Ponte Adriatico a Bari: un'analisi strutturale | Ingegneri.info

Ponte Adriatico a Bari: un’analisi strutturale

Impalcati, travi, fondazioni, indagini geognostiche, verniciatura, cantiere e montaggio: l'analisi strutturale completa sul nuovo asse Nord-Sud di Bari e in particolare sul Ponte Adriatico, il viadotto cardine dell'intera infrastruttura

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Lo scorso dicembre, a Bari, è stata inaugurata l’infrastruttura asse Nord-Sud, e più precisamente tra via Nazarianz e via Sangiorgi con l’attraversamento delle linee ferroviarie di RFI SpA e di Ferrotramviaria SpA.
Il raggruppamento costituito da NET Engineering SpA di Padova, UNING Srl e GA&M Srl di Bari, Carlos Fernandez Casado SL di Madrid e RPA Srl di Perugia come capogruppo ha sviluppato il progetto volto alla realizzazione del completamento dell’asse Nord/Sud, a Bari.
Il medesimo gruppo di lavoro ha inoltre seguito le attività di Direzione dei lavori e Coordinamento della Sicurezza in fase di Progettazione ed Esecuzione dei Lavori.

Mappa

Tracciamento

Si tratta di un’opera ragguardevole che al suo interno comprende diverse opere, ma la principale corrisponde al viadotto che scavalca il fascio ferroviario; quest’infrastruttura ha una lunghezza complessiva di 626 m e si articola in tre elementi costituenti:
• il ponte strallato a pilone unico centrale avente una luce pari a 225 m (112,5m x 2);
• verso Nord un viadotto laterale avente una lunghezza pari a 245 m;
• verso Sud un secondo viadotto laterale con luce pari a 156 m.
L’elemento caratterizzante il progetto corrisponde all’antenna, alta 74 m; nella parte inferiore è disposta lungo un piano sghembo rispetto all’asse longitudinale dell’impalcato: l’apertura fra i piedritti di base diviene un elemento caratteristico che si coglie da tutti i punti di presa, compreso il prospetto laterale.
La parte di sommità dell’antenna ha una sezione pressoché rettangolare allungata e mantiene una giacitura in asse con il ponte.

L’intersezione tra le due parti, sommitale e inferiore, è risolta attraverso raccordi circolari cilindrici, che conferiscono all’opera nel suo complesso un’ inedita asimmetria dal pregevole effetto estetico, che sottolinea l’effetto di torsione geometrica e slancio verticale.
La leggibilità della struttura, anche da rilevante distanza, viene sottolineata da un’illuminazione della strallatura e della parte sommitale appositamente studiata che esclude strumenti ottici a fascio di luce invasivo, in modo tale che tutta l’elevazione si imponga come un elemento altamente riconoscibile nel contesto cittadino, senza tuttavia costituire ingombro visuale per l’utenza, o motivo di inquinamento visivo.

Vista diurna

Vista_ponte_notte_illuminato

Vista notturna

All’opera principale si accompagnano le opere stradali di completamento che corrispondono all’inserimento di:
• n. 2 rotatorie: atte a garantire tutte le manovre attualmente possibili per la circolazione veicolare minimizzando, quindi, l’effetto barriera dell’opera di superamento del fascio ferroviario;

Una delle due rotatorie

• un’area di svincolo per ottimizzare l’intersezione con via Crispi;
• una bretella di collegamento fra via S. Giorgio Martire e via Sangiorgi, che garantirà continuità alla estramurale Capruzzi (di cui via San Giorgio Martire è il prolungamento).

Rampa sud

Dopo la gallery, vi proponiamo un’analisi strutturale dell’opera.

Gli impalcati e le travi
Tra gli aspetti nevralgici, dell’opera principale, vi è il superamento della linea ferroviaria esistente sottostante: ciò è garantito dalla composizione corrispondente a 10 campate, dove le due centrali, che superano i binari afferenti alle linee più importanti, hanno una strallatura simmetrica sostenuta da una torre centrale che ha una scansione scandita dalle pile, ovvero 4×50m, 45m, 2×112.5m, 66m, 40m, 50m.

