L’inquadramento dell’opera
Il viadotto Fossa Grande si trova lungo la carreggiata, in direzione Savona, dell’Autostrada Torino-Savona (A6), tra gli svincoli di Altare (SV) e Savona, nel comune di Quiliano (SV) sull’appennino ligure.
È la tratta “storica” della A6, la “Savona-Ceva” progettata, a pochi anni dalla fine del secondo conflitto mondiale, ad unica carreggiata e a doppio senso di circolazione per sostenere i piani di sviluppo dell’industria automobilistica e raddoppiata poi negli anni Settanta per esigenze di traffico. Tale tratto è caratterizzato da un’orografia assai complessa dove l’uomo si è ingegnato costruendo le due carreggiate non affiancate.
Il viadotto, avente in pianta una pronunciata curvatura destrorsa, è costituito da otto campate isostatiche, realizzate in appoggio su cinque pile, per una lunghezza complessiva di 105 m e una larghezza fuori tutto di 12,30 m in grado di accogliere due corsie di marcia oltre una corsia di emergenza.
Le pile P1, P4 e P5 sono costituite da una sola fila trasversale di ritti, mentre le pile P2 e P3 sono realizzate mediante un castelletto costituito da otto ritti verticali, mutuamente collegati da un sistema di traversi su due livelli, orditi sia in direzione longitudinale che trasversale all’asse dell’impalcato.
Tutti gli impalcati sono realizzati con elementi in calcestruzzo armato ordinario. Le campate 2, 4 e 6, di lunghezza 20,40 m, sono realizzate con un graticcio di cinque travi in c.a. di altezza 1,32 m, dotate di soletta superiore collaborante di altezza 0,18 m e di cinque traversi, due di testata e tre in campata.
Le campate 1, 7 e 8, aventi lunghezza variabile tra 10,35 m e 10,48 m, sono realizzate con un graticcio di tre travi in c.a. di altezza 0,72 m e soletta superiore collaborante di altezza 0,18 m e di tre traversi, due di testata e uno in campata. Le campate 3 e 5 sono realizzate con cinque travi in c.a. di 0,72 m e soletta superiore di altezza sempre pari a 0,18 m.
Tali travi poggiano su selle appositamente realizzate ribassando le porzioni terminali delle travi che costituiscono gli impalcati 2, 4 e 6. Le geometrie brevemente descritte sono rappresentate nelle tavole progettuali originali, di cui si riporta uno stralcio nelle Figure 1A e 1B sopra.
I traversi di collegamento tra le travi sono elementi in c.a. a sezione rettangolare di dimensione 1,045×0,20 m e 0,65×0,20 m, rispettivamente per le campate da 20,40 m e da 10,35 m.
Per i dispositivi di appoggio dalle tavole progettuali si evince che la tipologia di appoggi utilizzata è in neoprene di dimensioni in pianta pari a 30×15 cm, con spessore dell’elastomero pari a 2,1 cm.
Le fondazioni delle pile sono di tipo diretto con plinti isolati trapezoidali le cui quote di imposta lungo la sezione trasversale del ponte si adattano al profilo del versante (Figura 3 sopra e Figure 4A e 4B sotto).
Il confronto tra la Normativa storica e quella attuale
I criteri di calcolo assunti per le verifiche statiche contenute nel progetto originario dell’opera, che risale alla fine degli anni Cinquanta, si basano sulla Circolare dell’allora Ministero dei Lavori Pubblici n° 820 del 15 Marzo 1952.
Rispetto alla previgente normale n° 8 del 1933 integrata dalla successiva Circolare n° 6018 del 6 Giugno 1945, tale Circolare introdusse nuovi schemi di carico più gravosi per le strade e le autostrade, in quanto erano stati considerati carichi verticali da traffico troppo esigui le azioni da traffico considerate nelle precedenti Norme fino a quel momento in vigore.
