Progettazione di opere d’arte nell’ambito dei grandi interventi ... sba/sala A... · Ing. Lucio...

Ing. Lucio Ferretti Torricelli Ing. Alessandra Marchiondelli

Progettazione di opere d’arte

nell’ambito dei grandi interventi infrastrutturali


Concept

Progetto

Realizzazione

Esercizio/manutenzione

Upgrading/retrofitting

Dismantling Ponti e viadotti tot. 1849 attraversamenti 3,064 opere 385 km sviluppo lineare

2013

BROWN-FIELD

1956

GREEN-FIELD


INTRODUZIONE 1

Progettazione di opere d’arte maggiori in linea 2

Intervento «green field»: A1 - «Variante di Valico» 2.1

Intervento «brown field»: A14 - «Adriatica» - Ampliamento alla III corsia 2.2

Opere d’arte d’attraversamento 3

Opere per viabilità interferite 3.1


Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO

bridge lengths

Ren

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Vad

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0

200

400

600

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1000

1200

tot.

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)

•Opere maggiori di linea (ponti/viadotti) 22 •Sviluppo complessivo in viadotto: Tot. 10.6 km •Lunghezza complessiva 100 => 1150 m •Larghezza piano viabile 11.50 => 18.60 m •Luce massima campata 148 m •Altezza massima dal suolo 90 m


OBIETTIVI

• Economicità • Affidabilità strutturale • Durabilità • Inserimento nel territorio

• Campate di luce medio-elevata (da 60 m a 150 m) • Schema iperstatico di trave continua • Adozione di fondazioni profonde (pozzi) • Utilizzo di dispositivi sismici o schemi statici speciali • Adozione di tecniche di varo speciali

SOLUZIONI PROGETTUALI CONSTRAINTS

• Morfologia del territorio complessa • Condizioni Geotecniche difficili • Sismicità • Accessibilità dei luoghi limitata •Sincronizzazione Time schedule lavorazioni viadotto/galleria



Impalcati per luci medie 60 => 120 m


Highlights • Deck in struttura composta acciaio-cls • Cassone equivalente, (bracing orizzontale) • Rapporto medio luce/altezza ≅ 1/22 • Giunzioni principali saldate P.P.


Tipologie di sostegno per luci medie 60 => 120 m

SPALLE

PILE



1 2

4 3

Fondazioni – tutte le opere

Sottofondazione a pozzo armato / debolmente armato



Sistemi di varo – luci medie


limiti: - geometria tracciato - lunghezza complessiva opera - necessaria attrezzatura specifica

vantaggi: - estrema sicurezza nelle operazioni - velocità di assemblaggio/varo - assenza interferenze con il suolo Varo frontale incrementale (spinta)

viadotto Casaglia: Lvaro > 600 m viadotto Navale: Lcamp. > 120 m


Varo con autogru «classico»


limiti: - peso dei conci - accessibilità al suolo - realizzazione unioni in quota

vantaggi: - metodologia semplice - limitate attrezzature specifiche

Sistemi di varo – luci medie



Luci alte 130 => 150 m

PONTE SUL RENO

VIADOTTO AGLIO

Highlights • Deck a cassone unicellulare, gettato in opera • Larghezza soletta 15.50 => 21 m • Post tensione longitudinale – trasversale – verticale • Utilizzo sistematico di calcestruzzo autocompattante (s.c.c.) • Sistema di varo concepito assieme alla struttura



Reno river

90 90 135

68 45 90 45 68



Sistema di varo – frontale a spinta

Highlights • Varo incrementale di conci da 45 m •Lunghezza totale di varo 574 m •Peso complessivo impalcato varato 190000 kN •Spinta massima di varo 13000 kN •Produzione a regime: 1 concio (45m)/10gg



Pile speciali


Vallata incisa e pendii instabili

Terreno scadente

Area poco accessibile

Sistema di varo “balanced cantilever”


Highlights • Varo bilanciato di conci da 3.4 => 4.5 m •Luce libera cantilever 74 m •Produzione a regime: 1 coppia di conci/settimana


90 m

Viadotto aglio




Firenze

Bologna Criteri guida:

•Riferimento progettazione su ENV1998 (1994)

•Pericolosità sismica definita da specifico studio (S.G.I. ’98),

•Aderente a nuova mappa pericolosità 2003

Protezione sismica

Obbiettivo:

•Garanzia di piena operatività dell’opera anche a seguito di

evento catastrofico.



