La prima parte dell’articolo, proposta su “S&A” n° 163 Gennaio/Febbraio 2024 a pag. 90, è online su
https://www.stradeeautostrade.it/ponti-e-viadotti/il-ponte-leonardo-da-vinci-a-sasso-marconi-bo-prima-parte/
La seconda parte dell’articolo, proposta su “S&A” n° 164 Marzo/Aprile 2024 a pag. 54, è online su
https://www.stradeeautostrade.it/ponti-e-viadotti/il-ponte-leonardo-da-vinci-a-sasso-marconi-bo-seconda-parte/
L’impalcato metallico: breve storia della fabbricazione e del montaggio, con la migliore cura per eseguire l’intervento in meno di sei mesi
Proseguiamo la descrizione dei lavori di adeguamento del ponte Leonardo da Vinci a Sasso Marconi (BO), dopo aver illustrato il progetto (si veda “Strade & Autostrade” n° 163 Gennaio/Febbraio 2024 a pag. 90) e la decostruzione dell’impalcato storico (si veda “Strade & Autostrade” n° 164 Marzo/Aprile 2024 a pag. 54), affrontando le problematiche connesse alla costruzione e al montaggio del nuovo impalcato metallico, in tempi ancora una volta assai contenuti.
Poiché il nuovo impalcato ha una visibilità sostanzialmente difforme per materiale e limitatamente per geometria rispetto alla precedente struttura, l’intervento delle Autorità di controllo architettonico (ciò è a dire la Sovraintendenza di tutela dei beni ambientali) è stato qui quanto mai rilevante.
La struttura concepita da Bruno Bottau, benché non ancora settantenne e perciò non soggetta obbligatoriamente alla procedura di interesse culturale secondo l’art. 12 del D.L. 42 del 22 Gennaio 2004, presentava un’indubbia valenza storica oltre che ingegneristica e un’armonia ormai consolidata con il paesaggio circostante.
Pertanto, pur nella necessità condivisa di una ricostruzione rapida, dettata da esigenze statiche e funzionali ineludibili, l’inserimento anche in termini puramente visivi del nuovo impalcato è stato un tema di discussione discriminante per indirizzare le scelte progettuali. Nelle prime fasi progettuali, tutti gli elementi del nuovo impalcato erano previsti in acciaio autopatinabile, “Corten”, secondo il suo nome commerciale comunemente utilizzato. Il Corten, pur utilizzato con attenzione specifica per i puntoni tubolari previsti stagni avrebbe tuttavia creato una netta contrapposizione visiva tra il nuovo impalcato e gli archi storici in calcestruzzo.
Pertanto, la scelta finale è poi ricaduta sull’acciaio verniciato con tonalità di grigio analoga a quella degli archi in calcestruzzo preservati.
Oltre alle caratteristiche cromatiche, il ciclo di verniciatura scelto risponde in ogni caso alle prescrizioni di durabilità irrinunciabili per una struttura del genere, destinata a durare almeno un secolo. Si è scelto perciò un ciclo in tre strati per classe di corrosività C4 con durabilità molto alta (VH), secondo UNI EN 12944 – 5. Per le superfici interne dei puntoni tubolari, di fatto non accessibili in cantiere, è stato preliminarmente applicato un trattamento di zincatura a caldo in stabilimento.
Come noto, in ogni caso, la durabilità di una struttura non passa solamente dalla scelta della verniciatura protettiva ma soprattutto dalla concezione dei dettagli strutturali. In questo senso, in fase di progettazione si è proceduto a una progressiva semplificazione della struttura portante, inizialmente prevista in piastra ortotropa con canalette chiuse e successivamente ridotta a una struttura aperta a graticcio, con le piastre ortotrope mantenute per i soli percorsi ciclo-pedonali, però con irrigidimenti longitudinali diradati e costituiti da semplici piatti 200×15.