In particolare, con la Circolare del 1952 viene considerata la più gravosa tra le seguenti due configurazioni di carico:
- un treno indefinito di carichi identificati dallo schema di Figura 5 sotto affiancato a uno o più treni di autocarri da 12 t della Normale n° 8 del 1933 (Figura 7 sotto) e folla compatta sui marciapiedi (400 kg/m2);
- un treno indefinito di carichi specificati dallo schema di Figura 6 sotto sotto affiancato a uno o più treni di autocarri da 12 t (Figura 7 sotto) e folla compatta sui marciapiedi.
La Circolare del 1952 definiva anche una condizione eccezionale assimilata a un carico militare isolato (Figura 8 sotto) affiancato a uno o più treni di autocarri da 12 t come sopra indicati e folla compatta sui marciapiedi.
Alla Circolare del 1952 hanno fatto seguito diverse altre Norme, dalle quali emerge che tutte quelle antecedenti agli anni Ottanta utilizzano azioni sollecitanti da traffico meno gravosi rispetto a quanto previsto dalle attuali Norme Tecniche sulle Costruzioni.
Consci di tale aspetto, peraltro poi confermato dalle Linee Guida per la classificazione e la gestione del rischio, la valutazione della sicurezza e il monitoraggio dei ponti esistenti, il Gestore ha dato incarico alla Società di ingegneria Sina SpA di Milano di redigere la verifica di sicurezza dello stato di fatto e sviluppare la successiva progettazione degli interventi di adeguamento dell’opera.
Con l’adozione poi delle Linee Guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza e il monitoraggio dei ponti esistenti, mediante il D.M. 578/20 e il D.M. 204/22, è stato definito il livello 2 determinando anche per il viadotto Fossa Grande la classe di attenzione globale, che è risultata medio-alta.
In particolare, la classe di attenzione globale è stata ottenuta considerando le seguenti classi parziali:
- classe strutturale/fondazionale: medioalta;
- classe di attenzione sismica: alta;
- classe di attenzione frane: medio-alta;
- classe idraulica: bassa.
Il protocollo SHM (Structural Health Monitoring) adottato dal Gestore
Prima ancora della divulgazione delle Linee Guida, il Gestore si è dotato di una propria metodologia multiparametrica per la gestione in sicurezza delle opere d’arte: il protocollo SHM (Structural Health Monitoring).
L’applicazione di tale protocollo – che si basa su parametri dipendenti da fattori intrinseci dell’opera quali ad esempio la robustezza, la capacità di resistenza ai carichi verticali e al sisma nonché il livello di difettosità risultante dalle ispezioni periodiche e dalle segnalazioni strutturali raccolte sull’opera – ha posto il viadotto Fossa Grande tra le opere su cui intervenire.
Le risultanze delle conseguenti verifiche strutturali svolte nel 2019 sullo stato di fatto del ponte, condotte ai sensi del paragrafo 8.3 delle NTC 2018, hanno mostrato – nonostante gli interventi di consolidamento delle fondazioni e di incamiciatura delle pile eseguiti nel passato – la necessità di adeguamento rispetto alle attuali Norme.
In prima battuta, le verifiche sono state condotte considerando azioni variabili da traffico conformi al paragrafo 5.1.3.3 delle NTC 2018, adottando lo schema di carico 1 con l’interdizione della corsia di emergenza, misura gestionale transitoria precauzionalmente messa in atto dal Gestore nelle more della realizzazione dell’intervento.
Con riferimento alle verifiche condotte nella configurazione descritta si è registrato un valore minimo del parametro ζv,i, definito dalla Normativa quale rapporto tra il massimo valore del sovraccarico variabile verticale sopportabile dell’elemento strutturale generico e il valore del sovraccarico variabile che si utilizzerebbe nel progetto di una nuova costruzione, dell’ordine del 27% per la verifica longitudinale degli impalcati di campata 3 e 5, posti al di sopra delle pile a castelletto.
In particolare, dalle verifiche di sicurezza svolte gli elementi del ponte non completamente adeguati alle Norme attuali sono risultati:
- alcune travi d’impalcato per flessione e a taglio;
- alcuni traversi a pressoflessione e a taglio;
- i campi trasversali di soletta a flessione;
- alcune pile a pressoflessione.
