Verifica delle condizioni statiche di due viadotti sulla strada SS.PP. n.219 di Potenza

Questo studio affronta la verifica tecnica sulle condizioni statiche di due opere d’arte presenti sulla SS.PP. n.219, entrando nel merito delle verifica strutturali, dei rilievi, dell’assistenza alle indagini, fino ai rilievi fotografici con drone.

Le verifica delle condizioni statiche sui due viadotti (costruiti negli anni ’70) si è resa necessaria per garantire margini di affidabilità per il transito dei convogli in sicurezza per la necessità di realizzare dei trasporti in condizioni di eccezionalità (trasporto torri eoliche).

Il modello di calcolo agli elementi finiti è stato realizzato con il software MasterSap di AMV.

Verifica delle condizioni statiche delle due opere

La presente relazione tecnica è relativa alla verifica delle condizioni statiche di due opere d’arte (viadotti ubicati lungo la Strada provinciale di Potenza n.219 al km 3+000 e 4+500, di lunghezza rispettivamente pari a 210m e 380m), necessarie per garantire margini di affidabilità per il transito dei convogli in sicurezza, conformemente alle disposizioni del capitolo 8 delle NTC 2018 e a quanto richiesto dalla proprietà dell’infrastruttura (Provincia di Potenza) per la necessità di realizzare dei trasporti in condizioni di eccezionalità.

Le attività svolte per poter riprodurre un modello di calcolo il più possibile rispondente alla reale consistenza dei viadotti sono sintetizzabili in:

• Sopralluoghi iniziali per definire gli aspetti principali delle strutture (lunghezza, tipologia di strutture, materiali, stato di conservazione);
• Campagna di indagini: è stata messa a punto una importante campagna di indagini sul posto per poter indagare in dettaglio lo stato di conservazione dei materiali costituenti le travi, le pile e le fondazioni;
• Rilievo delle strutture con strumentazione tradizionale (stazione totale GPS) abbinata a drone in grado di restituire una nuvola di punti degli impalcati con margine di precisione millimetrico;
• Analisi dei risultati delle indagini, creazione del modello di calcolo e confronto tra le previsioni progettuali ed i risultati derivanti dalle prove di carico eseguite;
• Simulazione passaggio carichi di progetto ed analisi risultati.

L’attività progettuale è stata svolta interamente dalla GVC s.r.l. società di ingegneria, in persona del direttore tecnico ing. Michele Restaino. Le due opere, con schemi strutturali identici, sono state realizzate a cavallo dei primi anni ’70 del secolo scorso dall’ Ente Irrigazione della Basilicata (EIPLI) che nel 2002 ha provveduto alla consegna degli stessi alla Provincia di Potenza. Tuttavia non è stato possibile recuperare alcun documento poiché tra il 1990 e il 1995 gran parte dell’archivio dell’EIPLI di Basilicata è andata perduto.

Nuvola di punti del viadotto al Km 3+000

Inquadramento normativo all'anno della costruzione

La possibilità di effettuare o meno il trasporto eccezionale in premessa è altresì dettata dalla conoscenza dei carichi di progetto dei viadotti da analizzare, costruiti tra il 1970 e il 1975. Le prescrizioni sui carichi di progetto durante gli anni della costruzione dei due viadotti erano dettate dalla “Circolare 384 del 14/02/1962”. Per la progettazione venivano quindi presi in considerazione i seguenti carichi mobili: 

• Schema 1: colonna indefinita di autocarri da 12t;
• Schema 2: rullo compressore isolato da 18t;
• Schema 3: folla compatta in ragione di 400kg/m2; 
• Schema 4: treno indefinito di carichi militari da 61,5t; 
• Schema 5: treno indefinito di carichi militari da 32t; 
• Schema 6: carico militare isolato da 74,5t.

Per tener conto delle azioni dinamiche, per luci comprese tra da 0 a e 100m, i carichi accidentali dovevano essere moltiplicati per il coefficiente:

essendo L la distanza fra gli appoggi espressa in metri.

