Autostrada Messina-Pale mo: un audace siste a I varo per I Viadotto
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Autostrada Messina-Pale mo: un audace siste a I varo per I Viadotto
AUTOSTRADE Sistemi di Varo Autostrada Messina-Pale mo: un • audace siste a I varo per I Viadotto Ca ne o Lungo l'autostrada ME-PA (A/20), di recente aperta al traffico nella direzione per Messina e parzialmente nella direzione per Palermo, sono in corso di completamento i lavori per l'ultimazione complessiva dell'opera tra gli svincoli di Tusa e Castelbuono, che hanno comportato non poche difficoltà esecutive. La realizzazione delle opere d'arte principali, ed in particolare dei viadotti, è stata condizionata da esigenze costruttive, di cantiere e imprevisti geologicici ed ambientali ed ha richiesto un adattamento delle previsioni progettuali iniziali. Vittorio Scalesse , Francesco Di lullo ingegneri studio Scalesse Antonino Recupero ingegnere Facoltà di Ingegneria Università di Messina Gaspare Sceusa ingegnere Consorzio per le Autostrade Siciliane di Messina ~ -- - - ...... . AUTOSTRADE Sistemi di Varo Viadotti della tratta Furiano (ME) - Castelbuono (PA) sono costituiti da cassoIÙ monoceUulari continui di grande luce, mediamente 70-90-100 metri, realizza te con l'impiego di conci prefabbricati, a piè d'opera, con giunti COIÙugati. L'impalcato è stato assemblato a sbalzo dalle pile con l'ausilio di particolari attrezzature a secon da della tipologia del varo. Le tipologie di varo adottate sono state, essenzialmen te, due e, più specificatamente: l. varo orizzontale con l'ausilio di un calToponte reticola re metallico; 2. varo verticale con l'ausilio di autogru, e/o navetta e castelletto di varo. Tutti gli impalcati dei viadotti realizza ti e posti in esercizio lungo la tratta in argomento sono sta ti varati con i metodi sopra riportati. In condizioIÙ norma li, infatti a seconda delle condizioni orografiche del can tiere la soluzione ottimale, sia tecnica che economica, è da I ricercare tra queste due. il primo dei due metodi è stato uti lizzato anche per la realizzazione del viadotto Canneto, fa cente parte del lotto 26 bis appaltato all'RTI GepcoISalc/Ric ciardello. Per quanto riguarda invece la carreggiata destra (direzione PA), è stata utilizzata una, inedita, terza tipolo gia ovvero quella del varo laterale con autogru sbraccian te dali 'impalcato già realizzato, quello della carreggiata sinistra in direzione Pa. Nel seguito si descriverà, appun to, tale originale soluzione ideata di concerto tra i proget tisti dello Studio Scalesse e l'impresa del Geom. Ric ciardello. La particolare tecnica di montaggio dei conci di questo impalcato ha richiesto l'impiego di una specifica attrezzatura ausiliaria, appositamente progettata e costrui ta, resasi necessaria per le sopravvenute necessia't di mon taggio. IL VIADOTTO ·'CANNETO" II viadotto "Canneto", come genericamente i viadotti della autostrada Messina-Palermo, è costituito da due car reggiate distanziate e pratic,illlente pmLillele: • la cmTeggiata destra (pista per Palermo) ubicata verso ma re, lunga 433,00 m (4 campate centrali da 90 m, I cmnpata laterale da 50 111 e l C<U11pata laterale a contrappeso da 23 m); • la carreggiata sinistra (pista per Messina) ubicata verso monte, lunga 370,00 m (3 campate centrali da 90 mI e 2 campate laterali da 50 m). Le due piste sono ad interasse di circa 25 m; il viadot to è una trave continua di grande luce (90 m per le campa te centrali) eseguita con conci prefabbricati, resi solidali con resina epossidica e precompressi, le pile sono del tipo a fu sto UIÙCO monocellulare: • per la pista destra quattro pile intermedie, una spalla lato Palermo a semplice appoggio, una spalla a contrappeso Ia to Messina (staticamente equivalente ad un incastro) lun ga23,OOm; • per la pista sinistra quattro pile intermedie e due spalle a semplice