Ponti TECNICHE DI PREFABBRICAZIONE NELLA REALIZZAZIONE DEL PONTE SUL PIAVE

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1 La sostituzione dell impalcato di un ponte sul Piave in località Salettuol (TV) con l utilizzo di specifiche soluzioni tecniche di prefabbricazione Ponti & Viadotti TECNICHE DI PREFABBRICAZIONE NELLA REALIZZAZIONE DEL PONTE SUL PIAVE Mario Organte* Figura 1 - Il nuovo impalcato del ponte a lavori ultimati Nella sostituzione dell impalcato del ponte sul ramo di Salettuol (TV) del fiume Piave, un esigenza primaria era costituita dalla riduzione dei tempi operativi, finalizzati al ripristino della viabilità in un nodo critico. La soluzione tecnica proposta dall Impresa, con esteso ricorso alla prefabbricazione e alla relativa messa a punto di efficienti sistemi di connessione fra parti prefabbricate, ha consentito di ridurre fortemente i tempi di realizzazione e di consegnare l impalcato con tre mesi di anticipo sui tempi previsti. Figura 2 - La sezione trasversale del ponte preesistente Introduzione La S.P. 92 delle Grave unisce i comuni di Maserada (loc. Salettuol) e di Cimadolmo, in provincia di Treviso, attraversando i due rami del fiume Piave che individuano l isola fluviale di Grave di Papadopoli, mediante due viadotti costruiti successivamente alla grande alluvione del Il grave degrado dell impalcato ha indotto la Provincia di Treviso, nell ambito del programma di opere pubbliche destinate a migliorare e mettere in sicurezza la rete viaria a servizio del territorio, a programmare, in due stralci successivi, la sostituzione integrale degli stessi impalcati conservando le pile, che già erano state oggetto di interventi di adeguamento statico, sottoponendole a interventi di semplice manutenzione. Il ponte sul ramo sinistro è composto da 21 campate con interasse delle pile pari a 20 m (L = 420 m) e ha un andamento inizialmente curvilineo e poi rettilineo. 2

2 Il ponte sul ramo destro, con tipologia geometrica e strutturale identica al precedente, è rettilineo e leggermente più corto (18 campate). Ogni impalcato era originariamente costituito da quattro travi in calcestruzzo precompresso (Figura 2), poste a interasse di 240 cm e appoggiate al traverso della pila mediante selle di tipo Gerber. Le travi erano connesse da quattro traversi in c.a. normale; all estradosso del graticcio travi-traversi era disposta una soletta in c.a. ordinario (spessore 18 cm) con sbalzi laterali di modesta entità (1,15 m dall asse delle travi esterne) (Figura 3). Figura 4 - Il degrado nella zona di appoggio delle travi al traverso di pila Figura 3 - Vista dell intradosso del ponte preesistente La larghezza complessiva della sezione trasversale era di 9,50 m, dei quali 7,50 m erano adibiti al transito dei veicoli; le rimanenti parti laterali - ciascuna larga 1,00 m - erano sede del transito pedonale e dei guardiavia. Successivamente alla costruzione, per l abbassamento generalizzato dell alveo e per l escavazione localizzata in corrispondenza delle pile, si rese necessaria la ristrutturazione delle stesse e delle loro fondazioni. Le pile, nell attuale configurazione ristrutturata, sono formate da due robuste colonne in c.a. di diametro 1,50 m (interasse 11,50 m; disposte esternamente all ingombro totale dell impalcato e delle originarie strutture di fondazione) e da un massiccio traverso precompresso con cavi postesi. La nuova struttura del traverso avvolge e congloba la struttura originale in c.a.. Il traverso di pila ha una sezione a forma di T rovesciato, sulle cui ali poggiavano le selle delle travi dei due impalcati afferenti. Ne risulta che in corrispondenza di ciascuna pila erano presenti due giunti di dilatazione, a distanza di circa 1,60 m l uno dall altro. Gli interventi descritti sono apparsi adeguati per la stabilità attuale e futura delle fondazioni dei due ponti; per contro, era risultato preoccupante non solo lo stato di conservazione della soletta (armature scoperte e corrose all intradosso, fenomeni evidenti di carbonatazione) ma anche il dimensionamento stesso, verificato alla luce dei carichi locali imposti dalla Normativa vigente. Tale carenza strutturale originaria ha dato