Si è reso quindi necessario adottare ulteriori misure gestionali quali il divieto di transito ai mezzi eccedenti la massa legale definita dal N.C.d.S. e il divieto di sorpasso ai mezzi di massa superiore alle 3,5 t, come riportato nella Figura 11 sotto.
Dall’analisi svolta emerge che per le travi, i traversi, la soletta e le pile tutte le verifiche risultano soddisfatte nella condizione di transitabilità. L’adozione delle limitazioni al traffico descritte consente il pieno soddisfacimento dei requisiti prestazionali minimi di sicurezza richiesti dalla Normativa attualmente vigente.
La soluzione progettuale
Gli esiti delle verifiche e la necessità di assicurare una nuova vita nominale utile all’opera di almeno 50 anni hanno condotto il Gestore a optare per la demolizione e ricostruzione delle strutture orizzontali portanti del viadotto.
Il tradizionale impalcato in calcestruzzo armato ordinario, costruito alla fine degli anni Cinquanta e aperto al traffico il 27 Gennaio 1960, dopo 60 anni di esercizio è stato completamente sostituito da uno in acciaio-calcestruzzo, più leggero, più resistente ai carichi e agli agenti atmosferici e pertanto più performante, rendendo altresì l’opera adeguata alle normative antisismiche.
Nel dettaglio, l’intervento ha riguardato l’idroscarifica dei fusti delle pile e la realizzazione di un’ulteriore incamiciatura con posa di nuove armature, sia verticali che a taglio.
In corrispondenza delle pile P1-P4-P5 è stato realizzato un nuovo traverso superiore, tale da collegare le coppie di ritti ed offrire lo spazio necessario per la realizzazione degli appoggi dei nuovi impalcati.
In corrispondenza delle fondazioni sono stati realizzati nuovi plinti fondati su micropali Ø300 mm, in grado di sostituire completamente le fondazioni esistenti realizzate con plinti diretti a contatto con il terreno.
Su entrambe le spalle si è proceduto con la demolizione dei muri paraghiaia esistenti e la realizzazione dei nuovi, più arretrati, in modo da consentire la posa dei nuovi giunti.
Sono state anche realizzate a tergo delle spalle, platee in c.a. fondate su micropali al fine di contenere le sollecitazioni indotte durante le fasi di cantiere sui muri dagli stabilizzatori delle gru per il varo/svaro dell’impalcato.
L’operazione più rilevante ha riguardato la demolizione e la ricostruzione del nuovo impalcato per fasi successive, attività eseguita demolendo e ricostruendo l’opera in asse.
Si è proceduto con la sostituzione degli otto impalcati isostatici esistenti, realizzati con graticci di tre-cinque travi in c.a., con tre impalcati realizzati con travi in acciaio da carpenteria e soletta in c.a. gettata in opera su prédalles, di spessore complessivo pari a 0,25 m (Figura 12).
Vista la zona in cui ricade l’opera, connotata da importanti escursioni climatiche, si è scelto di utilizzare l’acciaio tipo Cor-Ten® S355JOW che si distingue per una maggiore durabilità essendo autoprotetto da una patina di ossidazione e non richiedendo cicli di verniciatura.
Le difficoltà operative e le fasi costruttive del viadotto
Gli interventi di adeguamento del viadotto Fossa Grande sono stati progettati e realizzati tenendo conto di due fattori che hanno complicato notevolmente l’esecuzione dei lavori.
In primo luogo, l’Autostrada A6 è caratterizzata da un traffico prevalentemente turistico che nei fine settimana primaverili/estivi e nei periodi di esodo festivo registra volumi così intensi da richiedere, per il deflusso, la massima disponibilità di corsie transitabili.
È con questo presupposto, unito al fatto che la tratta ove ricade l’opera non ha carreggiate affiancate, che sono state studiate specifiche fasi esecutive che potessero consentire di disporre sempre di due corsie veicolari lungo la direzione di traffico prevalente nelle suddette finestre temporali o in caso di emergenza. La decostruzione e la ricostruzione del ponte si è dovuta quindi realizzare mantenendo sempre fruibile al traffico una corsia del ponte.