appoggio. Le pile della pista destra sono sfalsate di circa 10 m ver so Palermo rispetto alle corrispondenti della pisal sinistra. Per il montaggio dell'impalcato era previsto l'impiego di un "caITo-varo" con alimentazione dei conci da tergo, loro collocamento, "incollaggio" e precompressione, seguendo la tecnica di assemblaggio ampiamente sperimentata. Per prima fu completata la am-eggiata sinistra (per Me); poi fu iniziata la pista verso PalelTI10 p3\tendo dalla spalla contrappeso lato Mcssina: venivmlO realizzate e connesse le "stampelle" delle pile 11. l e n. 2 e il GUTQ si autovm·ava poggimldo in una prima fase le gambe 3\ltcriori sulla pila n. 3 e successivamente sui conci n. Oe n. l ME Jacenti par te della st11lttura di "testa pila". AUTOSTRADE Sistemi di Varo L'EVENTO IMPREVISTO Nella notte del 15-16 settembre 2002, durante un fu rioso temporale, il carro-varo si ribaltava di fianco verso monte precipitando al suolo e in pratica distruggendosi. Per effetto della caduta lo sbalzo di impalcato subi va ampi squarci nei conci 5 PA -;- 5 ME probabilmente coinvolti dai traversoni di appoggio del cano-varo e, con minore profondità ma più estesamente, nello sbalzo del la stampella 1 nei conci da lO a 13 PA (vedi foto in que ste pagine) . Fortunatamente gli squarci non interessavano il fascio AUTOSTRADE Sistemi di Varo principale dei cavi di precompressione longitudinali per cui la stabilità globale delle stampelle l e 2 e dell'impal cato già montato non erano stati compromessi. Nasceva, quindi, il problema di come proseguire il montaggio del viadotto, e di cosa fare dei conci n. Oe n.l ME montati sul la pi.la n. 3. Nel frattempo il fallimento dell'impresa man clataria Gepco - Sale SpA fece sorgere un ulteriore proble ma. Dopo lo svolgimento delJ'iter procedmale di rito, al la mandataria subentrò, l'impresa mandante Geom. Ric ciru'delJo Costruzioni srl che ha poltò a compimento tutti lavoli del lotto, compreso, appunto, il completamento del la pista per PA del viadotto Canneto. LA SOLUZIONE La ricerca e l'impiego di un altro carro-varo ve niva SCaItata per i lungru tempi richiesti , l' impossibi Iita di iniziare il varo sul la spalla Palermo ampiamen te interessata dai lavori della galleria "Co ntura", la pericolosità di farlo dalla spalla Messina poggian dosi sulle stampelle danneggiate, prima deg li inter venti di riparazione, ed infine per il costo. La soluzione di varo più logica sembrava quella dal basso (varo velticale), nonostante la grande altez zadelle pile (circa 70 m la pila 3), utilizzando l'attrez zatura della Impresa Pontello e le "navette" relative AUTOSTRADE Sistemi di Varo 2 1 " zo I EJjs _ \1 E _ _ c Ee 9 1. Pianta disposizione struttura di appoggio stabilizzatori già sperimentate e conosciute, sia dai progettisti che dalla impresa Ricciardello. Infatti l'impresa Pontello aveva già realizzato, nel la tratta Castelbuono - Furiano, i viadotti Lauro,Pe nano, Buzza, Fontanazza, Chiappe, Pagliaro e Sena valle , nonché l'impalcato del viadotto Pollina per con to dell' impresa IrafFerrali. Veniva intanto avviata e conclusa, dopo lunghe vicissitudini, una trattativa di collaborazione per il montaggio e tutto sembrava risolto. Ma in data 10110/03 l'Impresa Pontello comunicava di non po ter fare fronte agli impegni presi per sopravvenuta cessazione di attività. Nasceva così da un colloquio telefonico fra l'Im presa Geom. Ricciardello e i progettisti l'idea, mai realizzata prima con queste modalità, di una solu zione di varo trasversale utilizzando un ' autogru po sizionata sulla carreggiata gia costruita; idea sem plice e allettante che avrebbe potuto risolvere tutti i problemi. Infatti in precedenti applicazioni le autogru era no state usate solo appoggiandole direttamente sul terreno (fig.l). LA REALIZZAZIONE La pianificazione del montaggio nasceva da una valutazione di fattibilità e di