PROVINCIA DI PISTOIA ORDINE DEGLI INGEGNERI DI PISTOIA FIP INDUSTRIALE S.p.A. DI PADOVA

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1 PROVINCIA DI PISTOIA ORDINE DEGLI INGEGNERI DI PISTOIA FIP INDUSTRIALE S.p.A. DI PADOVA SeminarioTecnico PONTI E VIADOTTI: APPARECCHI DI APPOGGIO E GIUNTI DI DILATAZIONE APPARECCHI DI APPOGGIO E GIUNTI DI DILATAZIONE: STORIA ED ATTUALITA Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I.

2 INDICE 1. Introduzione 2. Apparecchi di appoggio 3. Giunti di dilatazione 4. Conclusioni 5. Ringraziamenti Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 2

3 1. INTRODUZIONE Questo Seminario Tecnico è la continuazione ideale del precedente Seminario svoltosi a Pistoia, presso la Provincia, in data 14 aprile In quella occasione non furono trattati alcuni argomenti relativi agli apparecchi d appoggio, così come non furono analizzati i giunti di dilatazione. Così l Ordine degli Ingegneri di Pistoia, la FIP Industriale S.p.A. di Padova e la Provincia di Pistoia hanno deciso di approfondire l argomento allo scopo di offrire una panoramica ancora più ampia alla luce delle recenti applicazioni e degli studi di settore. In particolare, gli organizzatori di questo Seminario ritengono che sia importante divulgare i concetti, studiare i temi, verificare nuovi casi che in Italia e nel mondo hanno Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 3

4 incentrato il loro interesse sugli apparecchi di appoggio ed i giunti di dilatazione, la cui applicazione è quanto mai diffusa. Gli apparecchi di appoggio ed i giunti di dilatazione soltanto apparentemente sembrano elementi secondari di una struttura in cemento armato o in acciaio. In realtà, rivestono un importanza fondamentale dal punto di vista sismico, dal punto di vista sociale, dal punto di vista della manutenzione dei manufatti. La normativa di riferimento è il Decreto Ministeriale Infrastrutture , pubblicato sul S.O. n. 30 alla Gazzetta Ufficiale , n. 29, dal titolo: <<Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni>> e la relativa Circolare , n. 617 C.S. LL.PP. dal titolo: <<Nuova Circolare delle Norme Tecniche per le Costruzioni>>, pubblicata sul S.O. n. 27 della Gazzetta Ufficiale , n. 47. Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 4

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7 2. APPARECCHI DI APPOGGIO Gli apparecchi d appoggio costituiscono dispositivi di vincolo degli impalcati alle strutture di sostegno che sono le pile e le spalle per i ponti ed i viadotti. Già nel precedente Seminario abbiamo visto che nell antica Grecia alcuni costruttori avevano interposto tra il terreno e le fondazioni dei templi alcuni strati di materiale atto a far traslare la costruzione rispetto al terreno in caso di terremoto. In quel caso, abbiamo parlato di interventi ante litteram di isolatori sismici: in effetti, quest ultimi e gli apparecchi di appoggio hanno fra loro una certa parentela Inoltre, nel 1911 lo studioso italiano Domenico Lodà inventò il primo isolatore sismico della storia: un sistema di Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 7

8 appoggio per edifici che impediva la trasmissione dei movimenti sismici e che ha anticipato le soluzioni moderne. Anche gli apparecchi d appoggio hanno visto nel tempo un evoluzione tecnologica notevole sia riguardo all utilizzo di materiali sempre più sofisticati, rispetto alle loro prime applicazioni, che per la specifica funzione loro affidata. Tali apparecchi furono pensati come appoggi fissi o scorrevoli ma soltanto in un unica direzione. Oggi, tali apparecchi possono essere ad un unica o più direzioni tanto da essere usati come vincoli tridimensionali. Nelle zone sismiche (ed in Italia tutte le zone sono sismiche) gli apparecchi d appoggio, di cui l ing. Francesco Tomaselli parlerà diffusamente, hanno la funzione principale di isolare la struttura dal movimento sismico prodotto da un terremoto. Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 8

9 ISOLATORE SISMICO Brevetto di D. Lodà Reggio Calabria, 1911 (Archivio Centrale dello Stato) Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 9

10 I requisiti fondamentali degli apparecchi d appoggio sono riepilogabili nei seguenti punti: 1) trasmettere i carichi verticali applicandoli in punti prestabiliti secondo lo schema individuato dal progettista strutturale; 2) assorbire le spinte orizzontali senza indurre movimenti relativi tra le parti strutturali collegate (es. travi); 3) permettere i movimenti (spostamenti e/o rotazioni) senza opporre resistenze apprezzabili; 4) consentire, in modo abbastanza agevole, l ispezionabilità; 5) garantire nel tempo la durabilità (al riguardo si parla di di una loro vita ); 6) permettere la sostituibilità di essi senza mettere in crisi la struttura portante (e quindi in tempi e con costi abbastanza contenuti, per quanto possibile). 10 Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I.