Il materiale e le peculiarità della fabbricazione
Il graticcio di impalcato, la prédalle metallica e i percorsi laterali, come pure i puntoni tubolari, sono in acciaio S355. Tutti gli elementi metallici sono stati suddivisi in conci agevolmente trasportabili su strada con mezzi correnti. Per velocizzare le operazioni di montaggio, sono state bullonate le giunzioni delle travi ai traversi, così come anche quelle tra macronconci di impalcato uniti in quota, avendo inteso col semantema “macroconcio” la coppia di conci di trasporto preassemblati per il sollevamento. Per tutti i giunti bullonati si è scelto di impiegare bulloni HRC secondo UNI EN 14399-10, allo scopo di ridurre gli oneri di controllo durante la costruzione e di ispezione futura. La presenza della campata in scavalco della linea ferroviaria Bologna-Pistoia ha imposto il rispetto del capitolato RFI DTC SI PS SP IFS 001 C, aspetto di non poca rilevanza per il progetto e la produzione degli elementi di carpenteria. Tutti i procedimenti di saldatura sono stati vagliati dall’Istituto italiano della saldatura (IIS) e tutti i controlli di produzione sono stati effettuati mediante gli stringenti protocolli delle istruzioni RFI. Nello specifico, è stato impiegato un filo Metal Core, con ottima tenacità alle basse temperature, che trova impiego anche nelle costruzioni navali e strutture offshore.
Per le piastre dei collegamenti a perno scorrevole, poste in corrispondenza degli unici due giunti di dilatazione di impalcato, è stato impiegato acciaio ad alta tenacità tipo Durostat 400, con elevate caratteristiche antiusura. Lo stato di fornitura di tale acciaio è assimilabile alla tempra (“accelerated cooling”) e il tenore di carbonio equivalente è relativamente alto (appena superiore allo 0,50%); pertanto, onde evitare di incorrere in rischio di criccabilità a freddo, il collegamento tra queste piastre e le travi di impalcato è stato previsto bullonato e non saldato.
Lo studio preliminare del montaggio
La struttura in piastra ortotropa, come già detto indubbiamente vantaggiosa in termini di leggerezza e rapidità di costruzione ma certamente sfavorevole in termini di lavorazione e durabilità, è stata abbandonata anche in ragione del metodo di montaggio inizialmente previsto.
Come già detto nel precedente numero a proposito della decostruzione, infatti, la realizzazione dell’impalcato era soggetta agli obblighi imprescindibili di rapidità e minor interferenza possibile con il sottostante.
Perciò, sia la decostruzione sia il montaggio sono stati in fase di progettazione previsti dall’alto e con operazioni incrementali, posizionando i mezzi di trasporto e sollevamento sull’impalcato stesso.
Il montaggio dei macroconci di impalcato era, perciò, previsto con carrelloni semoventi SPMT a 12 assi, in grado di sollevare fino a 110 t. In tal modo, era perciò necessario far transitare tali carrelloni sulla soletta la cui maturazione imprescindibile avrebbe inevitabilmente condizionato i tempi del varo incrementale. Pur con un attento studio di ottimizzazione delle operazioni di montaggio, che hanno indotto l’impiego della zavorra centrale già descritta nel precedente numero, non era in ogni caso possibile ridurre a meno di 5 – lato Sasso Marconi – e 4 – lato Sirano – il numero di macroconci di impalcato da montare e, dunque, le fasi di getto incrementale necessarie a garantire il transito degli SPMT.
In fase costruttiva e in sinergia con l’Impresa, è stato possibile modificare sia la decostruzione che il montaggio, operando mediante le gru cingolate di grande braccio e grande portata già descritte nel precedente articolo: la Liebherr 1600-2 da 600 t e la Manitowoc 16000 da 400 t.
Ciò con indubbia riduzione non solo dei tempi di realizzazione ma anche dell’occupazione di spazio sulle aree di cantiere, permettendo l’assemblaggio di due macroconci alla volta (cosa assai meno agevole altrimenti, se non impossibile lato Sirano, dovendo movimentare anche gli SPMT e le loro travi di varo). Come si dirà, il principale vantaggio del montaggio adottato, a differenza di un varo incrementale, risiede proprio nello svincolare alcune attività dalla successione principale di messa in opera dei macroconci.
E questo vale in particolare per la saldatura delle prédalle e delle lastre ortotrope nelle sezioni di giunto e per il getto stesso effettuato alla fine del montaggio in soli due giorni su ciascuna metà di impalcato.