Isolatore elastomerico Friction pendulum

Dissipatore elasto-plastico Dissipatore visco-elastico

Shock trasmitter Shock transmitter

Modifica dello schema di vincolo durante l’evento

Protezione sismica ponti di luce medio alta

Dissipazione

Isolamento + dissipazione

Pile alte e regolari Opere lunghezza elevata Molti sostegni

Opere lunghezza media (*)

Pile basse / irregolari Opere lunghezza non elevata

(*) A seconda della tipologia può essere necessario il ricentraggio della struttura e/o la sostituzione delle apparecchiature a seguito dell’evento.



Basata essenzialmente sulle risorse intrinseche dello schema statico Coadiuvata da apparecchiature speciali (STU)

Protezione sismica ponti di grande luce


20 Brown Field - AUTOSTRADA A14 - Adriatica

Caratteristiche delle opere:

Opere risalenti agli anni ’60

Schema statico a trave in semplice appoggio, Lmax < 35m

Deck a grigliato di travi e traversi, in c.a.p./c.a.

Pile a telaio

Fondazioni su pali di piccolo diametro

Obiettivi:

Ampliamento alla terza corsia RN Nord - Ancona

Riqualificazione tracciato ed elementi marginali

Adeguamento ai nuovi criteri normativi (nuovi modelli di

carico)

Adeguamento sismico (O.P.C.M. 3274/2003)

Principali vincoli/criticità:

Assenza di qualsiasi accorgimento inerente la resistenza sismica

Deficit generalizzato fondazioni e strutture si spalla

Necessità di operare con minime ripercussioni sull’esercizio


Brown Field - AUTOSTRADA A14 - Adriatica

Analisi storico-critica dello stato di fatto

Analisi e verifiche di sicurezza

Criteri (strategie) di intervento

Identificazione deficit strutturali

Upgrading e retrofitting di opere esistenti

Elaborati progettuali originali Esame libretto di manutenzione dell’opera Studio degli interventi di rinforzo

Esercizio (U.L.S.) Fase sismica

analisi push over analisi statica non lineare

Crisi elementi impalcato/sottostrutture sotto carichi d’esercizio (U.L.S.) Perdita d’appoggio (Sisma) Crisi elementi duttili/fragili (Sisma)

Individuazione interventi tipologici incremento duttilità incremento resistenza


Ampliamento dell’impalcato Travate metalliche in acciaio Autoprotetto

Coppelle prefabbricate in c.a./lastra nervata


Progettazione ampliamento - impalcato


Collegamento a livello della soletta Inghisaggio armature nella soletta esistente

Completamento dell’armatura di soletta


Progettazione ampliamento - impalcato


Ampliamento delle pile

Chiodature di collegamento


Progettazione ampliamento - pile


Adeguamento Sismico – sistema di vincolo

Vista in pianta

Inserimento di stoppers longitudinali e trasversali (tutte le opere)



fasciatura con tessuto in fibre di carbonio (CFRP)

Ovalizzazione della sezione mediante un getto in

calcestruzzo non armato

Fasciatura con tessuto in CFRP

•Opere con forte irregolarità • Detailing insufficiente

Adeguamento Sismico – miglioramento duttilità



Incremento capacità del sistema Riduzione controllata della resistenza del fusto

Adeguamento Sismico – adeguamento fondazioni Brown Field - AUTOSTRADA A14 - Adriatica


Adeguamento Sismico – adeguamento spalle


• Spalle a gravità • Spalle non armate


Schema isostatico in semplice appoggio sulle spalle Sfruttamento non ottimale e disuniforme delle sezioni

Schema a 3 campate • Maggiore onere indotto dalla presenza delle campate di riva • Necessario accurato bilanciamento campate di riva, nello schema iperstatico • Schema isostatico meno efficiente (presenza di giunti e articolazioni)