11 Si può dire che il comportamento di una qualsiasi struttura (es. ponte, viadotto, edificio) è influenzato grandemente dalla presenza degli apparecchi d appoggio. Anzi, si può affermare che occorre sempre una precisa corrispondenza fra il progetto di un opera e la sua realizzazione pratica. La corrispondenza non esatta tra quanto progettato e quanto realizzato può indurre azioni (N, T, M) tali da modificare profondamente lo stato di sollecitazione di una qualsiasi struttura, come ricorda la CNR UNI 10018/98. Questo concetto è fondamentale ed occorre sempre tenerne conto. La tradizionale classificazione degli apparecchi d appoggio è la seguente: a) - apparecchi elastomerici semplici; b) - apparecchi elastomerici armati; Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 11

12 c) - apparecchi completamente in acciaio; d) - apparecchi in acciaio-ptfe (ovvero in acciaio teflon). La classificazione invece degli apparecchi d appoggio in funzione dei gradi di libertà è la seguente: 1) - apparecchi fissi (1 3 gradi di libertà): si vanno ad opporre agli scorrimenti trasferendo le forze in tutte le direzioni; 2) apparecchi unidirezionali (2 4 gradi di libertà): permettono lo scorrimento in un unica direzione del piano orizzontale trasferendo le forze nella direzione ortogonale; 3) - apparecchi multidirezionali (3 5 gradi di libertà): permettono lo scorrimento in tutte le direzioni del piano orizzontale. Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 12

13 Le principali tipologie di appoggio sono varie e richiedono, in generale, analisi specifiche per il loro impiego. Esistono appoggi aventi qualità aggiuntive rispetto alle tipologie standard. Essi mantengono le caratteristiche di trasmissione dei carichi (spostamenti e rotazioni), ma rispondono anche a particolari esigenze del tecnico progettista che possono essere temporanee o continuative nel tempo. Sono i cosiddetti appoggi speciali a doppio effetto o a carico negativo. Ci sono poi gli apparecchi d appoggio antisismici che uniscono le caratteristiche tipiche degli apparecchi d appoggio che abbiamo già descritto, con particolari caratteristiche tali da assorbire il cedimento orizzontale, elastico o meno, unito a caratteristiche dissipative. Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 13

14 Riguardo alle dimensioni degli apparecchi d appoggio, tanti fattori le condizionano. Tra questi, è molto importante il carico verticale trasmesso, ma anche il carico orizzontale condiziona sia le dimensioni che il prezzo di essi. Infine, le pendenze trasversali e longitudinali (es. delle pile di un ponte o di un viadotto) e gli scorrimenti hanno influenza sugli apparecchi d appoggio che possono intervenire nei loro confronti introducendo modifiche talvolta significative. Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 14

15 3. GIUNTI DI DILATAZIONE I giunti di dilatazione sono elementi strutturali di collegamento fra gli impalcati di un ponte o di un viadotto o fra impalcato e spalla con la caratteristica di sopportare azioni sia verticali che orizzontali, permettendo liberi movimenti senza apprezzabili resistenze e dovendo garantire sempre la sicurezza del traffico veicolare. Le principali caratteristiche dei giunti di dilatazione sono così descrivibili: 1) assicurare la continuità del piano viabile: il tecnico che eseguirà la manutenzione del ponte o del viadotto è tenuto a verificare sempre che le quote degli impalcati o dell impalcato e della spalla siano le stesse da una parte e dall altra del giunto, così come le caratteristiche del piano viabile allo Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 15

16 allo scopo di evitare discontinuità; 2) permettere spostamenti e rotazioni relative delle parti affacciate: questo implica una verifica del giunto nel tempo attraverso ispezioni mirate; 3) impermeabilizzare le strutture collegate: il giunto di dilatazione nacque anche con la finalità di evitare le percolazioni di acque meteoriche (e non soltanto ) sulle travi e sulle pile, responsabili del degrado dei manufatti; 4) garantire l aderenza dei pneumatici: se così non fosse, verrebbe messa in crisi la circolazione veicolare con rischi elevatissimi per l incolumità pubblica; 5) avere resistenza alla corrosione: sia causa il traffico automobilistico, sia causa il transito dei mezzi pesanti, sia causa la presenza su strada di tante sostanze corrosive di vario tipo (es. sali); Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 16

