c.a.l arredo di banchina è costituito da bitte di ormeggio in ghisa, poste alla distanza di circa 25 m, e da parabordi cilindrici in gomma posti alla distanza di circa 12,50 ml.il retrostante piazzale della larghezza di 14,16 m, ha pavimentazione in calcestruzzo di modesto spessore su superficie opportunamente trattata. 7

8 In adiacenza e con andamento parallelo si sviluppa la carreggiata stradale, della larghezza di ml. 10,50, ed in asse ad essa è collocato il cunicolo principale (ispezionabile ) di servizi delle dimensioni di ml. 3,20 x 2,70.L adiacente banchina di ponente del molo trapezio, che forma un angolo di poco superiore ai 90 con la precedente, ha infrastruttura analoga, mentre sulla sovrastruttura è ubicata la rotaia esterna di scorrimento di una gru di banchina mai istallata- ed all interno, alla di stanza di ml. 11 circa corre una trave porta rotaia, fondata su pali di medio diametro ( 800). Alla distanza di circa 22 m dal ciglio banchina sorge un capannone in struttura metallica, utilizzato per la movimentazione dei prodotti ortofrutticoli, fondato su strutture superficiali in c.a. A seguito dei sopralluoghi effettuati dai tecnici dell ufficio del Genio Civile per le OO.MM. di Napoli, e delle ispezioni subacquee della Guardia Costiera (2 nucleo) ed a seguito di un ulteriore ispezione subacquea nell ambito dell intervento di somma urgenza, finalizzato alla definizione dei limiti della zona pericolante, si è potuta evidenziare lo stato dei luoghi ed i tratti di banchina in cui estendere l intervento di ripristino. Il crollo si è verificato in concomitanza della partenza di una nave RO-RO, ivi alloggiata, dopo aver completato le operazioni di sbarco ed imbarco delle autovetture. 8

9 Da quanto è stato possibile evidenziare a seguito di indagini, ili dissesto del muro della banchina rossa è localizzato in un tratto, distante circa 6,00 m dall angolo con la radice del molo trapezio, della lunghezza di ml. 12,00 ( pari a quattro pile di massi ) e dell altezza visibile di circa 6,60 ml. ( corrispondente ai tre ordini superiori di massi), mentre la sovrastruttura ( trave di coronamento ) è rimasta in sito, appoggiata sulle pile di masso adiacenti. Il crollo dei massi ha causato lo svuotamento del materiale di riempimento del terrapieno, che è scivolato rovinosamente sul fondale, unitamente ai massi in cls. Fino alla distanza di circa ml. 15,00 dal ciglio di banchina, ed ili cedimento del retrostante piazzale pavimentato. In particolare, i massi delle due pile in prossimità dell angolo sono risultati ( dalle ispezioni subacquee) fuori sagoma, e dal lato opposto sempre sulla banchina rossa, si evidenzia un diffuso scalzamento per un tratto di circa ml. 10,00 con un profondità massima di ml. 2,50. Nel tratto in radice al molo trapezio, in corrispondenza della seconda pila di massi a partire dall angolo, sul fondale si nota un profondo scavo che interessa lo scanno di imbasamento e penetra fin sotto al masso si primo ordine di circa ml. 1,80. Dalle notizie acquisite con indagini e monitoraggi e dai rapporti di servizio del Nostromo di guardia e dal pilota si ritiene che il crollo del muro di banchina sia stato provocato dal movimento delle eliche laterali di manovra ( bow-thruster) azionate in fase di disormeggio e dall azione dell elica di spina ( a passo variabile) in quanto la nave, con pescaggio dichiarato di nove metri, risultava incagliata sul fondale. 9

10 La dinamica del crollo può,quindi in prima analisi, essere ipotizzata come uno scivolamento ed una rotazione congiunta del muro di banchina, innescati dallo scavo del fondale provocati dalle eliche nella zona antistante il piede della banchina e dalla scalzamento (scour ) dello scanno d imbasamento del pietrame. Si è poi con l ausilio dell Ufficio Genio civile OO.MM. analizzata in maniera più approfondita la dinamica del crollo, che può quindi essere ipotizzata come segue : 1 IPOTESI Scalzamento del muro di banchina con asportazione del sottostante pietrame di imbasamento;; Conseguente riduzione della base di appoggio dei massi Plasticizzazione della zona interna di terrapieno maggiormente sollecitata; Cedimento della stessa; Rotazione e crollo verso l esterno della pila di massi ( massimo spostamento in alto) 2 IPOTESI Scavo del fondale nella zona antistante il piede della banchina fino a quota inferiore di quella di imbasamento; Richiamo del materiale circostante verso la zona approfondita con allentamento del terreno sottostante il muro di banchina; Scivolamento e crollo verso l esterno della pila di massi ( massi spostamento in basso) La prima ipotesi appare tecnicamente più plausibile ma non spiega il fatto che lo scafo della nave sembra che non sia stato minimamente interessato al crollo; la seconda ipotesi spiegherebbe l incaglio della nave oltre la zona di poppa, che potrebbe essersi verificato già in ormeggio. L esecuzione dei salpamenti e l individuazione della posizione reciproca dei massi di banchina sul fondale (che risultano di dimensioni trasversali decrescenti a seconda dell ordine di appartenenza) potrebbe dare ulteriore elementi valutativi. Va ancora evidenziato che le ripetute indagini lungo la totalità delle banchine portuali hanno evidenziato l esistenza di fenomeni di scalzamento lungo il piede della banchina, di varia entità, talora localizzati talora diffusi, per cui risulta verosimile che il fenomeno eclatante del crollo si sia innestato su di una preesistente situazione di danneggiamento della zona di imbasamento della infrastruttura di banchina. 10