Per L ≥ 100 m si doveva assumere Φ = 1.

Il trasporto eccezionale oggetto della presente relazione sarà così composto:

• BOTTOM HH112 – Ns. Rif. N° 181/21, n. 13 transiti - 123 ton di massa complessiva.
• MIDDLE1 HH112 - Ns. Rif. N° 182/21, n. 13 transiti - 124 ton di massa complessiva.
• MIDDLE 3 HH112 – Ns. Rif. N° 252/21, n. 13 transiti - 113 ton di massa complessiva.
• TOP HH112 – Ns. Rif. N° 183/21, n. 13 transiti – 94.55 ton di massa complessiva.  
• BOTTOM HH82 - Ns. Rif. N° 184/21, n. 2 transiti - 113 ton di massa complessiva. 
• MIDDLE HH82 - Ns. Rif. N° 185/21, n. 2 transiti – 103.55 ton di massa complessiva. 
• TOP HH82 – Ns. Rif. N° 192/21, n. 2 transiti – 76.92 ton di massa complessiva.  
• NAVICELLA - Ns. Rif. N° 186/21, n. 15 transiti – 113.96 ton di massa complessiva. 
• DRIVE TRAIN - Ns. Rif. N° 187/21, n. 15 transiti – 97.49 ton di massa complessiva. 
• HUB - Ns. Rif. N° 188/21, n. 15 transiti – 50.03 ton di massa complessiva. 
• PALA 1 Ns. Rif. N° 189/21, n. 15 transiti – 56.65 ton di massa complessiva. 
• PALA 2 - Ns. Rif. N° 190/21, n. 15 transiti – 56.65 ton di massa complessiva. 
• PALA 3 - Ns. Rif. N° 191/21, n. 15 transiti – 56.65 ton di massa complessiva. 

Il carico dei trasporti è inferiore a quanto previsto nella normativa di progetto per il viadotto, ma è stato richiesto di verificare il loro transito sui viadotti fosse possibile alla luce della verifica di stabilità ottenuta con l’analisi agli elementi finiti dopo l’acquisizione delle caratteristiche costruttive e dei materiali costituenti l’opera.

Stato di fatto del viadotto al KM 3+000

L’opera, interamente in calcestruzzo armato, ha una luce per ogni campata di 34.00 m per una lunghezza totale di 210 m. L’impalcato è sostenuto da 5 pile in c.a. al di sopra delle quali è presente un pulvino in c.a. Le 3 travi longitudinali in c.a.p. (sistema “Morandi M5”) e sezione a doppio T, poggiate su appoggi in neoprene, sostengono la soletta in cls di spessore 20cm. I 5 trasversi di sezione rettangolare sono posti a distanza uguale tra loro lungo la campata.

Modellazione strutturale del viadotto.
 

Di seguito si riportano alcune fotografie dello stato di fatto dell’impalcato, realizzate durante i sopralluoghi sul posto.

Immagini dello stato di fatto del viadotto.

Il modello strutturale ed i materiali

Attraverso il rilievo dello stato di fatto con la tecnologia structure for motion che permette la creazione della nuvola di punti, si è potuto rilevare con estrema precisione ogni dettaglio dell’opera. 

Questa modalità operativa consente la creazione di un modello strutturale perfettamente rispondente alla realtà, condizione necessaria per ottenere un risultato dell’analisi in linea con il comportamento reale della struttura sotto i carichi di progetto.

Attraverso l’analisi delle carote di calcestruzzo estratte dagli elementi costituenti il viadotto è stato possibile ottenere i valori di resistenza dei medesimi elementi, mentre il rilievo dettagliato con strumentazione del tipo pacometro e georadar ha permesso di conoscere con esattezza la posizione e la dimensione delle armature.

Gli effetti della carbonatazione sono risultati visibili solo in alcuni punti.

