Viadotti. Un viadotto ad asse curvilineo con sezione a struttura mista acciaio-calcestruzzo. schema statico a trave continua su 11 appoggi.

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1 Un viadotto ad asse curvilineo con sezione a struttura mista acciaio-calcestruzzo e schema statico a trave continua su 11 appoggi Ponti & Viadotti MONTAGGIO E VARO DEL VIADOTTO STURA DI DEMONTE A CASTELLETTO STURA Siro Dal Zotto* Emanuele Maiorana** Il viadotto Stura di Demonte a Castelletto Stura (CN) è parte del collegamento autostradale Asti-Cuneo, tronco I A6 (Massimini-Cuneo), lotto 5 Cuneo S.S. 231 (si veda S&A n 87). Si tratta di un viadotto ad asse curvilineo (Figura 2) con sezione a struttura mista acciaio-calcestruzzo e schema statico a trave continua su 11 appoggi. Le campate centrali hanno luce pari a 100 m e le laterali 50 m. Il tracciato longitudinale del viadotto presenta una variazione di quota tra le due spalle pari a 18,09 m su una lunghezza complessiva di m, da cui una pendenza del 1,64%. La Figura 2 riporta la pianta e la Figura 3 il prospetto. Figura 2 - La pianta del viadotto La sezione trasversale (Figura 4) è costituita da due travi principali a doppio T saldate, di altezza 5 m, con larghezza e spessori di piattabande e anime variabili di concio in concio. I diaframmi intermedi e di appoggio, sulle spalle e sulle pile, sono realizzati con angolari accoppiati come montanti e diagonali e con sezioni a doppio T saldate all elemento inferiore. Figura 1 - Una veduta dell impalcato dall alto La soletta in calcestruzzo, di spessore 28 cm e pendenza trasversale variabile tra il 2,5% e il 3%, lavora in appoggio sulle travi principali e su quattro travi di spina, realizzate anch esse con sezione a doppio T saldata di altezza 600 mm. Le due travi di spina poste alle estremità della soletta sono sostenute da un elemento diagonale con funzionamento a puntone e sezione circolare cava (tubo Φ323,9 12,5 mm). Le travi principali dell impalcato sono realizzate in officina in conci di lunghezza pari a circa 12,5 m e altezza 2,5 m. I conci superiore e inferiore sono collegati in cantiere con saldature a cordone d angolo longitudinali (Figura 5). Figura 3 - Il prospetto 86

2 Figura 4 - La sezione trasversale intermedia 5A 5B Figure 5A e 5B - Il collegamento longitudinale delle travi principali tramite saldatura a cordone d angolo: la sezione (A) e il prospetto (B) automatica o semi automatica a filo sotto gas di protezione (CO 2 o sue miscele). In appoggio, la piattabanda inferiore è costituita da due lamiere sovrapposte, da 70 mm ciascuna, precedentemente unite in officina (Figura 6). E stato quindi necessario procedere alla qualifica della saldatura (WPQR) di un giunto di spessore complessivo pari a 140 mm (Figura 7) per consentire il collegamento dei conci di trave in cantiere tramite giunzione saldata testa a testa a piena penetrazione d anima e piattabanda. Con riferimento al dettaglio di Figura 8, la saldatura in cantiere della piattabanda dei conci di pila è stata eseguita secondo la seguente sequenza: riempimento del cianfrino secondo WPS; rasatura della saldatura da entrambi i lati per 100 mm La saldatura I giunti trasversali d anima e piattabanda, anch essi realizzati in cantiere, sono a piena penetrazione. I procedimenti di saldatura, in accordo al DM Norme Tecniche per le Costruzioni, sono i seguenti: manuale ad arco con elettrodi rivestiti; automatica ad arco sommerso con filo e flusso; Figura 6 - Il concio di trave in officina Figura 7 - La preparazione del provino per la qualifica del giunto testa a testa a piena penetrazione della piattabanda Figura 8 - Un dettaglio tipico di saldatura di piattabande in cantiere per parte a cavallo dell anima e per l intera lunghezza in presenza del raddoppio, per poter garantire un adeguata controllabilità del giunto testa a testa; controllo con ultrasuoni; esecuzione della saldatura di testa del raddoppio (15x20) secondo WPS in PA e in PD. 87