N. campate 10
Lunghezza 626 1° campata (1-2) 50 m
2° campata (2-3) 50 m
3° campata (3-4) 50 m
4° campata (4-5) 50 m
5° campata (5-6) 45 m
6° campata (6-7) 112,5 m
7° campata (7-8) 112,5 m
8° campata (8-9) 66 m
9° campata (9-10) 38,8 m
10° campata (10-11) 51,2 m
Parte Strallata (rampe di accesso) Spalla nord Pila n. 5
Spalla sud Pila n. 7
Spessore soletta 0,30 m
Impalcato Larghezza 25,5 m 3,0 m (Cordolo
8,5 m (Carreggiata 1)
2,5 m (spartitraffico)
8,5 m (Carreggiata 1)
3,0 m (Cordolo)

Gli elementi di arredo sono costituiti dai sicurvia disposti ai due margini della carreggiata e dalla rete di protezione. La sezione dell’impalcato si mantiene costante in corrispondenza sia delle rampe di accesso sia nel tratto strallato.
La soletta ha spessore pari a 30 cm, gettata su lastre predalles tralicciate di spessore pari a 7 cm poggianti sulle piattabande superiori delle travi principali e delle travi di spina.
Essa è poi resa collaborante con la struttura metallica mediante pioli tipo Nelson elettrosaldati sulle piattabande superiori delle travi.
Essa garantisce, insieme ai traversi, la ripartizione dei carichi tra le travi dell’impalcato.

Travi Altezza 2,5 m
Unione elementi principali Saldature di prima classe
Unione elementi secondari Unioni bullonate

La travata metallica è costituita, nella zona delle rampe di accesso, da 4 travi affiancate di altezza costante pari a 2,50 m e da una trave di spina, in mezzeria, di altezza costante pari a 60 cm. Ciascuno di questi elementi è disposto con un interasse di 5,25 m ed è realizzato a doppio T composto saldato.
Nel tratto strallato, la travata metallica è costituita dalle sole travi esterne aventi interasse pari a 21 m, mentre la soletta è rompitrattata da 3 travi di spina, di altezza pari a 60 cm, con interasse pari a 5,25 m.

carpenteria_1

Disegno 1

carpenteria_2

Disegno 2

Le travi centrali delle rampe si interrompono in corrispondenza di pila 5 e riprendono in corrispondenza di pila 7.
Il collegamento tra le rampe e il ponte strallato è realizzato mediante cerniere a perno posizionate sulle travi del ponte strallato. Detto collegamento permette il trasferimento delle azioni taglianti mentre quelle globali orizzontali (sisma) vengono trasmesse attraverso la soletta continua.
Gli stralli sono costituiti da trefoli a fili paralleli e hanno dimensioni variabili in funzione della sollecitazione, il numero di trefoli che compone lo strallo varia quindi da 55 a 42.
Gli elementi trasversali, ossia i diaframmi, sulle rampe sono di tipo reticolare e posizionati con interasse variabile da 710 cm a 750 cm. In corrispondenza delle pile sono realizzati con sezione a doppio T solo per la parte esterna (compresa tra le due travi esterne) in corrispondenza del posizionamento degli appoggi.
Nel tratto strallato sono presenti traversi intermedi realizzati con sezione a doppio T e a passo di circa 7,5 m. L’altezza minima è pari a 2 metri e la piattabanda superiore è dotata di connessione alla soletta in c.a. mediante pioli saldati.
Inoltre sono presenti diaframmi porta stralli, passanti nelle anime delle travi laterali, realizzati con sezione a doppio T che sono inclinati in funzione dell’inclinazione dello strallo, al fine di avere l’inerzia massima nel piano d’azione di tiro dello stesso.

L’antenna e le pile

Pile Materiale Calcestruzzo armato
Tipo sezione Circolare
Interasse 14,7 m

La Pila 6 è costituita da un’antenna in acciaio a forma di Y rovesciata che presenta una inclinazione di circa 60° rispetto all’asse dell’impalcato. Tutti gli elementi principali dell’antenna sono giuntati mediante saldatura di prima classe.
L’antenna centrale dell’impalcato strallato fornisce appoggio alle travi esterne mediante due mensole che la collegano con l’impalcato, e funge da attacco dei 30 stralli che da essa dipartono e suddividono l’impalcato strallato in 15 sottocampate di luce pari a 15 m circa, ovvero l’interasse degli stralli.

