Già in precedenza su questa rivista – si veda Strade & Autostrade n° 139, pag. 144 – avevamo sottolineato alcune buone regole da tenere presenti e gli accorgimenti da prendere durante le fasi di presa e indurimento del calcestruzzo impiegato in infrastrutture quali ferrovie, autostrade ecc. Si era parlato quindi di opere d’arte che generalmente non vengono a contatto con l’acqua di mare.
Quando invece la struttura è destinata a essere immersa in mare dopo la costruzione, ancora di più tali regole vanno seguite per far sì che la vita di servizio dell’opera sia la più lunga possibile e corrispondentemente siano minori negli anni gli inevitabili costi di manutenzione.
Per quel che riguarda le banchine di ormeggio delle navi queste, generalmente, ma non sempre, sono costruite in cassoni in calcestruzzo armato oppure in massi di solo calcestruzzo che posati in pile indipendenti affiancate, lavorano a gravità e verranno rese monolitiche da un getto superiore sul quale verranno collocate bitte, fenders.
I CASSONI IN CALCESTRUZZO
Il cassone in calcestruzzo è una struttura cellulare che viene costruita, di norma, in appositi impianti formati da una piattaforma sulla quale come primo getto si esegue quello del solettone di base; successivamente, man mano che le varie fasi di costruzione del fusto si susseguono con impiego di cassaforme rampanti, si immerge per ricevere la sottospinta che evita di superare con il peso dell’opera già gettata la portata massima della piattaforma. Una volta terminata la costruzione, il cassone ormai galleggiante viene rimorchiato sul luogo della messa in opera. Cassoni di lunghezza 30 m e altezza 15 m sono la norma ma sono stati costruiti e messi in opera anche elementi in calcestruzzo armato di 100 m di lunghezza e oltre.
Vi sono comunque anche altri metodi di costruzione, dall’impiego di bacini galleggianti oppure in aree contigue al mare che poi vengono dragate fino a ottenere il galleggiamento dei cassoni, come eseguito per esempio per il porto di Ras Lanuf in Libia. La figura 1 mostra un cassone che rimorchiato lascia il porto di Genova e si accinge ad attraversare il Mediterraneo fino alla costa libica dove verrà posto in opera. In mare aperto il cavo di rimorchio verrà svolto per oltre mille metri in modo da non essere soggetto a strappi durante la navigazione e sul solaio di copertura del cassone viene posto un deflettore radar per la sicurezza del traffico marittimo. Per poter superare in sicurezza le severe condizioni di trasporto, il calcestruzzo dovrà rispettare degli elevati standard di qualità relativi sia agli elementi costitutivi – quali tipo di cemento, acqua, granulometria degli inerti, additivi, rispetto del copriferro – sia alle procedure di getto e cura dello stesso nelle fasi di presa e indurimento.
Questo perché il cassone dovrà risultare impermeabile per affrontare la fase di rimorchio e dovrà anche essere resistente negli anni alla azione aggressiva dell’acqua salata, una volta posato. Quando invece la banchina è formata da massi a pile indipendenti (massi di anche 400 t), ovviamente non esiste il problema del galleggiamento e della corrosione della armatura ma resta quello della aggressività dell’acqua salata sul calcestruzzo e quindi della necessità di scegliere accuratamente il tipo di cemento, la granulometria degli inerti e di eseguire i getti senza creare vespai o discontinuità. Va detto che il letto di posa in pietrame di un cassone ha una tolleranza che può essere intorno ai 10/15 cm, mentre nel caso dei massi tale tolleranza si riduce a 2/5 cm e quindi lo spianamento del pietrame è senz’altro più oneroso.
Infatti, per quest’ultimo, l’imbasamento o scanno di posa dovrà essere eseguito in due strati: quello inferiore con pietrame di pezzatura maggiore, 10/50 kg e quello superiore di rifinitura di 40/60 mm. Le dighe foranee o i moli frangiflutti possono essere costruite sia in cassoni, e quindi valgono le considerazioni già fatte, sia in materiale lapideo (figura 2) il cui nucleo di materiale “tout-venant” di cava viene protetto da strati di materiale roccioso di pezzatura variabile, che fungono da filtro e da scogliere, o da elementi prefabbricati in calcestruzzo quali tetrapodi, akropod, antifer ecc. Nella stessa figura sono indicate le pezzature dei materiali e i macchinari impiegati per la messa in opera. Definite le caratteristiche progettuali dell’onda incidente, per questo tipo di dighe va trovato il giusto compromesso fra un’opera avente maggiori dimensioni, con impiego di pietrame e di elementi prefabbricati di maggior peso (e che quindi necessiterà di minori costi di manutenzione) e una opera meno importante per la quale però dovranno essere previsti costi di manutenzione superiori negli anni. Sempre guardando la figura 2, salta agli occhi l’importanza della larghezza della “cresta” o base superiore del trapezio: tale dimensione condiziona non solo le quantità di materiali da impiegare durante la costruzione, ma anche l’entità dei futuri costi di manutenzione durante la vita tecnica dell’opera. Infatti, se la larghezza non sarà stata tale da permettere in futuro il transito dei mezzi quali camion o gru qualsiasi intervento successivo di riparazione dovrà essere eseguito dal mare con mezzi galleggianti ovviamente più onerosi. Un discorso analogo va fatto per dimensionare gli elementi in calcestruzzo che formano la prima difesa dall’ azione delle onde. Volendo essere più precisi, va anche detto che un progetto accurato deve indicarne non solo il peso ma anche il criterio di posa.