sicurezza ed era prece duta da un serie di verifiche sul manufatto d'appog gio a seguito delle azioni generate dalle attrezzature utilizzate. I dati del varo erano conosciuti: • larghezza della pista sinistra 11.60 m, • peso max del concio 85 t, • sbraccio della gru 25 .50 m in retto . Una ricerca sul mercato individuava possibile una autogrù DEMAG AC 650 con carico totale compresa za vorra e concio di circa 380 t. Una seconda autogrù DE IO MAG TC 2800 veniva sca.t1ata perché troppo pesante. Scelta la macchina, le sperimentazioni sulla stes sa erano intensificate: si trattava di una macchina a 9 assi lcu'ga 3 tu, poggiante su quattro stabilizzatori e provvista di ralla direzionale e supporto zavona. In condizioni operative i carichi sotto i quattro appoggi devono essere sempre positivi a evitare ca povolgimenti e uscite di bolla che avrebbero bloc cato il funzionamento in automatico. Con questi parametri si procedeva ad una serie di prove sul terreno e veniva individuata una posi zione della macchina con asse longitudinale spo stato di 90 cm verso monte (rispetto all' asse lon gitudinale deU'impalcato) , i due stabilizzatori del fianco destro uscenti 4.70 m e distanziati di 12.20 m , quelli del fianco sini stro uscenti 2.90 111 , e di stanti 9.18 m (fig. 2) . Venivano effettuate 13 prove possibili senza e con il concio per individuare le forze trasmesse da gli stabilizzatori (tab. I) . Le reazioni risultavano sempre positive con un valore max. di 171 t e mi nimo di 2 t, ciò escludeva quindi il rischio di ri baltamento. I quattro stabilizzatol; scaricavano le forze a SO cm dal bordo dell'impalcato , ma l'entità di esse era , : I I I RA (t) Ra(t) Re(t) RD(t) Condizione 95 68 171 49 poso 1 A - carico concio dal carrello lato PA Cl =0° braccio 20 m 122 39 n 146 poso 1 B- carico concIo dal carrello lato ME - a= 180° - braccio 20 m 136 109 97 poso 2 - concio a 45° (Iato ME) 38 braccio 20 m 127 149 72 32 poso3 - Cl. '" 85,95° - braccio 25,50 m 126 149 70 35 poso4 - Il =90° - braccio 25,50 m 127 152 64 37 poso5 - Cl. = 94,05° - braccio 25,50 m 13 43 133 118 poso 6 - Cl =94 ,05° - braccio 25,50 m - scarica 12 45 131 121 poso7 - (.l = 90° - braccio 25,50 m scarica 11 40 134 121 poso 8 - U =85,95° - braccio 25,50 mscarica 72 2 85 146 poso9 - u =45° - braccio 20 m scarica 49 19 106 131 poso10 - Cl = 0° - braccio 20 m scarica 78 45 153 28 poso11 - CL = 180·~ braccio 20 m scarica 50 37 158 63 poso 12 - Cl =135° - braccio 25 mscarica AUTOSTRADE Sistemi di Varo incompatibile con spessori e annature presenti ne gli sbalzi dello stesso . È noto infatti come per il calcolo degli effetti lo cali sull'impalcato si utilizzi il carro convenziona le Qla da 60 t. Era necessario quindi diffondere i carichi forte mente concentrati in carichi maggionnente distri buiti che sollecitassero l'impalcato d'appoggio sen za metterlo in crisi. Allo scopo occorreva progetta re una struttura ausiliati a che riportasse carichi ver ticali e torcenti al nucleo resistente rappresentato dalla sezione scatol are centrale (travi-parete, solet ta e controsoletta), che fosse rapidamente smonta bile dall'alto senza necessità di bilance di servizio, che fosse leggera per non aggravare la situazione e naturalmente di costo contenuto. Due travi di acciaio che collegassero i due sta bilizzatori anteriori e i due posteriori poggiando sul le pareti portanti e rimanendo ad esse connesse, avrebbero risolto il problema. Era necessario creare una "cravatta" fra le due travi di acciaio e la sezione scatolare , attiva per qua lunque situazione di forze trasmesse dagli stabiliz zatori. Il problema veniva tisolto prima concettualmen te e poi costruttivamente . Le due travi superiori (traversoni) venivano rea lizzate con 4 profili HEM 600 e connessioni imbuUo nate, l'incravattatura ottenuta con due traversini co stituiti da 2 HEM 240 poggianti sulla controsoletta e