3 Le travi prefabbricate negli stabilimenti di OMBA Impianti & Engineering SpA di Torri di Quartesolo (VI), sono giunte in cantiere in conci di lunghezza pari a 12,5 m e altezza 2,5 m. In sintesi, le fasi di montaggio e varo sono state le seguenti: scarico dei conci con l utilizzo di apposite gru, bilancini e ganci/pinze; ribaltamento dei conci superiori con bilancino e pinze; realizzazione della saldatura longitudinale tra i conci superiore ed inferiore della trave; spostamento dei conci da 12,5 m con l utilizzo della gru a cavalletto da 87,5 t in linea di varo; realizzazione dei giunti saldati trasversali delle travi principali a formare macroconci di lunghezza tra i 37,5 m e i 50 m, a seconda della fase di varo; montaggio dei diaframmi, travi di spina e passerelle; posizionamento dei macroconci sulle carrelliere; spostamento dei macroconci a ridosso del viadotto già varato con l utilizzo delle carrelliere; realizzazione del giunto saldato tra il viadotto varato e macroconci; varo del nuovo macroconcio collegato. Il varo del viadotto è stato effettuato utilizzando argani e rulliere. Nel dettaglio, le caratteristiche delle attrezzature utilizzate (funi, argani, ecc.) sono state determinate sulla base del peso proprio del viadotto da varare, degli attriti e delle pendenze coinvolte in quanto, durante il varo, il carico agente è costituito solo dalle strutture metalliche (fase 1); i carichi permanenti, predalles e soletta in calcestruzzo armato, entreranno in gioco a fine varo (fase 2). La parte del viadotto varata, per un peso complessivo di t, va da spalla SP2 a pila P2, per un totale di dieci campate, di cui una campata da 50 m e nove da 100 m; le rimanenti due campate sono state invece montate dal basso con l utilizzo di pile provvisorie. Da notare che, dato che il varo avviene in salita, è da considerare che la forza di tiro dell argano deve contrastare la componente del peso in direzione parallela alla linea di varo. 10A 10B Figure 10A e 10B - Il prospetto della gru a cavalletto: il progetto (A) e la realizzazione (B) Figura 9 - Il varo longitudinale di punta in curva Le attrezzature di cantiere Si citano brevemente, illustrandone l utilizzo, le attrezzature principali per il varo. La gru a cavalletto da 87,5 t La gru a cavalletto (Figure 10A e 10B) è stata utilizzata per la movimentazione delle travi principali del viadotto ed è costituita da due travi principali ad anima piena, opportunamente irrigidite verticalmente e orizzontalmente, controventate sui lati esterni da una struttura reticolare torsionalmente rigida, costituita da tre controventi reticolari tubolari Figura 11 - Il prospetto delle gambe della gru a cavalletto 88

4 (una trave superiore, una laterale e una inferiore). Le gambe (a cerniera e fissa) sono realizzate da profili saldati a cassone, alle cui estremità sono collegati quattro bilancieri porta ruote (Figura 11). La gru si muove nell area di assemblaggio delle travi dell impalcato scorrendo su rotaie sostenute da cordoli in calcestruzzo armato per una lunghezza di circa 150 m. Figura 13 - Il prospetto del retrobecco L avambecco L avambecco è una struttura costituita in parte da travi ad anima piena e in parte reticolari, lunga circa 68,5 m. La caratteristica dell avambecco è di essere una struttura appositamente leggera per ridurre le sollecitazioni agenti sui conci del viadotto durante la movimentazione sopra le pile (Figura 12). Le travi principali dell avambecco sono suddivise in quattro conci ad altezza variabile e terminano con una punta adeguatamente sagomata ad arco di circonferenza e con inclinazione variabile, per recuperare la freccia nella fase di ingaggio dell appoggio sulle slitte di varo. Le travi del concio di massima altezza sono di tipo reticolare, mentre i conci successivi sono ad anima piena con opportuni irrigidimenti longitudinali e trasversali. Orizzontalmente le due travi vengono collegate e irrigidite mediante un controvento superiore e uno inferiore; inoltre, sono inseriti dei diaframmi verticali, sempre reticolari, a passo costante, per rendere la struttura torsionalmente rigida e consentire il mantenimento della forma della sezione. Figure 14A e 