A TRE CAMPATE

MONOCAMPATA

Schema 2 campate trave Migliore sfruttamento delle sezioni (trave continua) Presenza della pila in spartitraffico – problemi sicurezza utenza

A DUE CAMPATE

GREEN FIELD / BROWN FIELD – Viabilità Interferite

Stato dell’arte


30 GREEN FIELD / BROWN FIELD – Viabilità Interferite

• individuazione di soluzioni strandardizzate in funzione di :

•luce di scalvalco (3 / 4 corsie)

•ampiezza viabilità intereferente

• minimizzazione interferenze con l’esercizio

•varo da effettuarsi in una sola chiusura notturna

•getto soletta da effettuarsi in chiusura limitata

• alta efficienza

•fase d’esercizio

•fase sismica

• durabilità/manutenibiltà

Temi chiave per lo sviluppo soluzioni ottimizzate


•soluzioni modulari, basate su impalcati in

struttura composta acciaio calcestruzzo

•Peso e dimensioni assieme metallico contenuto,

per ragioni di movimentazione

•Adozione di lastre metalliche con funzione di

cassero, per il getto della soletta

•Studio di schemi statici alternativi


31

Type L1 [m]

L2 [m]

1 38.0 -

2 45.5 -

3 38.0 19.0

4 45.5 23.0

Single span Three span

• Arrangiamento campate => singola campata / 3 campate • Luci => 38 m / 45.50 m per scavalco di 3+3 / 4+4 corsie

• Deck in struttura composta acciaio/calcestruzzo • Grigliato bitrave per ampiezze soletta fino a 5.40 m • Grigliato 4 travi, con bracings orizzontali (doppio cassone) per ampiezze 9 m => 13.5 m

A [m] H [m] B [m] C [m] N. beams

5.4 1.3 3 1.2 2

9.0 1.5/1.7 5.7 1.65 4 (*)

12.0 1.6/1.8 3.0 1.50 4 (*)

13.5 1.6/1.8 3.4 1.65 4 (*)

(*) Double box

End/inner span ratio : 0.5 => 0.7



Decreasing of bending moment in central zone of deck

Flexible abutment-pile

wall

Better exploitation of end zones

Pile walls

Foundation soil

Bridge deck

Abutment walls

Transition slab

Deck-Abutment connection

Granular backfill

45.04 % 48.51

%

6.45 %

Integral

Deck

Abutments

Accesssories

38.3 %

57.3%

4.38 %

Traditional

Deck

Abutments

Accesssories

Ponti a schema integrale

Comportamento a telaio

Caratteristiche, pregi e difetti

Migliore sfruttamento delle sezioni e dei materiali Migliore performance in fase sismica Strutture di spalla più leggere

Assenza di giunti ed appoggi

Vantaggi economici e maggiore durabilità Migliore comfort per l’utenza

Forte interazione terreno-struttura

Maggiore complessità (analisi non lineare) Possibili problemi fessurazione manto

Integrazione impalcato - spalla

Detailing complesso (zona di connessione)



CV SVINCOLO DI GATTEO RUBICONE (A14)

50.0




Completamento dell’armatura di soletta Completamento dell’armatura della zona di

nodo tra impalcato e spalla



CAVALCAVIA DELLO SVINCOLO DI GATTEO (A14)

PIANO DI MONITORAGGIO

Barre estensimetriche sulle flange delle travi

Celle di pressione

Distanziometro laser

Estensimetro sub-orizzontale

ad aste

Temperature gauge


Temperature gauge

Mira riflettente per distanziometro


Celle di pressione

Estensimetro sub-orizzontale

ad aste Inclinometro Inclinometro

Barre estensimetriche

Estensimetro sub-orizzontale ad asta

Celle di pressione

Distanziometro laser

Temperature gauge

Inclinometro

Misuratori di deformazione

Misuratore di rotazione

Misuratore di distanza

Misuratore di pressione

Misuratore di temperatura



Grazie per l’attenzione!

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