17 6) essere silenziosi: tante volte il pubblico si lamenta della rumorosità dei giunti, sia in centro abitato che in zona extraurbana; al riguardo, occorre una verifica costante dello stato d uso dei giunti tramite ispezioni da parte dei tecnici; 7) assicurare la facilità di installazione: sia su manufatti nuovi che, soprattutto, su manufatti esistenti quando ne è prevista la sostituzione; 8) garantire la facilità di manutenzione: questo è un altro aspetto importante perché la manutenzione dei giunti è legata a programmi manutentivi periodici che devono tener conto di ispezioni (ad es. almeno due volte l anno); il giunto vive con la strada e risente di tanti fattori: escursioni termiche, intensità e tipo di traffico, condizioni meteorologiche, stato dei manufatti (travi, cordoli paraghiaia, ecc. ecc), condizioni al contorno. Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 17

18 Le principali tipologie di giunti stradali sono le seguenti: a) giunto sottopavimentazione; b) giunto tampone viscoelastico; c) giunto in gomma armata; d) giunto a pettine. Esaminando più da vicino il giunto in gomma armata, abbastanza usato sui manufatti delle strade comunali e provinciali, esso può riferirsi a: - piccoli scorrimenti (fino a circa 100 mm); - medi scorrimenti (da 120 a circa 400 mm); - grandi scorrimenti ( giunto a piastra ponte da 400 mm a 1200 mm). Ora vediamo alcune realizzazioni di giunti di dilatazione su ex-strade dell A.N.A.S. Compartimento di Firenze e su strade della Provincia di Pistoia. Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 18

19 FOTO n. 1 - Raccordo per la SR 435-Lucchese in loc. Pontelungo (Pistoia) - L inizio del viadotto sul lato ovest Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 19

20 FOTO N. 2 - Viadotto del raccordo per la SR 435-Lucchese in loc. Pontelungo (Pistoia) - Il primo giunto di dilatazione in gomma armata per piccoli scorrimenti sul lato impalcatospalla (ovest) Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 20

21 FOTO N. 3 FOTO N. 3 - Viadotto del raccordo per la SR 435-Lucchese in loc. Pontelungo (Pistoia) - Il primo giunto Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 21

22 FOTO N. 4 - Viadotto del raccordo per la SR 435-Lucchese in loc. Pontelungo (Pistoia) - Il secondo giunto Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 22

23 FOTO N. 5 FOTO N. 5 - Viadotto del raccordo per la SR 435-Lucchese in loc. Pontelungo (Pistoia) - Il secondo giunto sul lato ovest - Particolare Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 23

24 FOTO N. 6 - Viadotto del raccordo per la SR 435-Lucchese in loc. Pontelungo (Pistoia) - La spalla sul lato ovest Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 24

25 FOTO N. 7 FOTO N. 7 - Viadotto del raccordo per la SR 435-Lucchese in loc. Pontelungo (Pistoia) - Vista da ovest verso est Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 25

26 FOTO N. 8 FOTO N. 8 - Viadotto del raccordo per la SR 435-Lucchese in loc. Pontelungo (Pistoia) - Spalla sul lato ovest: si notino le percolazioni dell acqua meteorica Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 26

27 FOTO N. 9 FOTO N. 9 - Viadotto del raccordo per la SR 435-Lucchese in loc. Pontelungo (Pistoia) - Vista da ovest verso est Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 27

28 FOTO N. 10 FOTO N I Lotto della Variante Montalbano (S.P.9) Ponte sul Torrente Ombrone in loc. Bonelle - Vista da nord verso sud Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 28

29 FOTO N. 11 FOTO N I Lotto della Variante Montalbano (S.P.9) Il giunto di sottopavimentazione (nord) Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 29

30 FOTO N. 12 FOTO N I Lotto della Variante Montalbano (S.P.9) Il secondo giunto in gomma armata per piccoli scorrimenti (sud) Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 30

31 FOTO N I Lotto della Variante Montalbano (S.P.9) Il secondo giunto per tutta la sua estensione (sud) Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 31

32 FOTO N. 14 FOTO N I Lotto della Variante Montalbano (S.P.9) Particolare del secondo giunto in gomma armata Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 32