14B - Un dettaglio delle ultime fasi di varo con l utilizzo del retro becco: la penultima in cui avviene il montaggio del retrobecco (14A) e l ultima in cui si vede il varo definitivo (14B) 14A 14B Lo scopo del retrobecco è di permettere il varo degli ultimi conci del viadotto, data l impossibilità di arrivare direttamente con la carrelliera di traino fino in spalla (Figure 14A e 14B). La carrelliera di traino La carrelliera di traino (Figura 15) è costituita da un carrello su otto ruote, montate su un sistema di bilancini che rendono la struttura isostatica. In corrispondenza della mezzeria di ogni coppia di ruote, è posizionato un martinetto idraulico della portata di 150 t, con escursione di 720 mm, per regolare la quota di varo della travata. I martinetti idraulici sono collegati a una centralina oleodinamica unica che ripartisce uniformemente la pressione dell olio nei martinetti. Figura 12 - L avambecco L interasse delle travi dell avambecco è pari a quello delle travi principali del viadotto, ossia 13,9 m, e il collegamento dell avambecco alle travi dell impalcato si realizza con giunti bullonati in schema d asse sia per l attacco superiore che per quello inferiore, garantendo così la trasmissione di sole forze (e non coppie) sui nodi; tale tipo di giunzione, oltre alla riduzione delle sollecitazioni all attacco, permette inoltre un semplice e rapido montaggio-smontaggio dell avambecco. Il retrobecco Il retrobecco (Figura 13) è una struttura lunga circa 24 m, costituita da due travi di bordo ad anima piena di altezza costante pari a 2,5 m, opportunamente irrigidita trasversalmente e longitudinalmente. Figura 15 - Il prospetto laterale della carrelliera di traino 89

5 L appoggio delle travi dell impalcato avviene su una traversa con sezione a cassone di altezza 770 mm opportunamente irrigidita collegata alla parte superiore della carrelliera. In corrispondenza dell appoggio di una delle due travi sulla traversa di tiro è necessario il posizionamento di uno sgabello (Figura 16), opportunamente collegato, per recuperare la differenza di quota presente tra le due travi principali dell impalcato. Figura 16 - Una vista della traversa con sgabello Le travi principali dell impalcato sono semplicemente appoggiate sulla traversa di tiro; è inoltre presente una fune di collegamento tra la carrelliera di traino e quella folle al fine di impedire allontanamenti tra le due in fase di spostamento. Il dispositivo di frenatura La necessità di introdurre dei dispositivi per il frenamento del viadotto è dovuta al fatto che il varo del viadotto avviene in salita su rulli. Nel momento in cui si scollega la carrelliera di traino per andare a recuperare i successivi conci da varare è necessario bloccare il viadotto che altrimenti, per effetto della pendenza, tenderebbe a scorrere sui rulli e retrocedere verso l area di cantiere. Tale blocco avviene attraverso un supporto pizzicato alla piattabanda inferiore delle travi principali che va in battuta sulla rulliera. E inoltre stato introdotto un ulteriore freno di sicurezza per impedire lo scorrimento dell impalcato in caso di rottura della fune di tiro. Tale dispositivo è realizzato con dei cunei che permettono la traslazione delle travi nella direzione di varo mentre ne impediscono l arretramento. Il vassoio in cui sono alloggiati i cunei è opportunamente vincolato alla spalla come indicato in Figura 17. La traversa è dotata alle estremità di due elementi che fungono da contrasti per l avanzamento del viadotto; tali elementi definiscono la propria battuta direttamente sulla piattabanda inferiore delle travi principali e sono ribaltabili per permettere la rotazione della traversa e lo spostamento della carrelliera in fase di varo. Durante la fase di spinta del viadotto è infatti necessario spostare nell area di varo la carrelliera; pertanto, per evitare interferenze tra la traversa e le pile provvisorie di calaggio, è stato necessario permettere la rotazione della traversa attorno a un perno centrale. La carrelliera folle La carrelliera folle viene utilizzata, in