I modelli di calcolo e le successive analisi tensionali e deformative sono stati realizzati con il software ad elementi finiti MasterSap di AMV srl.

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I vantaggi nell'utilizzo di MasterSap

Grazie al software MasterSap è stato possibile effettuare un’accurata modellazione, simulando così il reale comportamento del viadotto sotto l’azione dei carichi. Nello specifico è stato possibile modellare sezioni generiche importate da software CAD e inserire la forza di precompressione calcolata. La facilità di inserimento delle combinazioni di carico ha inoltre permesso di poter stimare gli abbassamenti del viadotto durante tutte le fasi della prova di carico, definendo la linea di influenza. L’errore minino di circa 2 mm tra modello di calcolo e prova eseguita è stato poi ricorretto, dopo la prova, attraverso un’analisi iterativa che ha restituito uno scarto di 0.07mm.

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Stato di fatto del viadotto al KM 4+000

L’opera, realizzata negli anni 1970-75 è interamente in calcestruzzo armato; la luce di ogni campata è pari a 34.00 m per una lunghezza totale di 385 m. L’impalcato è sostenuto da 10 pile in c.a. al di sopra delle quali è presente un pulvino anch’esso in c.a. Le 3 travi longitudinali in c.a.p. (sistema “Morandi M5”) e sezione a doppio T, con appoggi in neoprene, sostengono la soletta in cls di spessore 20 cm. I cinque trasversi di sezione rettangolare sono posti a distanza uguale tra loro lungo la campata. 

Di seguito si riportano alcune fotografie dello stato di fatto dell’impalcato, realizzate durante i sopralluoghi sul posto.

Immagini dello stato di fatto del viadotto.

Il modello strutturale ed i materiali

Anche in questo caso attraverso il rilievo dello stato di fatto con la tecnologia structure for motion (che permette la creazione della nuvola di punti) si è potuto rilevare con estrema precisione ogni dettaglio dell’opera. 

Dall’analisi delle carote di calcestruzzo estratte dagli elementi costituenti il viadotto si sono ottenuti i valori di resistenza dei vari elementi, mentre il rilievo tramite pacometro e georadar ha permesso di conoscere con esattezza la posizione e la dimensione delle armature.

Di seguito si riportano alcuni screenshot della modellazione strutturale del viadotto in oggetto.

Modellazione strutturale del viadotto.

[...] CONTINUA LA LETTURA NEL PDF ALLEGATO

La calibrazione del modello, unitamente alla buona conoscenza dei materiali, ha permesso di stimare in modo preciso il comportamento del viadotto sotto l’azione dei carichi dovuti al trasporto eccezionale. Inoltre, sotto il profilo strettamente normativo, i trasporti potranno transitare in modo esclusivo sulle 2 opere d’arte considerate in quanto le sollecitazioni indotte dai convogli eccezionali sono inferiori a quelle relative ai carichi di cui alla Circolare n. 384 del 1962, al DM 308 del 1980 e al D.M. LL.PP. del 04/05/1990.

Ogni trasporto eccezionale sarà dovrà essere scortato da autovetture di scorta tecnica con autisti muniti di tesserino e abilitati, e ogni opera d’arte sarà impegnata dal solo trasporto eccezionale in oggetto, ovvero bloccando il transito del traffico sulla corsia opposta, occupando l’asse della carreggiata ad una velocità di crociera di circa 5 km/h in maniera tale da escludere l’insorgere di effetti dinamici.

Pertanto a seguito delle verifiche statiche eseguite, di cui si rimanda all’allegato, si è ritenuto che sui manufatti in questione sia consentito il transito dei carichi eccezionali descritti in relazione con delle prescrizioni previste per il transito esclusivo.

Crediti di progetto

Committente: SAE trasporti srl
Progettista strutturale: ing. Carlo Restaino (GVC srl)
Laboratorio di prove: Gaia Emprise s.rl.

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