PREMESSA. DESCRIZIONE DEL LAVORO DI TESI

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1 Premessa PREMESSA. DESCRIZIONE DEL LAVORO DI TESI 0.1. Descrizione del lavoro di tesi La presente tesi ha come obbiettivo lo studio di una soluzione alternativa a quella proposta da Carlos Fernandez Casado su incarico della provincia di Arezzo per la soluzione di un problema di attraversamento a sud di Montevarchi all interno della variante alla S.R. 69. La soluzione proposta è,come si descriverà in dettaglio successivamente, un ponte ad arco su due campate in acciaio con impalcato sospeso; questa soluzione presenta sicuramente molti punti a favore tra cui il basso impatto ambientale date le ridotte dimensioni dell arco e della trave di impalcato, tuttavia si ricerca una soluzione alternativa che abbia anch essa dei punti a favore principalmente da un punto di vista costruttivo. La soluzione a cui si arriva è quella di un ponte strallato multicampata, un tipologia particolare di ponte e poco usata in particolare per ponti di cosi piccola luce; questa soluzione ci permette di avere un basso impatto ambientale,relativamente alla tipologia strallata, in quanto ci permette di ridurre l altezza delle antenne e inoltre può essere costruita per conci a sbalzo evitando di ricorrere all utilizzo di sostegni provvisori come sono previsti per la realizzazione della soluzione di Casado. L idea alla base delle diverse soluzioni era quella di minimizzare l impatto ambientale dell opera essendo questa situata in un area destinata a parco ambientale in cui quindi l interesse dell utente deve concentrarsi sull ambiente circostante e non sull opera 7

2 Premessa d arte. Per il materiale si è scelto di privilegiare soluzioni in cemento armato che rispetto all acciaio presentano sicuramente un maggiore spessore ma hanno tuttavia molti vantaggi sia in termini di costo della costruzione che di semplicità di realizzazione (si richiedono maestranze con un minore livello di specializzazione). Il lavoro di progettazione di un ponte si articola in fasi diverse che portano alla definizione delle diverse parti della struttura per passi successivi, questo procedimento è ben descritto dal diagramma a blocchi qui riportato Descrizione generale della variante L opera di attraversamento descritta in questa tesi rientra all interno del progetto esecutivo variante alla S.R. 69 da Levane a San Giovanni Valdarno con raccordo al casello di Valdarno dell Autosole, redatto dall A.T.I. NET Engineering e Carlos Fernandez Casado, su incarico della Provincia di Arezzo. Il Progetto Esecutivo recepisce e sviluppa il tracciato stradale in un unico lotto funzionale che si estende da Levane (località Cimitero) a San Giovanni Valdarno (località Acquaviva). In base all ipotesi progettuale approvata, il tracciato del lotto unico funzionale si sviluppa dal raccordo alla S.R. 69, in corrispondenza della rotatoria della Variante sud di Levane, sino all attraversamento del fiume Arno in comune di Montevarchi. Lo sviluppo plano-altimetrico del tracciato è stato svolto tenendo conto delle normative vigenti per la progettazione stradale e con l obiettivo di risolvere le problematiche presenti e successive. In particolare sono state debitamente considerate la possibilità di un allargamento a tre corsie della sede autostradale dal lato opposto all Arno (in accordo con le indicazioni ricevute dalla Società Autostrade e dalle Autorità competenti per il fiume Arno). L opera d arte all interno della variante è il ponte sul Fiume Arno, progettato dallo studio Carlos Fernandez Casado di Madrid. In dettaglio il ponte è caratterizzato da due campate centrali con archi inclinati che sorreggono l impalcato (costituito da traversi in acciaio con soletta in c.a.) e da campate laterali in numero sufficiente per garantire la permeabilità stradale e idraulica in sinistra Arno, e per sovrappassare l autostrada e non interferire con il pendio in frana in destra Arno. Dal punto di vista sismico tracciato di progetto interessa principalmente tre Comuni 8

3 Premessa della zona ovest della Provincia di Arezzo. In base nell Ordinanza n 3274 del Presidente del Consiglio dei Ministri del 20/03/03, il territorio del comune di San Giovanni Valdarno e Terranuova Bracciolini sono annoverati in zona 2 mentre il comune di Montevarchi in zona 3. 9

