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VIADOTTO SERRA CAZZOLA - SS640 - Costruzione dell'opera

I problemi dettati dalle dimensioni dell’opera, dalle condizioni della rete viaria esistente e dalla morfologia del luogo hanno richiesto grande efficienza e sincronizzazione nelle procedure di messa in opera al fine di conciliare le attività costruttive con la logistica e le lavorazioni.

 

LAVORAZIONI IN OFFICINA


Gli elementi realizzati in officina hanno comportato un attento riesame delle tematiche costruttive. Il dover trasformare un così notevole quantitativo di lamiere e profili ha richiesto, fin dall’inizio, la creazione di un corretto flusso di materiale proveniente dalle acciaierie, in modo da affrontare le varie fasi di lavorazione correttamente e creare un ciclo compatibile con le dinamiche aziendali. Tutte le fasi produttive dall’arrivo del materiale fino alla spedizione presso il cantiere sono state ottimizzate secondo un preciso flusso temporale. Il primo passo è stato quello di controllare la certificazione e la schedatura di ogni singola lamiera o profilo pervenuti dalle acciaierie, assegnando ad essi un codice di lavorazione.

Fasi di lavorazione
In alto: fase di approvvigionamento e riconoscimento delle lamiere. In basso: fase di prelievo e punzonamento dei talloni sulle lamiere approvvigionate indicate dal direttore lavori

 
Contemporaneamente è stata eseguita la verifica di imperfezioni nelle lamiere tramite controllo dimensionale, visivo e dove necessario ultrasonoro. Successivamente sono stati effettuati in contraddittorio i prelievi richiesti dalla direzione lavori relativamente ai materiali approvvigionati secondo quanto previsto dalle norme vigenti per inviarli ai laboratori per testarne la qualità. A seguito delle prove è stato autorizzato l’utilizzo del materiale per metterlo in produzione.

Come prima lavorazione è stato effettuato il taglio delle lamiere con impianti automatici ad ossitaglio e al plasma secondo una procedura prestabilita; in tale passaggio è stata eseguita, ove necessario, la cianfrinatura delle piattabande e delle anime per la preparazione alla successiva fase di saldatura.
 
In seguito è stata effettuata la sabbiatura dei pezzi da inviare alla saldatura, al fine di evitare inclusioni di impurità. Le connessioni saldate degli elementi sono state realizzate con procedimenti automatici ad arco sommerso o semi automatici sotto protezione di gas. Tutti i cordoni d’angolo e le saldature a piena penetrazione sono state realizzate secondo il quaderno di saldatura precedentemente redatto e approvato da un apposito organismo certificato. Il processo di saldatura è stato successivamente sottoposto a controllo mediante ispezione visiva e CND in presenza di personale dell’Ente Morale predisposto ad hoc. La saldatura delle anime e delle piattabande è avvenuta con un impianto automatico del tipo Tee-Master ad arco sommerso.
 
Saldatura
Fase di saldatura con processo automatico ad arco sommerso

Dettaglio saldatura arco sommerso
Particolare del processo di saldatura automatico ad arco sommerso
 
Successivamente alla realizzazione degli elementi principali si è proceduto con l’imbastitura di ogni singola trave mediante l’apposizione di tutti gli elementi secondari. Al termine della produzione di ogni singolo componente è stato eseguito il controllo di tutti gli aspetti dimensionali e geometrici dal progetto.
 
Lavorazioni officina assemblaggio
Fase di assemblaggio delle parti costituenti gli elementi di concio e/o di testata

Sono stati in seguito applicati i connettori a taglio di tipo Nelson sulle piattabande superiori delle travi, sui traversi e sulle mensole mediante procedimento semi-automatico. Al termine di tale processo l’intero elemento grezzo è stato pulito, sgrassato e preparato per essere sottoposto a trattamento protettivo delle zone oggetto di successiva saldatura in cantiere.

A completamento del ciclo produttivo, è stata effettuata la verniciatura con due mani iniziali di primer epossipoliammidico, mentre i ritocchi sono stati eseguiti in cantiere in seguito alle procedure di montaggio e di saldatura. Il film protettivo è stato in seguito controllato tramite accertamento visivo dell’uniformità a livello di spessore e di aderenza (quest’ultima mediante quadrettatura o strappo).
 
Vista lavorazioni officina
Vista di alcune fasi del processo di lavorazione all’interno dell’officina
 

LAVORAZIONI IN CANTIERE


Le operazioni propedeutiche alla posa dell’opera, ossia l’assemblaggio mediante saldatura dei vari conci di trave, sono state svolte direttamente sul campo di varo: per tale motivo è stata posta particolare attenzione alla protezione delle zone di saldatura dagli agenti atmosferici che avrebbero potuto inficiare il risultato finale includendo impurità.
In cantiere è stato realizzato un capannone delle dimensioni adatte ad accogliere le travi durante la saldatura longitudinale e consentire agli operatori la piena accessibilità a tutte le saldature da eseguire. Per quanto concerne le saldature dei giunti trasversali realizzati in opera, ogni operatore è stato dotato di apposita struttura mobile per ogni singolo giunto.
 