luogo, anni orsono, allo sfondamento localizzato della soletta in forma approssimativamente circolare. Un altro aspetto critico era costituito dalla mancanza di giunti di dilatazione impermeabili in corrispondenza della connessione tra traversi di pila e impalcati: la conseguente percolazione di acque aggressive provenienti dal piano stradale ha provocato il profondo degrado del calcestruzzo dei traversi di testata, con distacchi di porzioni importanti di materiale nonché l affioramento e la corrosione di armature (Figura 4). Il progetto di sostituzione dell impalcato Il quadro descritto ha portato alla elaborazione di un progetto definitivo di totale rifacimento dell impalcato, che soddisfacesse, oltre alle esigenze strutturali di resistenza e durabilità, anche i seguenti requisiti: l allargamento della sede stradale in modo da potervi alloggiare la carreggiata propria delle strade di tipo V CNR (extraurbana C2 secondo le nuove Norme funzionali per la costruzione delle Strade, D.M ): ciò avrebbe comportato l inserimento di una carreggiata di larghezza complessiva 9,50 m e di marciapiedi di servizio sui due lati. La realizzazione di questi ultimi, per la necessità di calibrare finanziariamente gli interventi, è stata però rinviata a un futuro intervento di terza fase, sfruttando la forma delle pile che consente l appoggio diretto di elementi in allargamento. La nuova larghezza è stata quindi portata a 10,70 m, con l aggiunta, rispetto alle dimensioni della carreggiata, di due cordoli larghi 60 cm per l alloggiamento di barriere metalliche dimensionate con indice di severità H2; l adeguamento dell intero viadotto alla sopravvenuta classificazione del territorio come sismico di terza categoria. Tale requisito è stato soddisfatto con una opportuna strategia di ripartizione delle forze sismiche fra tutte le pile, ma soprattutto mediante l adozione di un impalcato di particolare leggerezza strutturale, con conseguente riduzione delle masse sismiche; la conservazione delle pile attuali, con semplici interventi di manutenzione; il miglioramento del comfort di transito e, nello stesso tempo, la drastica diminuzione degli oneri di manutenzione mediante l adozione di uno schema statico di ponte continuo che consente l eliminazione dei giunti di dilatazione intermedi; la rapidità costruttiva, resa necessaria dalla criticità del collegamento stradale provvisoriamente interrotto sul ponte e temporaneamente ripristinato, durante i lavori e per il solo transito leggero, dalla creazione di un guado nell alveo costituito da un terrapieno posto su una fitta disposizione di tombini circolari attraverso i quali era consentito il passaggio della corrente. La soluzione individuata consisteva quindi in un impalcato a struttura mista acciaio-calcestruzzo sullo schema di trave continua; la sezione trasversale era composta da tre travi metalliche a doppio T alte 1 m, connesse fra loro da una diaframmatura verticale e una controventatura orizzontale, entrambe reticolari, e connesse e rese collaboranti con la soletta in c.a. mediante pilatura convenzionale. 3

3 Figura 5 - La sezione trasversale del nuovo impalcato metallico in progetto Figura 6 - L orditura metallica Il getto della soletta era previsto in opera, previa posa di casseri autoportanti tipo predalles. Il complesso dei lavori prevedeva le seguenti attività (della durata prevista di 12 mesi): demolizione del vecchio impalcato; risanamento e regolarizzazione dei pulvini; montaggio della nuova carpenteria metallica; posa in opera delle predalles in c.a.; posa dell armatura metallica della soletta e successivo getto della soletta; posa giunti e guardavia, impermeabilizzazione e pavimentazione. Figura 7 - La sezione trasversale del progetto costruttivo Figura 8 - La pianta della controventatura inferiore Il progetto costruttivo In sede di redazione del progetto esecutivo dell impalcato, si sono ricercate quelle soluzioni costruttive che, pur nel mantenimento rigoroso di tutti i requisiti di funzionalità, resistenza, e durabilità sopra elencati, potessero migliorare il requisito di rapidità esecutiva, che appariva di importanza cruciale non solo per riconsegnare alle