L’antenna ha sezione diversa tra le gambe e la parte verticale, in particolare le gambe sono realizzate con profili tubolari di diametro pari a 3 metri mentre la parte verticale ha una forma cilindrica di sezione esagonale allungata in direzione longitudinale, in modo tale da avere inerzia massima nel piano di azione degli stralli, inoltre, detta forma permette di avere lo spazio necessario per l’alloggiamento dei tubi porta stralli e per le operazioni di montaggio e/o manutenzione.
Lo spessore degli elementi è variabile in funzione degli sforzi da un massimo di 60 mm, alla base delle gambe, a un minimo di 30 mm in sommità.

Le gambe del pennone sono realizzate con conci di lunghezza pari a circa 6 metri e sono dotate di diaframmi reticolari atti al mantenimento della forma.
Nella parte verticale i diaframmi sono in corrispondenza degli attacchi degli stralli (con passo medio circa 3 metri) e sono realizzati con diaframmi aperti al centro per il passaggio delle maestranze.
L’appoggio del ponte all’antenna è garantito mediante un elemento scatolare a sbalzo, in corrispondenza del diaframma di strallo, con altezza pari a 220 cm e dotato di curvatura sul lato inferiore.
L’attacco degli stralli è realizzato con piatti saldati ai tubi porta stralli che riportano il carico ai diaframmi di piano e alle pareti verticali.

Le fondazioni
A seguito delle indagini geognostiche effettuate durante la progettazione ed anche in fase di esecuzione sono state adottate fondazioni di tipo superficiale con plinti in c.a. di adeguate dimensioni poggianti su roccia consolidata mediante iniezioni armate.
Per l’antenna porta stralli è stata adottata una fondazione a pozzo in c.a.
Per la pila n. 9, a causa delle ristrette dimensioni disponibili (fra i binari), è stata adottata una fondazione di tipo profondo su micropali in c.a.

fondazioni_1

fondazioni_2

Approfondisci: Il metodo del jet-grouting

Gli appoggi
L’intero viadotto è dotato di un sistema di appoggi dotati di dispositivi di isolamento sismico di tipo isteretici dissipativi meccanici in acciaio a comportamento elasto-plastico capaci di controllare il valore della forza orizzontale e di dissipare una quantità notevole di energia durante il terremoto.

Fondazione 3

fondazione_4

fondazione_5

Approfondisci: Come funzionano gli isolatori

Tali dispositivi sono in grado di soddisfare i seguenti requisiti:
• Garantire il vincolo della struttura ai carichi orizzontali di servizio con un comportamento elastico;
• In caso di terremoti di significativa intensità limitare la forza orizzontale trasmessa e dissipare energia con una risposta di tipo elasto-plastica;
• Garantire il controllo della forza orizzontale che si trasmette dalla sovrastruttura alla sottostruttura in caso di sisma;
• Garantire una curva di risposta non sensibile alla temperatura per i consueti livelli di escursione termica e stabile durante la risposta dinamica senza alcun degrado del ciclo di isteresi;
• Garantire una manutenzione molto semplice, trattandosi di parti strutturali in acciaio;
• Garantire che durante il sisma il danneggiamento si concentri negli elementi preposti alla dissipazione dell’energia, facilmente sostituibili al termine dell’evento;
• In ultimo, a seguito di un terremoto di intensità eccezionale, questa soluzione permetterebbe di sostituire solo gli elementi che dissipano energia plasticizzandosi, mentre tutti gli altri componenti sono progettati per non subire danni.