Il montaggio eseguito
La fondamentale presenza delle gru cingolate, con la loro possibilità di spostarsi allestite e anche caricate, ha permesso di iniziare la costruzione delle nuove spalle e lo stesso assemblaggio del nuovo impalcato ancor prima del termine della demolizione. L’impalcato è stato assemblato infatti nelle aree di cantiere, pur esigue e allestite sul sedime delle due rotatorie all’estremità del ponte, operando su due macroconci contemporaneamente su entrambi i lati, sia in sinistra che in destra al fiume Reno.
Ciascun macroconcio di impalcato, lungo tipicamente 20 m, è stato quindi preassemblato a partire da due conci, tipicamente lunghi 12 e 8 m, saldando di testa le tre travi principali, con l’ausilio di un capanno di protezione installato negli spazi invero ridotti delle aree cantiere sulle due rotatorie. A piè d’opera, sono state inoltre saldate le prédalle metalliche tralicciate collaboranti con le travi principali, le due lastre ortotrope dei camminamenti laterali ed è stato realizzato il collegamento bullonato tra i traversi e il parapetto di bordo con carter esterno di chiusura. Il varo dei macroconci, completamente assemblati così come descritto, ha raggiunto le 100 t di peso movimentato e, simmetricamente rispetto alla decostruzione dell’esistente, il nuovo impalcato è stato montato avanzando dalle spalle verso la chiave dell’arco.
La messa in opera del nuovo impalcato è cominciata nel mese di Luglio 2023 con il varo dei primi puntoni lato Sirano, per proseguire con il montaggio dei macroconci di impalcato, iniziato in immediata successione nel mese di Agosto 2023.
Il posizionamento dei puntoni nella loro configurazione inclinata è avvenuto creando uno schema statico di “telaio zoppo” ottenuto collegando tutti i puntoni con un sistema di fasce in poliestere a quelli più corti e questi agli archi con strand jack provvisori inghisati agli archi stessi. Il sistema di fasce e strand jack è stato calibrato tramite modelli agli elementi finiti, sia globali che locali, con lo scopo di valutare gli effetti del tiro delle fasce sui puntoni e sugli ancoraggi degli strand jack.
La massima capacità portante delle fasce, lunghe fino a 18,50 m e con allungamento a pieno carico compreso tra il 3% e il 4%, è stata di 35 t.
Più nello specifico, i puntoni sono stati sollevati con un bilancino e posizionati con l’autogrù in corrispondenza dei rispettivi ancoraggi, in posizione inizialmente verticale; qui sono stati poi rilasciati, restando sorretti in sommità dai nastri di collegamento di ciascun puntone al successivo, nastri tesi in virtù del peso dei puntoni stessi. Per raggiungere la configurazione finale inclinata, si è agito azionando la terna di strand jack, uno per ciascun puntone, inghisati agli archi. I collegamenti a perno all’estremità dei puntoni hanno avuto, dunque, anche la funzione di consentire i cinematismi di montaggio. Così procedendo, i puntoni potevano accogliere direttamente il macroconcio di impalcato soprastante, varato e saldato ai puntoni stessi in quota, essendo rimasto appeso alle gru durante le operazioni di saldatura.
Queste sono state di fatto le uniche saldature effettuate in quota, oltre a quelle, assai più agevoli, dei campi di prédalle e lastra ortotropa, lunghe 4 m, poste a cavallo del giunto tra i macroconci una volta completato. Tale giunto tra due macroconci successivi è stato realizzato bullonato con bulloni HRC ad alta resistenza, come detto in precedenza, e non saldato, con indubbio vantaggio per la rapidità di fissaggio e anche per la durabilità dell’opera, non dovendo qui riprendere in seguito la verniciatura.
La saldatura in opera dei macroconci in testa ai puntoni ha invece permesso non solo di evitare trasporti eccezionali ma anche di recuperare le eventuali differenze geometriche occorse durante la movimentazione ed il posizionamento sugli archi delle flange di fissaggio al piede, essendo stata prevista a progetto la possibilità di disallineamenti fino a 5 cm.
Al termine del montaggio delle due porzioni di impalcato poggianti sui puntoni, pari a circa 4/5 del totale dell’opera, si è proceduto al getto della soletta ed alla rimozione della zavorra aggiuntiva in chiave, non più necessaria avendo ricostituito la simmetria sugli archi ed avendone aumentato al contempo il cimento a compressione.
Parallelamente al getto della soletta, sono state smontate le gru cingolate; esse sono rimaste, quindi, in cantiere circa sei mesi pur operando sia per la decostruzione del vecchio impalcato che per il montaggio del nuovo impalcato.