Infine, l’esecuzione dei lavori è stata resa ulteriormente difficile dal fatto che il sotto impalcato non è raggiungibile dai mezzi di cantiere, né dalla viabilità esterna, né dall’autostrada (Figura 13).
L’impegno e il lavoro dei Tecnici e delle maestranze dell’Impresa esecutrice Itinera SpA sono stati determinanti per il raggiungimento degli obiettivi prefissati nel minor tempo possibile, nonostante la collocazione orografica dell’opera e le difficoltà operative che si sono verificate soprattutto nelle fasi di decostruzione e varo.
L’Impresa ha lavorato, infatti, in turni festivi e notturni anche durante il periodo di emergenza sanitaria.
La natura dell’intervento relativo al viadotto ha comportato, nei giorni feriali, la chiusura al traffico del viadotto con conseguente scambio di carreggiata (direzione Torino) e, nei fine settimana e giorni festivi, mantenendo un’ulteriore corrente veicolare aperta al traffico anche sulla carreggiata oggetto dei lavori.
Ciò è stato possibile sostituendo le autogrù ad alto tonnellaggio (oltre 500 t) per lo smontaggio degli impalcati con tre portali di sollevamento ancorati alle sottostrutture.
Sono vere e proprie macchine di sollevamento preassemblate in carpenteria metallica S355J0, ciascuna completa di due argani di sollevamento della portata complessiva di 64 t, sufficiente a rimuovere le più pesanti porzioni di impalcato in c.a. (Figure 14A e 14B sopra).
Nel dettaglio, le operazioni di rimozione delle travi dell’impalcato sono state eseguite in due fasi successive: nella prima, sono state rimosse le travi insistenti sul lato corsia di sorpasso, nella seconda sono state eliminate le rimanenti, ma solo dopo aver ripristinato la sede stradale sostituita con le nuove strutture, in modo da poter garantire la massima continuità di fruibilità dell’opera.
È stata rimossa una trave del viadotto per volta, a seguito di tagli longitudinali della soletta, propedeutici alla separazione delle singole travi mediante imbraco in appoggio e sollevamento a mezzo dei paranchi, installati sul modulo di sollevamento.
Una volta effettuato il sollevamento della trave, si sono azionati i motori dei due paranchi in modo da effettuare una traslazione lungo la via di corsa del portale e trasferire la trave sulla corsia di ponte ancora operativa dove è stata caricata direttamente su un carrello (Figure 15A e 15B) e trasportata nell’area di frantumazione.
Tale operazione è stata ripetuta per ciascuna trave del viadotto (Figura 16 sotto); le travi in corrispondenza delle spalle sono state sollevate con l’ausilio anche di una gru mobile operante dalla spalla stessa.
Il varo delle nuove travi del viadotto è avvenuto con procedura analoga, operando inversamente la movimentazione delle travi: dalla corsia operativa alla sede precedentemente smantellata. Si è proceduto varando coppie di travi già assemblate tra loro, con le controventature di piano e trasversali e le lastre tralicciate già posizionate (Figura 17 sotto).
Dati tecnici
- Stazione Appaltante: Autostrada dei Fiori SpA
- Progetto esecutivo: Ing. Giuseppe Pasqualato di Sina SpA
- Collaudatore statico: Prof. Luca Giordano di Alisea Srl
- Collaudatori Tecnici Amministrativi: Ing. Valeria Saporito e Ing. Paola Antonangelo del MIT – Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti
- RUP: Ing. Maurizio Deiana di Autostrada dei Fiori SpA
- Direzione dei Lavori: Ing. Lorenzo Oliari di Sina SpA
- Coordinatore per la Sicurezza in fase di Esecuzione: Ing. Giancarlo Meloni di Sina SpA
- Impresa esecutrice: Itinera SpA
- Direttore Tecnico Impresa esecutrice: Geom. Piergenesio Agosti
- Project Manager: Ing. Alex De Col
- Direttore di Cantiere: Ing. Donato Pellegrino
- Importo dei lavori: 3.496.429,47 Euro
- Data di consegna: 20 Gennaio 2020
- Data di ultimazione: 22 Agosto 2022
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