Infatti questi elementi, mi riferisco nel caso ai tetrapodi, possono essere posati o secondo una maglia preordinata oppure alla “rinfusa” o “random”, in due strati. Poiché nel primo metodo la densità della mantellata in tetrapodi così eseguita risulta maggiore, in sede di progetto esecutivo si dovranno definire in coordinate polari la posizione di ogni tetrapodo rispetto al punto in cui è locato il centro di rotazione della gru. Come naturale conseguenza, una densità maggiore della protezione (armouring) darà un’opera finale che avrà bisogno di minore manutenzione. Questo metodo è fortemente consigliato da Sogreah e Sotramer che hanno sviluppato lo studio delle protezioni con tetrapodi da loro costruiti dal 1956. Inoltre in laboratorio è stato provato sperimentalmente che, a parità di caratteristiche dell’onda incidente, sono minori le percentuali di danni nelle dighe protette da tetrapodi disposti secondo uno schema prefissato, rispetto a quelle nelle dighe dove i tetrapodi sono posati alla rinfusa.
Ulteriori studi hanno posto in evidenza come la mantellata dia risultati migliori nel tempo se gli elementi del primo strato hanno una gamba perpendicolare alla scarpata e gli elementi del secondo strato sono invece rovesciati.
La figura 3 rappresenta la testata o round head della diga frangiflutti di Homs in Libya dove i tetrapodi da 18 m3 sono stati posizionati secondo la maglia prevista in progetto, ottenendo così una mantellata di protezione molto densa. Senza scendere in dettagli che esulano dal breve accenno che si vuole dare al problema della manutenzione, va detto che tutta la protezione al materiale centrale è formata da strati di materiali di diversa pezzatura che devono essere congruenti fra loro in modo che questi, procedendo dall’esterno verso il “core”, presentino sempre meno vuoti. Il materiale va quindi selezionato attraverso vagli proporzionati alle dimensioni dei materiali in modo da ottenere le corrette pezzature per i filtri e le protezioni.
La figura 4 mostra un grande impianto per il vaglio dei materiali provenienti dalla cava. Per tutti gli elementi in calcestruzzo le varie fasi del getto vanno eseguite con molta attenzione per assicurare che la vibrazione, effettuata con vibratori ad ago e a parete, raggiunga tutto il getto. Per i tetrapodi si dovrà avere cura che nella prima movimentazione e trasporto nella area di stoccaggio, dove avverrà il completo indurimento, tutte le sezioni del manufatto restino in compressione.
Per ottenere ciò durante il sollevamento dal cassero, quando ancora l’indurimento completo non sarà avvenuto, dovrà essere impiegato un bilancino, come mostrato nella figura 5, che assicuri questo stato di compressione per l’intero manufatto. Ulteriore accorgimento, avente sempre lo stesso scopo, consiste nel posizionare il tetrapodo nel campo di stoccaggio su un piccolo cono di sabbia in modo che le estremità non poggino a terra fino al raggiungimento della resistenza necessaria per la messa in opera. Quando il costruendo porto è ricavato da dragaggio della costa, le banchine vengono eseguite precedentemente da terra con diaframmi. Gli esempi sono innumerevoli, cito fra questi il porto di Gioia Tauro, il porto industriale di Cagliari, quello di Bandar Abbas (Iran), il polo carbonifero di Lazaro Cardenàs (Messico). Nello scavo dei diaframmi (figura 6) si deve fare attenzione a che lo scavo, quasi sempre in presenza di bentonite, proceda verticalmente. Infatti, differenti tipologie di materiali incontrati in profondità durante lo scavo possono provocare delle rotazioni della benna – e conseguentemente lo scostamento dalla verticalità dello scavo stesso, soprattutto se la gru è del tipo a “fune” – che rendono più difficile la successiva posa della armatura prefabbricata e il rispetto del copriferro per tutta l’estensione del diaframma.
con benna Kelly
È fortemente consigliato che vengano montati dei rulli sull’armatura in modo da facilitare il calo della stessa nello scavo e il rispetto della copertura o copriferro della armatura per tutta la sua lunghezza. Gli stessi accorgimenti vanno usati nel caso di impiego di diaframmi per l’esecuzione di gallerie artificiali come, per citarne alcune, le linee ferroviarie Circumvesuviana in provincia di Napoli, San Giorgio a Cremano – Volla, lunga circa 7 km, e Centro Direzionale – Nuova Poggioreale. Per entrambe le ferrovie si sono eseguiti nell’ordine diaframmi, solettone di copertura e poi si è scavato sotto a quest’ultimo. Concludendo si accenna ai getti di calcestruzzo subacquei. Sono lavorazioni difficili da eseguire e molto onerose e, se non sono state realizzate bene, l’opera necessiterà sempre negli anni di interventi manutentori. Il getto dovrà avvenire attraverso un tubo “tremie” il cui terminale durante le operazioni deve rimanere sempre immerso nel calcestruzzo per evitare fenomeni di dilavamento dell’impasto a contatto con l’acqua. Per contenere al massimo questi fenomeni, l’impasto deve essere ricco in cemento e additivato con riduttori d’acqua e acceleranti di presa. Questi ultimi però hanno l’effetto collaterale di creare dei “giunti freddi” se il getto non procede con continuità.