comunità locali la piena funzionalità del collegamento stradale nei tempi più brevi possibile, ma anche per diminuire i condizionamenti e le incognite poste dalle lavorazioni in alveo del fiume Piave. Con tale finalità, il progetto costruttivo dell impalcato, che conserva la soluzione in struttura mista acciaio-calcestruzzo, prevede il passaggio a due sole travi metalliche principali, di sezione adeguatamente maggiorata negli spessori ma senza modifica in altezza, e l adozione di una soletta interamente prefabbricata per conci, connessa all impalcato mediante connettori di tipo ultrarigido. Vengono mantenuti lo schema statico generale sia per i carichi verticali sia per quelli orizzontali, la concezione degli interventi di protezione sismica e l aspetto estetico del ponte; inoltre, è stata pienamente confermata anche la compatibilità con la conservazione delle pile attuali. Più in dettaglio, la prima modifica significativa è costituita dalla proposta di eliminazione della trave centrale, con la razionalizzazione dell interasse delle due travi laterali in maniera da ottimizzare il rapporto fra la misura dello sbalzo e della luce interna della soletta. L interasse delle travi quindi diventa 6,30 m (anziché 2x3,50 m); viene peraltro confermato l interasse longitudinale dei diaframmi (pari a 4,00 m) e la presenza della controventatura inferiore, assai robusta per garantire all insieme un efficiente comportamento torsionale a cassone chiuso, con parete orizzontale inferiore reticolare (Figure 6, 7 e 8). 4

4 Ponti Figura 9 - La fase di posa di un concio di soletta prefabbricata La capacità resistente complessiva dell impalcato, sezione per sezione, viene sostanzialmente confermata mediante l irrobustimento delle due travi laterali (maggiori spessori) rispetto a quelle del progetto originale. La controventatura superiore, prevista anche nel progetto originale per la sola fase di montaggio, risulta superflua, dato che la stabilità del corrente superiore, quando la soletta non è ancora connessa, è affidata ai diaframmi, e la resistenza alle azioni orizzontali è affidata alla controventatura inferiore. La modifica della parte metallica consente significativi risparmi legati alla riduzione delle lavorazioni (vale a dire delle saldature, degli irrigidimenti, dei giunti dei diaframmi e dei controventi) in officina e in cantiere, dovendosi assemblare due travi anziché tre. La seconda modifica significativa riguarda la prefabbricazione della soletta in conci trasversali pari alla larghezza del ponte, con l altra dimensione (250 cm) dettata da esigenze di trasporto (Figura 9). Lo spessore complessivo (26 cm), richiesto per le maggiori luci di soletta ora previste, aumenta di poco lo spessore del progetto originale, pari a 24 cm, ma soprattutto lo sfrutta appieno, essendo un getto monolitico. Con tale soluzione - a fronte dei vantaggi di cui si dirà più avanti - si pongono due problemi di notevole importanza: u la connessione di continuità di armatura della soletta in senso longitudinale; u la connessione fra la soletta e le sottostanti travi metalliche. Per il primo, si realizza alle estremità di ciascun concio prefabbricato un incavo all interno del quale viene lasciata un armatura di ripresa a gan- Figura 10 Il particolare del progetto del giunto di continuità in soletta cio chiuso; una volta accostati due conci, si completa l armatura con una staffa a sua volta chiusa e con un armatura trasversale di bloccaggio, e si effettua il getto di sigillatura mediante betoncino a ritiro compensato (Figure 10 e 11). Tale tipologia di giunto è stata già utilizzata in passato per la solidarizzazione di elementi prefabbricati da ponte di notevole importanza, dopo essere stata sottoposta a estesa sperimentazione in labo- Figura 11 - Un dettaglio del giunto con ratorio, su elementi in predisposizione dell armatura di continuità scala 1:1, i cui risultati possono sintetizzarsi nel completo ripristino della continuità della sezione (assiale, flessionale e tagliante). In ogni caso, data la atipicità del giunto per quanto riguarda la continuità delle armature longitudinali in soletta e a favore della sicurezza, nelle zone di momento negativo (sopra gli appoggi) le sollecitazioni vengono affidate esclusivamente alle travi metalliche, senza far conto sulla resistenza delle armature tese. Figura 12 - Un dettaglio della connessione fra trave metallica e soletta 5