Lavorazioni in cantiere
Fasi di assemblaggio in cantiere degli elementi di concio

In seguito all’assemblaggio e ai dovuti controlli sulle saldature, è stata eseguita la saldatura di testa dei conci di trave alle quote altimetriche prestabilite dal piano di varo. La modalità con cui è avvenuta la sequenza dell’assemblaggio è stata dettata dall’avanzamento del ponte e dall’estensione del campo di varo. Le saldature sono state realizzate secondo le normative CNR 10011/97 e tutte le giunzioni, con lo scopo di unire i conci delle travi principali, sono state eseguite con saldature di prima classe testa a testa a completa penetrazione.
 
Concio verniciatura
Vista di un concio prima della verniciatura finale in campo di varo

 Impalcato in fase di varo
 Vista della coda d’impalcato in campo di varo
 

FASI DI VARO


Data la lunghezza del viadotto (980 m) e la geometria variabile delle travate (arcuata per le campate da 90 e 120 m), il varo è stato suddiviso in due fasi principali: la prima fase dal lato spalla Agrigento (S1) e la seconda dal lato spalla Caltanissetta (S2).


 
Fase di varo
Schema del varo

Vista generale durante il varo
Vista durante la fase di varo

La metodologia di varo ha previsto l’assiemaggio del viadotto in campo di varo (retro spalla e in seguito il varo a movimento traslatorio della parte di viadotto costruita. Avendo a disposizione sul retro spalla un’area limitata, non è stato possibile assemblare l’intera parte di viadotto successivamente da varare, pertanto il varo è stato eseguito in sequenze ripetute più volte in funzione della lunghezza dell’area a disposizione per l’assemblaggio. La posizione dei giunti di appoggio, sulle pile in cemento armato e su pile provvisorie, è stata scelta in funzione della geometria del viadotto e delle interferenze possibili del ponte con le opere di fondazione, con la spalla e con quelle pile che non sono state utilizzate per il varo.

Essendo la forma parabolica poco difforme tra le campate da 90 m, per poter eseguire il varo è stato scelto di posizionare tutti i punti di appoggio ad interasse 90 m, ottenendo una pseudo-regolarità durante l’avanzamento approssimabile, dal punto di vista delle sollecitazioni, ad un varo con altezza delle travi costante. Nonostante la parte di viadotto in prossimità della spalla presentasse travi ad altezza costante, si è deciso di garantire comunque durante tutto il movimento di varo il ritmo di appoggio ad interasse 90 m, e per tale motivo le pile e le spalle non appartenenti alla modularità scelta non sono state utilizzate come punti d’appoggio; sono state realizzate altresì pile provvisorie, retrostanti e posizionate in campo di varo ad interasse 90 m.
 
Avambecco
Struttura reticolare dell'avambecco
  

Allo scopo di gestire lo sbalzo di 90 m e dunque di diminuire le sollecitazioni e le reazioni sugli appoggi delle pile, è stato utilizzato un avambecco a struttura reticolare spaziale (di lunghezza 45m) composto da due tralicci verticali in asse con le travi dell’impalcato, controventati orizzontalmente e muniti di diaframmi di irrigidimento nel confronto dei carichi trasversali. L’avambecco è stato connesso alle travi per mezzo di cerniere nella parte bassa e tramite un sistema di regolazione dell’inclinazione dell’avambecco stesso nella parte alta. Il vincolo è stato realizzato con un sistema di martinetti che, variando la loro lunghezza, modificano l’inclinazione dell’avambecco rispetto al ponte, facendo perno sulla piattabanda inferiore del primo concio di varo. Per mantenere il più possibile regolare l’avanzamento ritmico del viadotto, è stata assegnata al varo la stessa configurazione parabolica delle campate da 90 m: in questo modo è stato simulato il moto di una sequenza di 4 archi con geometrie paraboliche similari.


 
Fase di varo
Principali fasi di varo lato Agrigento


L’avanzamento del viadotto non è stato possibile tramite i classici metodi a spinta, che utilizzano argani o sistemi idraulici facendo scorrere l’impalcato su rulliere o slitte di scivolamento. Una prima difficoltà sarebbe stata quella di gestire la spinta orizzontale sulla pila, conseguente all’effetto di piano inclinato che si sarebbe creato nel momento in cui la parte più pendente della travata avesse raggiunto l’appoggio scorrevole. Questa inclinazione (circa 12%) avrebbe generato, sotto l’effetto della spinta di varo, azioni orizzontali longitudinali pari a circa 1900 kN non sopportabili dalle pile in calcestruzzo di progetto. Un’altra difficoltà si sarebbe riscontrata nel gestire e controllare, in corrispondenza della spalla, la spinta e la trattenuta nel momento in cui si fosse invertita la pendenza in prossimità delle cuspidi. Si sarebbe inoltre verificato un ulteriore aspetto di difficile gestione per il varo a semplice spinta, ossia nella continua variabilità altimetrica delle quote anche del manufatto in coda.