4 CAPITOLO 1. DESCRIZIONE DEL SITO E SCELTE PROGETTUALI 1.1. Descrizione dell opera vincitrice dell appalto L ubicazione delle pile e la definizione delle luci delle campate principali e di quelle d accesso al ponte si adattano al meglio alla struttura e alla sezione dell alveo del fiume oltre a garantire la corretta intersezione con l autostrada A1. Il ponte progettato ha lunghezza totale di 495 m; le due campate principali in alveo del fiume hanno rispettivamente luci di 110 m e 77 m. In sinistra Arno saranno realizzate tre campate di luce 30 m e una di luce 25 m, che consentono di ottenere una zona sottostante ampia e permeabile sia dal punto di vista idraulico che paesaggistico; la distribuzione delle luci verrà poi modificata per adattare le condizioni al contorno alla nuova tipologia di opera realizzata. Fig. 1-1 Render della soluzione proposta da F.Casado 10

5 La piste ciclabili che dal ponte scendono al piano campagna saranno raccordate con le opere previste per le casse di espansione nell ambito della realizzazione delle stesse. In destra Arno verrà realizzata una campata di 48 m, che sovrappassa l autostrada del Sole, 4 da 30 m e una finale da 25 m. La campata di luce 48 m è stata dimensionata considerando l ipotesi di allargamento a tre corsie della sede autostradale esistente in rilevato.le campate laterali sono state prolungate per contenere l interferenza con l adiacente versante in condizioni di instabilità geotecnica e per limitare l altezza massima del rilevato della rampa a circa 4 m, considerate le caratteristiche meccaniche dei terreni di posa dello stesso. Le campate principali sono composte da due archi superiori posizionati su due piani inclinati uniti in prossimità della chiave dell arco e collegati da traversi intermedi. Questi archi sostengono l impalcato mediante tiranti disposti ogni 10 m e traversi inferiori con passo 5 m.l effetto visivo che i due archi inclinati consecutivi hanno sia sui conducenti dei veicoli che sui pedoni è un riferimento importante entrando a Montevarchi. Fig. 1-2 Vista laterale del render della solzione di F.Casado 11

6 Questa forma avvolgente della struttura non produce nessuna interruzione visuale nè paesaggistica considerata la snellezza degli elementi strutturali e la presenza dei tiranti ben distanziati. Gli archi portanti delle due campate maggiori sono in acciaio. La distanza tra i due archi, in corrispondenza dell impalcato è di circa 21 m; l altezza del punto di unione dei due archi rispetto al piano stradale è di 12,90 m. Gli archi sorreggono l impalcato costituito da traversi in acciaio di altezza 1.15 m disposti ad interasse di 5 m, che si appoggiano sulle travi laterali inferiori a cassone di altezza 1.90 m e larghezza 0.80 m. Completa l impalcato una soletta di calcestruzzo che sarà gettata con l ausilio di una lastra tipo predalles. La sezione trasversale del ponte sarà costituita dalla stessa sezione dell asse principale (tipo C1 - strada extraurbana secondaria) con larghezza m allargata per la formazione di una pista ciclabile a senso unico, su entrambi i lati del ponte, larga 1.50 m e da marciapiedi esterni anch essi larghi 1.50 m. La sezione dell impalcato, in corrispondenza delle rimanenti campate, si realizza con una struttura in acciaio a cassone estesa a tutta la larghezza con spessore 1.40 m. La piattaforma di calcestruzzo ha una larghezza di m, eccetto che per le 2 ultime campate che si allargano fino a m, per tenere conto della presenza dell allargamento della sezione stradale dovuta alla corsia di immissione dello svincolo sulla SP11, in corrispondenza della spalla Nord. Fig. 1-3 Render della soluzione proposta da F.Casado Per eliminare la possibilità di scalzamento delle fondazioni durante eventuali piene del fiume, è stato previsto per le pile in alveo un doppio strato di rivestimento con 12

7 massi ciclopici non gelivi, collegati tra di loro mediante fune in acciaio e tasselli di ancoraggio. Per accedere all area golenale lato autostrada, realizzare le fondazioni e montare gli elementi strutturali del ponte è necessario usufruire di un attraversamento provvisorio del fiume Arno; esso è stato studiato in questa fase progettuale in relazione alle quote di magra e ai frequenti rilasci della diga di Levane (gestita dall Enel) per garantire una sufficiente sicurezza alle lavorazioni che sono in dettaglio sviluppate nei specifici capitoli di progetto. Fig. 1-4 Render della soluzione di F.Casado Fig. 1-5 Sezione della sede stradale in corrispondenza dell'opera d'arte 13