accoppiamento alla carrelliera di traino, per lo spostamento dei macroconci dalla zona di saldatura fino a ridosso della parte di viadotto già varata. La carrelliera folle è costituita da un carrello a otto ruote, montate su un sistema di bilancini che rendono la struttura isostatica. In corrispondenza della mezzeria del bilancino porta ruote è posizionato un perno per il collegamento al bilancino principale. In corrispondenza del bilancino principale sono previsti degli alloggiamenti per dei martinetti per permettere eventuali regolazioni in altezza delle travi del viadotto in fase di movimentazione. L appoggio delle travi dell impalcato avviene su una traversa con sezione a cassone di altezza 600 mm opportunamente irrigidita collegata alla parte superiore dei carrelli. Anche per questa carrelliera, in corrispondenza dell appoggio di una delle due travi sulla traversa di tiro, è necessario il posizionamento di uno sgabello, opportunamente collegato, per recuperare la differenza di quota presente tra le due travi principali dell impalcato. I due carrelli laterali della carrelliera sono collegati tra loro da una struttura reticolare sul piano orizzontale. Figura 17 - Un dettaglio della posizione dei cunei per il blocco della piattabanda Le rulliere di varo Le rulliere di varo sono strutture che realizzano il vincolo di appoggio puntuale scorrevole delle travi dell impalcato durante il varo; esse sono formate dai seguenti elementi: struttura di appoggio; bilanciere principale; bilanciere secondario; struttura porta rulli; rulli. Il collegamento tra le varie parti è realizzato con perni in modo tale da permettere la reciproca rotazione dei vari pezzi; si realizza uno schema di vincolo che, tramite una struttura isostatica, ripartisce in otto forze uguali la reazione vincolare all appoggio. Per il varo sono utilizzate rulliere con portata di 690 t. Le rulliere sono posizionate in corrispondenza delle spalle e delle pile con interasse pari all interasse tra le travi principali (13,9 m) e disposte in pianta in direzione tangente la curva di avanzamento del viadotto. 90

6 Figura 19 - Una vista delle predalles Le attrezzature di pila per l abbassamento finale Completano le attrezzature per il varo un sistema di calaggi, stabilizzati tra loro mediante opportuni collegamenti orizzontali di controventamento nella direzione longitudinale e trasversale l asse del viadotto, sui quali poggia in sommità un sistema di martinetti (collegati a una centralina di controllo) che, a varo completato, permettono il sollevamento dell intero viadotto, lo sfilamento delle slitte di varo e l abbassamento sugli appoggi definitivi. La posa delle predalles La fase conclusiva del montaggio prevede la posa delle predalles (Figura 18 e Figura 19) e il getto del calcestruzzo. A questo punto il viadotto è pronto per essere collaudato. Figura 18 - Una veduta dal basso della posa delle predalles I contrasti laterali I contrasti laterali sono strutture che realizzano il vincolo orizzontale durante tutte le fasi di varo e posizionate in coppia su ciascuna pila, e si oppongono alle azioni del vento sulla travata e al serpeggiamento del viadotto. Ogni contrasto è costituito da un pattino rivestito in Dumetal collegato alla sottostante struttura di supporto attraverso un perno. I contrasti laterali, posizionati alla quota di varo della piattabanda inferiore delle travi principali, hanno la funzione di vincolare gli spostamenti della piattabanda inferiore delle travi principali durante il varo e trasmettere alla pila le azioni orizzontali del vento e del serpeggiamento del viadotto. * Ingegnere Direttore del Settore Tecnico Operativo della Omba Impianti & Engineering SpA ** Ingegnere Responsabile Qualità, Ambiente e Sicurezza della Omba Impianti & Engineering SpA Dati tecnici Lunghezza totale: m Luce massima di campata: 100 m Numero campate: 12 Peso acciaio: t Ente Appaltante: Autostrada Asti-Cuneo SpA Impresa Appaltatrice: Itinera SpA StruttureMetalliche: Omba I & E SpA Progettazione e realizzazione attrezzature di varo: Omba I & E SpA