collegati ai traversoni con una barra DW 036 messa in pretensione e comandata dall ' alto, il tutto con ter minaLi snodati per tener conto di pendenze ecc .. Lo spessore dei travcrsoni e delle piastre di ap poggio è di 67 cm e quindi si è reso necessario crea re una pista della stessa misura per l'appoggio delle ruote dell'autogru, con gli inviti di salita e discesa. II peso della attrezzatura ausiliaria e dei segmen ti della pista è risultato di 30 t, la movimentazione affidata alla stessa autogrù. AUTOSTRADE Sistemi di Varo LE OPERAZIONI DI VARO Controlli e verifiche di sicurezza NOImalmente negli impal cati a conci prefab bricati la stampella viene eseguita con operazioni simmetriche, incollando e montando il concio di un lato, poi ripetendo l'operazione sul concio sim metrico, infilando i cavi definitivi e tesandoli, os sia acce ttando in linea provvisoria lo squilibrio di un concio. In questo caso bisognava ridurre al minimo il 032 (ed eccezionalmente 036) in varie sezioni del l'impalcato, e predisporre per ogni "stazione" una tabella degli interventi (numero e tipo delle barre DW da tesare (o da mollare) etc. per ottenere la ne cessaria resistenza), utilizzando tutti i fori delle lesene presenti in so letta e controsoletta. Infatti l'eccezionalità delle azioni transitorie im poneva la nasci ta , sia pure per un breve lasso di tem po , di uno stato di sollecitazio ne che doveva esse re contenuto con il ricorso é\ precomprcssione tem poranea. 3 3. Schema traversino inferiore numero delle stazioni della gru con tutte le opera zioni connesse (montaggio e smon tagg io dell'at trezzatura ausiliaria e della pista soprae levata etc.), e questo si poteva ottenere accettando lo squili brio temporaneo di due conci per lato. La verifica teorica era favorevole, naturalmen te utilizzando tutti i fori delle lesene di ancoraggio presenti nell' intradosso della soletta di impalcato e riducendo il momento di sbalzo della stampella con l'impiego di una zavorra mobile di 30 t (in pra tica un au tocarro) poggiato sulla stampella dalla stessa gru. In questa maniera sono bastate 14 stazioni del la gru in posizione opportuna per varare tutti i con ci della pista destra e completare tutte le stampelle , risultato superiore alle più ragionevoli aspettative. Era necessario controllare ad ogni "stazione" della gru l'effetto dei calichi da essa tra smessi, un carico verticale max. di circa 410 t (fra gru, zavor ra, peso del concio, peso attrezzatura e cuscini ruo te) e un torcente variabile con la fase operativa, per ogni sezione della trave continua di impalcato del la pista sinistra del viadotto. Come risultato è stato necessario introdurre pre compressioni ausiliarie longitudinali con bane DW CONCLUSIONI Talvolta eventi eccezionali ed imprevisti metto no a dura prova le scelte progettuali , ma è in questi casi che l' ingegnere deve mostrare il meglio di se tirando fuori tutte le sue conoscenze, le sue espe rienze, le sue capacità. In quel momento gli è richiesto capacità di sin tesi e di coordinarsi con l' impresa perché le pro cedure progettuali vanno oltre l'ordinario e in qu e ste circostanze il progettista deve inventarsi le mo dalità che meglio si adattano alJe attrezzature ne cessarie ma anche disponibili in ca ntiere, è quello il momento in cui trionfa 1'''Ingegneria'' con la I maiuscola. Il felice esito del varo e montaggio del viadot to , oltre ad aprire future applicazioni operative, è sta to premio a fantasia, inventiva e perché no co raggio di tutti i protagonisti , ovvero i progettisti ing. Vittorio Scalesse e l'ing. Francesco Di Iullo (Stu dio Scalesse Roma) e l'impresa Geom. Ricciardel lo Costruzioni SrI (BROLO - ME); nonché gli inter locutori istituzionali , ovvero il direttore dci lavori , ing. Andrea Sacchi (Tcchnital SpA, Verona) e l'cn te appaltante, il Consorzio per le Autostrade Sici lianc-Messi na. •