8 1.2. Esame delle diverse soluzioni progettuali Descrizione delle diverse soluzioni progettuali Passiamo adesso ad esaminare le diverse soluzioni possibili in modo da ricercare la migliore soluzione. Date le caratteristiche della strada, che non prevede la separazione delle due corsie di marcia, si eliminano già in fase preliminare tutte quelle soluzioni che prevedono una separazione delle corsie di marcia in modo da ridurre la minimo le dimensioni trasversali dell impalcato. Se consideriamo anche il costo come parametro per la scelta dello schema migliore possiamo dire che non c è una formula semplice per calcolare in una fase preliminare il costo di un opera di questo tipo dato il grande numero dei parametri che entrano in gioco. E stata condotta una approfondita ricerca della tipologia strutturale e della distribuzione delle luci più appropriata avendo come fine i punti sotto elencati: ridurre al minimo l ingombro in alveo e quindi il rischio idraulico ; massima economia; minore impatto paesaggistico; minore impatto sulle aree circostanti; garantire il minimo franco richiesto dall ANAS per il passaggio dei veicoli sopra la sede dell autostrada considerando anche la previsione del futuro allargamento dell A1; In base alle indicazioni progettuali riportate nei documenti forniti dalla provincia possiamo vedere come si preveda la realizzazione di un rilevato da cui parte un viadotto che si collega al ponte centrale per poi terminare in una rampa in viadotto che si ricollega alla viabilità esistente. Non si prendono in considerazione neanche in fase preliminare le soluzioni che prevedono uno schema di trave appoggiata in quanto non adatte a questa tipologia di ponti di grande luce perché porterebbero a spessori di impalcato troppo grandi e incompatibili con l idea di progetto che volgiamo realizzare ( ponte con elementi snelli che turbi poco la visione del paesaggio circostante). Le opzioni prese in considerazione sono le seguenti: 14

9 I. Realizzazione di un ponte ad arco a via inferiore con impalcato sospeso con una sola campata. La prima soluzione prevede di coprire la luce di 187 m tra gli assi delle due pile estreme della soluzione scelta con un solo arco. Questa soluzione ci consente di ridurre lo spessore dell impalcato del ponte a circa 1.50 m. Esempi di progetti realizzati: Fig. 1-6 a sinistra Puente La Barqueta ; Fig. 1-7 a destra Puente Lusitania Il punto debole di questa soluzione risulta essere l altezza in chiave dell arco che data l elevata luce aumenta l impatto ambientale dell opera; si stima per confronto con ponti simili l altezza dell impalcato in circa 30 m. Il valore della freccia del ponte ricavato dal confronto con ponti che hanno circa la stessa luce e struttura lo possiamo stimare in circa 30 m anche se il valore della freccia ottenuto per estrapolazione dei dati geometrici del progetto di Casado ci portano a trovare una luce molto minore di circa 22 m. 15

10 Fig. 1-8 Soluzione ad arco unico proposta II. Realizzazione di un ponte ad arco a via inferiore con impalcato sospeso su due campate. La realizzazione di questa soluzione ci permette di limitare l altezza della struttura dell arco ma impone la realizzazione di una pila in alveo da valutare con attenzione per l aumento del rischio idraulico. Questa soluzione probabilmente rappresenta il miglior compromesso sia da un punto di vista ambientale che di riduzione dei costi. La riduzione della luce libera permette infatti di diminuire notevolmente la profondità dell arco a fronte di un piccolo ingombro in alveo che pur aumentando il livello di piena non crea problemi in quanto il livello dell impalcato è molto più alto di quello della piena duecentennale. Fig. 1-9 Soluzione a doppio arco proposta III. Realizzazione di un ponte strallato con uno o due piloni. Per quanto riguarda lo studio delle soluzioni strallate diciamo che queste già da una fase preliminare risultano essere incompatibili con le condizioni ambientali al contorno data l altezza prevista per le pile. Date le nozioni teoriche circa l inclinazione minima per l efficienza dei cavi possiamo stimare almeno in prima approssimazione l altezza necessaria per le pile sopra l impalcato sarà di circa 42 m. Lo spessore dell impalcato lo possiamo stimare secondo quanto riportato nei libri come