Dopo meno di una settimana dal getto, i prelievi in soletta hanno verificato il raggiungimento di una resistenza paragonabile a quella di un C32/40 e dunque l’idoneità al transito dei mezzi di sollevamento adeguati all’uopo di intervenire nella parte centrale.
Ciò ha consentito di iniziare la decostruzione dell’impalcato in chiave agli archi, rimasto in opera a sostegno della zavorra aggiuntiva e irraggiungibile con le sole gru sulle spalle, che avrebbero dovuto operare con più di 100 m di sbraccio. La porzione in chiave è stata perciò decostruita con una coppia di gru tipo Grove GMK5250 XL-1 da 250 t, partendo dal lato Sirano ancora prima del completamento dell’impalcato lato Sasso Marconi.
Ciascuna gru è stata posta proprio all’estremità del nuovo impalcato, avendo avuto cura di disporne gli stabilizzatori più caricati, con uno scarico massimo di 40 t, in corrispondenza degli appoggi terminali dello stesso impalcato. Entrambe le gru hanno operato con sbraccio massimo di 30 m e peso massimo sollevato di 35 t, rimuovendo l’impalcato centrale in meno di un mese, nel solo Ottobre 2023.
La costruzione della struttura di impalcato è quindi terminata con la messa in opera dei quattro macroconci, ciascuno lungo 12 m, della porzione di impalcato centrale, direttamente appoggiati sugli archi; anche questo aspetto apparentemente marginale ha, in verità, implicato non poche difficoltà per la quantità di armatura flessionale presente sugli archi stessi, associata alla assoluta carenza di staffe, e per la necessità di raggiungere le quote di progetto partendo da un livello non definibile in dettaglio prima della stessa decostruzione.
In questa zona, le travi sono piolate superiormente, per collaborare con la soletta, ed all’intradosso per collaborare con gli archi dei quali costituiscono il necessario rinforzo a flessione. Il completamento dell’impalcato è avvenuto a fine novembre rendendo così possibile l’esecuzione delle prove di carico a inizio dicembre.
Conclusioni
Anche il montaggio del nuovo impalcato, così come progettato, si è svolto senza particolari complicazioni nei tempi previsti con un governo delle possibili incertezze ottimale ed efficace. Si è operato ancora una volta indipendentemente da entrambe le spalle, sfruttando l’efficace suddivisione dell’impalcato in tre sezioni, di cui si è detto nei precedenti numeri. Il metodo di montaggio adottato ha permesso di mettere in opera i macroconci già pressoché completi di prédalle, lastre ortotrope e parapetti di bordo, effettuando solo pochi sollevamenti “pesanti” e riducendo al massimo le giunzioni in quota.
Le attività di varo dell’impalcato non hanno interessato il ponteggio se non per quanto ha riguardato la saldatura dei piatti sommitali dei puntoni e l’accessibilità ai giunti bullonati di continuità delle travate. Durante i sollevamenti, quindi, sono proseguite le operazioni di ripristino degli archi e dei loro traversi (operazioni descritte nel prossimo articolo, manuali e inevitabilmente assai più lunghe rispetto alle grandi manovre di decostruzione e montaggio che hanno riguardato l’impalcato); ciò ha permesso l’apertura al traffico ancor prima del completamento dei ripristini ad oggi in completamento. Nel prossimo articolo verranno anche descritte le problematiche risolte per la realizzazione delle interfacce tra i getti storici degli archi e le nuove flange di ancoraggio dei tubi di sostegno dell’impalcato.
Dati tecnici
- Commissario Straordinario: Ing. Eutimio Mucilli
- Soggetto attuatore/Committente: ANAS SpA – ST Emilia-Romagna
- Responsabile: Ing. Aldo Castellari
- RUP: Ing. Gennaro Coppola
- Direttore dei Lavori: Ing. Luigi Testa
- Collaudo: Ing. Umberto Riera
- Progetto definitivo ed esecutivo: RTP costituito da Politecnica Ingegneria e Architettura Soc. Coop, Matildi+Partners Srl, IntegraSrl e Studio Mattioli
- Esecutori dei Lavori: Costruzioni edili Baraldini Quirino SpA
- Esecutori dei Lavori delle opere metalliche: Europrogressgroup Srl