11 Progettazione definitiva Il progetto definitivo è stato elaborato mettendo a confronto due soluzioni alternative di seguito illustrate sinteticamente : 1 SOLUZIONE ( Ricostruzione del muro di banchina con pile indipendenti di massi sovrapposti in cls. ) o Tale soluzione prevede il ripristino del muro di banchina con la stessa tipologia di quello precedente, anche se adeguata alle dimensioni, per la classificazione sismica della zona, intervenuta successivamente alla data di costruzione originaria, e per la maggiore intensità del traffico portuale; 2 SOLUZIONE ( Ricostruzione del muro di banchina con paratie di pali di grosso diametro) o Prevede la ricostruzione del muro di banchina con una paratia di pali affiancati di grosso diametro opportunamente tirantati ad una retrostante struttura di contrasto. In entrambe le soluzioni si è dovuto tener conto della situazione esistente al contorno caratterizzata : Per la zona retrostante la banchina Rossa dalla presenza di un asse viario di un cunicolo ispezionabile, ad esso centrale, ove sono alloggiate le linee principali di alimentazione dell impianto idrico ed elettrico; Per la zona in radice con il molo Trapezio della presenza di una trave porta rotaia, fondata su pali di medio diametro ( 800) e di un capannone in concessione, ospitante attrezzature varie ortofrutticole, realizzato con una struttura in profilati metallici e con fondazioni superficiali. 11

12 Messe a confronto le sue soluzioni, e tenuto conto dei predetti vincoli, confrontate dal punto di vista sia tecnico che economico si pervenne alla conclusione che la seconda soluzione fosse la più conveniente. Considerando anche che la stima di massima complessiva delle due soluzioni, effettuata dall Ufficio progettazione, ha evidenziato un : 1-2 = (1 soluzione) (2 soluzione) = 900 mil. (in Lire) + 20% La differenza in termini di costo delle due soluzioni progettuali; la prima con utilizzo di palanco lato metallico, la seconda con pali di medio diametro, ha evidenziato una differenza in termini economici del 20%. Unitamente alla precedente valutazione nell ambito di una analisi di tipo Multi-Criteria,si è effettuata una valutazione di tipo qualitativo analizzando : - Fattibilità - Semplicità - Rapidità - Effetti collaterali - Varietà di lavorazioni - Uniformità strutturale - Manutenzione - Economicità Attribuendo per ogni voce,delle sopra elencate, relativamente alla 1 e 2 soluzione progettuale, dei KIP non alfanumerici ma meramente qualitativi (+ - =) ad indicare ;(+) valutazione positiva per l aspetto in esame; (-) valutazione negativa; (= ) eguaglianza, con una sommatoria finale del confronto tra le soluzioni: 1 soluzione Progettuale 5-2 Soluzione Progettuale 5+ La conclusione ed il confronto tra delle analisi, sia economica che qualitativa ha guidato la scelta verso la2 soluzione progettuale. Progetto Esecutivo Il progetto definitivo sarà redatto sulla scorta delle risultanze dei rilievi batimetrici effettuate con misurazioni acustiche con sistema Multibeam, integrato con rilievo morfostratigrafico effettuato con strumentazione e tecnologia chirp, nonché sulla scorta di ulteriori indagini per la determinazione dei parametri geotecnici nella zona di intervento, a supporto dei calcoli esecutivi delle strutture: - sondaggi geognostici con prelievo di campioni da sottoporre ad indagini di laboratorio - Prove penetro metriche S.P.T. - Prove di laboratorio per classificazione e determinazione caratter. Fisico meccaniche dei terreni attraversati dai sondaggi. 12