5 Figura 13 - Il connettore ultrarigido accoppiato alle staffe anti distacco Lo stato tensionale su queste ultime viene invece messo in conto per il controllo della fessurazione trasversale. La connessione fra travi metalliche e soletta, invece, viene risolta abbandonando la soluzione di collegamento longitudinalmente diffuso (pioli a interasse modesto) per una soluzione a connettori rigidi di grande portata, tali da poter essere disposti a interasse elevato (60-80cm). Tali connettori (lamiera verticale trasversale) sono alloggiati all interno di opportune tasche sul concio prefabbricato, le quali vengono riempite con un getto di betoncino a ritiro compensato. Il sollevamento della soletta è impedito da opportune staffe saldate al connettore ultrarigido (Figure 12, 13 e 14). La soluzione presenta significativi vantaggi, di ordine strutturale, cantieristico ed estetico: la prefabbricazione dei conci di soletta in stabilimento riduce in maniera importante gli effetti del ritiro e del fluage sul calcestruzzo che sono generalmente di valutazione molto approssimata, in quanto i conci vengono posti in opera dopo un primo periodo di stagionatura che esaurisce la fase iniziale dei fenomeni lenti ; ugualmente, la prefabbricazione garantisce una sicura qualità del calcestruzzo, e quindi una maggiore durabilità, cui contribuisce anche la classe di resistenza richiesta (Rck 40 MPa); in presenza di uno spessore di soletta abbastanza sottile per non aumentare i pesi sulle fondazioni esistenti, la monoliticità del getto sullo spessore consente di sfruttare appieno l altezza utile della sezione; nel prospetto laterale, viene risolta l antiestetica ripresa di getto fra predalles e getto in sito della soletta, che di solito viene celata da una veletta prefabbricata; nella soluzione proposta, il fianco della soletta è un getto monolitico, rimane in vista un piccolo giunto verticale con passo 250 cm, opportunamente smussato. Lo schema generale della disposizione degli appoggi e la concezione della protezione sismica non muta rispetto alla soluzione di progetto. Per ogni pila sono previsti due appoggi sempre del tipo a neoprene incapsulato. Le forze orizzontali trasversali (sia in esercizio che sismiche) vengono affidate ad appoggi monodirezionali su ciascuna pila; le azioni orizzontali longitudinali vengono affidate all appoggio fisso posto sulla pila centrale in condizioni di esercizio (frenamento, attrito differenziale fra gli appoggi, ecc.) e a dispositivi oleodinamici che accoppiano tutte le pile, a eccezione di quelle terminali, in occasione di eventi dinamici impulsivi (Figura 15). Figura 15 - Il dispositivo oleodinamico di trasmissione di forze impulsive fra pila e impalcato L esecuzione La soluzione costruttiva descritta è stata proposta dall Impresa al Committente con l indicazione di una riduzione dei tempi contrattuali da 12 a 9 mesi. In fase esecutiva, con l ausilio di alcuni accorgimenti che favorivano il perfetto posizionamento dei conci di soletta sulle carpenterie metalliche, e grazie a una rigorosa ed efficiente organizzazione della sequenza operativa che consentiva di aprire più fronti consecutivi di lavoro, si sono ottenuti ritmi produttivi estremamente elevati. Tutto ciò ha consentito di ridurre di ulteriori tre mesi la durata dei lavori, con un dimezzamento complessivo dei tempi contrattuali. * Studio di Ingegneria Organte-Bortot Figura 14 - L orditura metallica con predisposizione dei connettori Dati tecnici Committente: Provincia di Treviso Progetto definitivo: Ing. Maurizio Veggis (Provincia di Treviso), Ing. Pietro Sommavilla (per la parte strutturale) Direzione dei Lavori: Ing. Pietro Sommavilla (Belluno) Impresa aggiudicataria: Alissa Costruzioni SpA (Limena - PD) Direzione del Cantiere: Geom. Emiliano Avon Strutture Metalliche: MBM (Lugagnano di Sommacampagna - VR) Progetto esecutivo: Ing. Mario Organte (Studio Ingegneria Strutturale Organte & Bortot - PD) 6