Figura 12

La verniciatura
Al fine di garantire una elevata durabilità complessiva dell‘opera e conseguentemente ridurre i costi di manutenzione, sono stati stato adottati cicli di protezione certificata per le strutture metalliche del viadotto e dell’antenna, in particolare:
impalcato: ciclo di spessore complessivo pari a 300 μm composto da una mano di primer a due componenti (fosfato di zinco epossidico – ossidi di ferro micacei), per uno spessore di 75 μm (da applicare in officina); una mano di pittura protettiva epossidica con ossidi di ferro micacei, per uno spessore di 175 μm (da applicare in officina); una mano di pittura protettiva di finitura poliuretanica alifatica, per uno spessore di 50 μm;
antenna: ciclo di verniciatura per superfici di tubolari e/o cilindri metallici in acciaio, composto da sabbiatura a metallo quasi bianco SA 2,5, metallizzazione delle superfici esterne mediante applicazione a spruzzo di zinco fuso, da eseguirsi in officina, applicazione di ciclo di verniciatura finale composto da:
▪ una mano di primer a due componenti (fosfato di zinco epossidico – ossidi di ferro micacei), per uno spessore di 30 μm (da applicare in officina);
▪ una mano di pittura protettiva epossidica con ossidi di ferro micacei, per uno spessore di 30 μm (da applicare in officina);
▪ una mano di pittura protettiva di finitura poliuretanica alifatica, per uno spessore 40 μm.

Il cantiere e il montaggio

cantiere_1

cantiera_2

cantiere_3La realizzazione delle opere è stata organizzata mediante la suddivisione del cantiere in tre aree: uno a Nord ed uno a Sud del fascio di binari, ed uno al centro dell’area RFI, in prossimità del pennone del ponte strallato, in particolare:
• area “C1” in adiacenza all’ingresso Nord del Cimitero, coincidente in gran parte con il corpo stradale di via Nazariantz.
• area “C2” ubicata in posizione diametrale rispetto a “C1”; all’estremità Sud della zona di intervento, oltre il fascio di binari da superare con il ponte ed in connessione con la nuova viabilità da realizzare.
• area “C3” individuata all’interno della zona di pertinenza di RFI e costituente l’area di cantiere principale, utilizzata per lo stoccaggio dei materiali, il ricovero dei mezzi e per l’ubicazione dei baraccamenti degli operai e degli uffici di cantiere.

La realizzazione delle opere in corrispondenza diretta con l’attraversamento delle aree IFT e delle linee ferroviarie è avvenuta mediante operazioni in soggezione di traffico ferroviario, tenuto conto del fatto che le linee ferroviarie al di sotto del viadotto sono interessate dal transito dei treni, che non può essere interrotto, sia al fatto che le pile 5-6-7-8-9 ricadono nell’area dell’attuale Impianto IFT. In particolare per il viadotto e le strutture dell’antenna sono state previste le seguenti fasi di montaggio.
Il montaggio della struttura dell’impalcato è stato eseguito con modalità a spinta dalla spalla lato Sud per le strutture di impalcato da S2 (Sud) alla pila P5, in modo da attraversare tutte le linee ferroviarie esistenti e mediante l’ausilio di pile provvisorie a traliccio, opportunamente disposte.
• Per quanto riguarda l’impalcato lato Nord, da S1 (Nord) alla pila P5 predetta è stato adottato un sistema di montaggio mediante assemblaggio di conci di impalcato a terra e successivo sollevamento tramite autogru.
• La realizzazione dell’antenna è avvenuta mediante sollevamento e solidarizzazione dei conci delle gambe laterali e dell’antenna, preventivamente assemblati a terra. Particolarmente degne di nota sono risultate le operazioni di sollevamento mediante gru tralicciata dei conci costituenti la parte superiore dell’antenna. Anche durante le suddette fasi sono stati utilizzati dei sostegni provvisori dell’antenna con funzione stabilizzatrice, mediante strutture metalliche tralicciate.

Il progetto
Committente: Comune di Bari
Soggetto aggiudicatario: RPA Srl Perugia (capogruppo) – NET Engineering SpA Monselice – UNING Srl Bari – GA&M srl Bari – CARLOS FERNANDEZ CASADO Srl Madrid
Prestazioni previste: Progettazione preliminare; Progettazione definitiva; Progettazione esecutiva; Coordinamento sicurezza in fase di progettazione; Direzione Lavori; Coordinamento sicurezza in fase di esecuzione.
Importo Lavori: € 32.020.330,00

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