33 FOTO N. 15 FOTO N II Lotto della Variante Montalbano Ponte su via Loreto (sul confine tra i Comuni di Pistoia e Serravalle P.se) Vista da nord verso sud Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 33

34 FOTO N II Lotto della Variante Montalbano Ponte su via Loreto (sul confine tra i Comuni di Pistoia e Serravalle P.se) Primo giunto (nord) Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 34

35 FOTO N. 17 FOTO N II Lotto della Variante Montalbano Ponte su via Loreto (sul confine tra i Comuni di Pistoia e Serravalle P.se) Particolare del primo giunto in gomma armata per piccoli scorrimenti Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 35

36 FOTO N. 18 FOTO N II Lotto della Variante Montalbano Ponte su via Loreto (c/o confine dei Comuni di Pistoia e Serravalle P.se) Il secondo giunto (sud) Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 36

37 FOTO N. 19 FOTO N II Lotto della Variante Montalbano Viadotto sul Torrente Stella (Serravalle P.se) Vista da nord verso sud Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 37

38 FOTO N. 20 FOTO N II Lotto della Variante Montalbano Viadotto sul Torrente Stella (Serravalle P.se) Primo giunto da nord verso sud Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 38

39 FOTO N. 21 FOTO N II Lotto della Variante Montalbano Viadotto sul Torrente Stella (Serravalle P.se) Il primo giunto per tutta la sua estensione Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 39

40 FOTO N. 22 FOTO N II Lotto della Variante Montalbano Viadotto sul Torrente Stella (Serravalle P.se) Particolare del primo giunto in gomma armata per piccoli scorrimenti Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 40

41 FOTO N. 23 FOTO N II Lotto della Variante Montalbano Viadotto sul Torrente Stella (Serravalle P.se) Il secondo giunto (da nord verso sud) Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 41

42 FOTO N. 24 FOTO N II Lotto della Variante Montalbano Viadotto sul Torrente Stella (Serravalle P.se) Terzo e quarto giunto del viadotto (da nord verso sud) Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 42

43 FOTO N. 25 FOTO N II Lotto della Variante Montalbano Viadotto sul Torrente Stella (Serravalle P.se) Quarto e terzo giunto del viadotto (da sud verso nord) Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 43

44 4. CONCLUSIONI Abbiamo offerto qualche nota sugli apparecchi d appoggio e sui giunti di dilatazione senza alcuna presunzione di offrire un quadro esaustivo su di un argomento assai ampio, complesso, ma, allo stesso tempo, affascinante. Il fascino deriva dall importanza e dalla varietà di questi elementi applicati sia ai ponti ed ai viadotti che alle strutture di ingegneria civile. Ma, soprattutto, dal loro significato sociale: sono manufatti che se ben progettati, realizzati e mantenuti nel tempo garantiscono, da un lato la sicurezza della circolazione veicolare, dall altro l incolumità delle persone, e cioè la loro vita che è poi la vita di ciascuno di noi. Esserne consapevoli come progettisti, come tecnici o come cittadini è un primo passo per attribuire loro la considerazione che meritano. Non è soltanto un fatto di cultura, ma di responsabilità, anche a livello morale. Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 44

45 5. RINGRAZIAMENTI Desideriamo ringraziare tutti coloro i quali hanno contribuito all organizzazione di questo Seminario Tecnico: - l Ordine degli Ingegneri della Provincia di Pistoia, per la sensibilità dimostrata all argomento; - la FIP INDUSTRIALE S.p.A. di Padova per l attenzione alle problematiche ed in particolare l ing. Francesco Tomaselli, il quale ha dimostrato, come sempre, grande professionalità e competenza per la materia; - i membri invitati per il dibattito a fine Seminario: prof. ing. Enrico Mangoni, ing. Francesco Tomaselli, ing. Giancarlo Fianchisti, ing. Francesco Venturi, ing. Alessandro Baldi, arch. Gianfranco Cellai, geom. Massimo Melani; Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 45

46 - in particolare l arch. Maurizio Zappalà, il quale collabora con entusiasmo ormai da anni ai convegni, ai seminari ed agli incontri culturali del Servizio Sicurezza Cantieri; - la signora Stefania Andreotti della Segreteria del Seminario. Grazie per la cortese attenzione Dott. Ing. Paolo Bellezza Dirigente del Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. della Provincia di Pistoia piazza san Leone Pistoia Tel Fax p.bellezza@provincia.pistoia.it Pistoia, Sala Nardi della Provincia, 28 Marzo Dott. Ing. Paolo Bellezza - Servizio Sicurezza Cantieri - F. e I. 46