La necessità di gestire la continua variabilità geometrica delle travi e la presenza dei punti di culmine (cuspidi) presenti nelle zone di inversione di pendenza locale della piattabanda inferiore hanno pertanto indotto a scegliere un sistema di avanzamento innovativo.

Questo particolare sistema è consistito in avanzamenti discontinui, ciascuno con un passo di circa 800 mm, permessi tramite lo scorrimento sul piano orizzontale di appositi sostegni articolati posizionati in sommità delle pile utilizzate per il varo.

 
Torrette varo
Vista tipica delle torrette sopra pila e particolare dell’articolato
 
 

Il sistema di appoggio articolato è stato progettato per essere composto in questo modo:
  • Pila di calaggio (pila di testa), costituita da elementi modulari sovrapponibili di 300 e 150 mm, assemblabili e controventati tra loro con sistemi bullonati. Serve alla compensazione altimetrica della geometria durante l’avanzamento e al calaggio finale, una volta raggiunta la posizione definitiva del ponte
  • Piano di scorrimento (slitta) dell’articolato di sostegno e traslazione del manufatto
  • Slitta articolata (articolato) di sostegno e traslazione del manufatto, comandato da una coppia di pistoni oleodinamici a spinta orizzontale (corsa massima 800 mm)
  • Sistema di movimentazione verticale (torretta) del manufatto, costituito da una coppia di martinetti, allo scopo di svincolare l’articolato ed effettuare le regolazioni altimetriche del manufatto oltre che ad effettuare il calaggio finale dell’opera
     
Sistema di avanzamento e articolato
Vista del sistema di avanzamento e particolare dell’articolato


Al fine di ripartire uniformemente il carico e di adattare la ridotta superficie alle curvature locali, è stata adottata un’articolazione meccanica per la zona di appoggio dell’articolato e delle torrette di sollevamento. L’adattamento fra le superfici è stato permesso grazie all’uso di un pacchetto di neoprene armato, con garanzia di tenuta ad attrito soprattutto nelle situazioni di maggiore inclinazione del piano di appoggio.

Le sequenze per ogni ciclo di traslazione, attuate in contemporanea su tutti gli appoggi di varo, sono state dunque:
  • Presa in carico del viadotto da parte dell’articolato mediante l’abbassamento delle torrette
  • Traslazione di 800 mm del manufatto grazie alla traslazione dell’articolato
  • Scarico dell’articolato e presa in carico del manufatto da parte delle torrette mediante il loro innalzamento
  • Arretramento dell’articolato alla postazione di partenza per la ripetizione del ciclo
     
Fasi di varo
Vista di una pila provvisoria

Il varo è stato eseguito con l’ausilio di un sistema centrale di comando e controllo con software dedicato. La sicurezza nelle contemporanee fasi di sollevamento e traslazione è stata dunque garantita grazie al continuo monitoraggio delle pressioni oleodinamiche da parte del software, al fine di impedire l’insorgere di eventuali sovrapressioni o di movimenti traslatori non autorizzati.
 
Monitoraggio avanzamento
Monitoraggio del sistema di avanzamento

Una volta completate le operazioni di spinta di entrambi i tronconi di viadotto, prima di procedere alla loro saldatura nella mezzeria della campata centrale da 120 m, è stata imposta una distorsione sui relativi appoggi finalizzata al ripristino del diagramma dei momenti della trave continua. La distorsione è consistita nell’imporre un innalzamento di 42 cm prima della saldatura centrale e un abbassamento di 42 cm a seguito della saldatura.
 
Fasi di varo
Fase finale del varo

Distorsioni in corrispondenza campata centrale
Schema delle distorsioni vincolari in corrispondenza della campata centrale


FASI DI GETTO


Il getto della soletta è stato eseguito su predalle ordite in direzione longitudinale e con sequenze ottimizzate che prevedono la formazione dei tratti di campata prima di quelli sugli appoggi. Nelle campate centrali del viadotto, considerate le difficoltà di getto, si è fatto ricorso alla formazione di una pista centrale in grado di consentire il passaggio delle betoniere per raggiungere la campata successiva ed eseguire il getto a ritroso fino a completare il tratto a cavallo della pila. La strategia di getto ha consentito così di mantenere, in tutte le sezioni dell’impalcato, le tensioni di trazione in soletta sempre inferiori al valore della resistenza media a trazione, sia a breve sia a lungo termine.
 
Sequenze getti
Schema di getto soletta
Schemi di getto della soletta
 



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