13 - Ispezioni Rilievi e Foto subacquee corredati da relazioni dettagliate La stima dell intervento è stata effettuata applicando alle quantità dedotte dall apposito computo i prezzi di elenco, determinati sulla scorta di analisi dei costi, elementari dei materiali, della mano d opera,dei noli e dei trasporti necessari dedotti dai li listini ufficiali. Il dimensionamento delle strutture è stato poi eseguito sulla scorta di parametri geotecnici desunti dall esito delle indagini geotecniche affidate ad un Soc. esterna che ha consentito di ricostruire i profili stratigrafici e determinare le caratteristiche geomeccaniche dei terreni interessati dall intervento. Tali parametri hanno confermato le previsioni di massima contenute nel progetto definito, ed esecutivo, e pertanto la tipologia strutturale d intervento, sia di consolidamento che di ricostruzione è ricaduta nella seconda soluzione elencata in precedenza. Sono stati eseguiti i calcoli delle strutture tenendo conto delle condizioni più onerose che si potranno verificare sia durante la fase di verifica sia durante la fase di realizzazione che nella fase del successivo esercizio dell opera. Tali calcoli hanno determinato una sola variazione rispetto alle previsioni contenute nel progetto definitivo consistente nella necessità di incrementare, da 12 ml. A 15 ml., la lunghezza dei pali di diametro 800 costituenti la paratia di pali accostati che hanno la funzione di ancoraggio per i tiranti collegati alla paratia costituita dai pali con i quali si ricostruisce il filo banchina, al fine di tener conto compiutamente della fasi provvisionali di cantiere nel corso di realizzazione dell opera. Infine, per individuare la pezzatura del materiale lapideo costituente l unghia dello scanno di imbasamento, si è provveduto a definire la protezione al piede esterno dall erosione delle eliche. I calcoli hanno condotto alla conclusione che la protezione al piede di imbasamento deve essere eseguita mediante massi naturali di pezzatura da 1t a 3t per uno spessore verticale di 1,5 ml, comprensivo di strato di pietrame con funzione di imbasamento dello spessore si 0,5 ml e per una lunghezza trasversale di 5,00 ml. L intervento può essere suddiviso in : 1. Opere di consolidamento: relative ai tratti di 12,00 m del muro di banchina adiacenti il tratto crollato 2. Opere di ricostruzione: relative a 30,00 m del muro di banchina in corrispondenza del crollo 13

14 6. Definizione dell intervento I due tratti di banchina, adiacenti il tratto da ricostruire, verranno sotto fondati con pali di piccolo diametro ( 250) e colonne di terreno consolidato ( jet-grouting 600) come riportato in figura. 14

15 Sia i pali che i jet-grouting, armati entrambi con tubi d acciaio tipo gas, saranno eseguiti attraverso il muro di banchina I pali opportunamente inclinati a coprire l intera area di base, verranno disposti su 7 file per complessivi 6 pali a metro lineare secondo lo schema della figura seguente. Nella zona di terreno sottostante la banchina si realizzano le colonne di terreno consolidato. Le perforazioni per l esecuzione dei pali e dello Jet-grouting sono previste sull estradosso del primo masso di banchina a quota 0.30m dal l.m.m previa demolizione dell esistente masso di coronamento. Al piede della banchina è stata dimensionata una protezione dall erosione dovuta al moto delle eliche delle navi in fase di ormeggio, costituita da un triplo strato di massi naturali da 1 t a 3t di pezzatura per uno spessore di 1.8 m per una larghezza di 5m. La nave tipo di porto è stata considerata sulla base di valori di letteratura, in attesa di dati più specifici sul parco navale che fruirà effettivamente della banchina in ricostruzione. L intervento di consolidamento con micropali risulta indispensabile sia per sanare le condizioni di instabilità di questa parte di banchina Rossa, conseguente al dissesto che per garantire la sicurezza nella fase di ricostruzione; inoltre, l intervento ha anche lo scopo di migliorare le condizioni di Stabilità Globale dei tratti di banchina. 15

16 7. Stato attuale e monitoraggio Grazie alla presenza dell Autorità Portuale di Salerno, il cui lavoro è coadiuvato dagli enti portuali preposti e dalla gestione libera della banchine e dal crescente traffico commerciale ad opera di Assoindustria Salerno associazione che riunisce tutti i principali operatori portuali del porto commerciale di SA, e crocieristico dello scalo salernitano; oggi la manutenzione è una realtà nello scalo salernitano. Una giovane AP al porto di Salerno fa fronte con una tipologia manutentiva programmata, e correttiva e continui monitoraggi alle esigenze portuali integrando, come ha mostrato suo primo decennio di vita, le necessità di un porto ormai sul finire della su a Vu riqualificando lo stesso con progetti che già oggi hanno condotto il porto a Livelli di Servizio e prestazionali soddisfacenti. I continui interventi ispettivi e monitoraggi subacquei sulle banchine consentono di monitorarne il naturale ammaloramento, sulla stessa banchina Rossa in questi giorni (nov 2015) sono stati effettuati rilievi subacquei per constatare quanto il fenomeno dello scalzamento al piede ( oggi sulla banchina rossa angolo molo di Ponente) di banchina sia ancora una realtà in quelle parti non ancora interessate dai vasti interventi di riqualificazione che l AP ha portato avanti negli ultimi anni. Lo stato dei luoghi e la lo conservazione degli stetti è frutto della manutenzione che oggi il porto effettua e che potrebbe essere integrato e coadiuvato da un sistema di Gestione Portuale sin dalla progettazione. 16