11 0.005 della luce nel caso i impalcati in cemento armato e circa 1,5 volte più piccolo nel caso di impalcati in acciaio; diciamo quindi che nel caso in esame lo spessore dell impalcato che supponiamo in c.a. sarà 1.5 m. Fig. 1-10,1-11,1-12,1-13 Alcuni esempi di ponti strallati con uno o due piloni. In basso a destra si riporta anche una soluzione strallata multicampata che poi è la tipologia scelta per la soluzione del problema in esame Inoltre per la soluzione con un unico pilone centrale si osserva che il posizionamento di questo grosso ostacolo in alveo contrasta con quelle che sono le nostre idee e le indicazioni della normativa che, in particolare, in una zona con un rischio idraulico 17

12 cosi elavato consigliano di limitare la presenza di ostacoli in alveo. Decidiamo in fase preliminare di orientarci su una soluzione strallata multicampata diverse dalle soluzioni classiche in questo modo riducendo la luce delle campate possiamo ridurre l altezza delle pile e quindi l impatto ambientale dell opera. Descriveremo in seguito le caratteristiche di questa soluzione nel dettaglio. Fig Soluzione strallata con due piloni proposta Valutazione dell impatto ambientale Nella concezione delle opere strutturali di attraversamento si presenta generalmente il problema del loro inserimento nell ambiente senza che questo ne venga turbato o compromesso, ovvero il problema dell impatto ambientale. L area interessata dall opera ha le caratteristiche tipiche della collina toscnana appare quindi chiaro sin da subito come la soluzione progettuale debba conformarsi alle esigenze ambientali e di tutela paesaggistica ; il paesaggio deve rimanere il centro dell attenzione dell utente e quindi una sovrastruttura emergente e massiccia comporterebbe un rilevamente impatto ambientale e un errata percezione dell opera da parte degli utenti. Si è partiti da un idea progettuale di un opera di attraversamento che non preveda pile di sostegno nel fiume in modo da scavalcarne con un'unica luce l'intero alveo. Per minimizzare l impatto ambientale si è adottata una soluzione che conciliasse la massima trasparenza dell opera con un felice ed armonico disegno prospettico. Altro fattore tenuto in considerazione è stato quello di minimizzare l altezza del sistema di sospensione in modo da non creare contrasti di forme con il paesaggio circostante 18

13 prettamente pianeggiante con sfondi collinari con pendenze particolarmente morbide. Si è così giunti ad una soluzione ad arco su più campate che rispetto a soluzioni strallate convenzionali non necessita di antenne e sistemi di sospensione che nella maggioranza dei casi necessitano di altezze che risulterebbero fuori scala con il contesto territoriale. Con riferimento all impatto visivo, questa soluzione comporta la realizzazione di una struttura che, nella parte più alta è posta a circa 25.0 ml sul livello dell impalcato. Tale aspetto, certamente negativo, è mitigato rispetto alla soluzione originale di Casado da alcuni fattori positivi quali che la struttura si presenta molto leggera con gli elementi strutturali di sezione estremamente ridotta che non costituiscono barriera visiva consentendo la visuale attraverso lo stesso manufatto e può essere realizzata per conci successivi in modo evitare l utilizzo di sostegni provvisori in alveo previsti invece per la soluzione originale; Con riferimento all impatto paesaggistico, la maggior parte degli impatti negativi si avrà durante la fase di cantiere ed è legata all occupazione di spazi per materiali, attrezzature, dal movimento delle macchine operatrici, dai lavori di trivellazione e di getto, dall emissione di polveri, rumori etc. Possono tuttavia essere adottate misure precauzionali di diversa natura idonee ad annullare o mitigare tali impatti negativi (bagnatura dei cumuli, posizionamento delle infrastrutture cantieristiche, stoccaggio dei materiali in aree di minore accessibilità visiva etc.). tali impatti sono comunque reversibili e contingenti in qu anto legati tutti all attività di costruzione Descrizione delle opere nelle zone vicine Per non realizzare un opera che possa stonare all interno del contesto in cui è inserite si deve avere un idea anche solo sulla tipologia delle opere nelle zone limitrofe e sulle loro caratteristiche in modo da poter operare una scelta consapevole sotto ogni punto di vista. 19