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Il collaudo del viadotto Lambro

Sulla A58, indagini dinamiche e prove dirette di carico per la verifica dell'opera inaugurata il 16 Maggio scorso

Il viadotto Lambro, costituito da due vie di corsa (tre corsie più emergenza per senso di marcia) aventi lunghezza di oltre 1.600 m ciascuna, rappresenta l’opera d’arte di maggiore impegno della nuova Tangenziale Est Esterna di Milano, TEEM-A58.

Immagini

  • Vista del Viadotto Lambro in fase di costruzione (dalla pila P10)
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    Vista del Viadotto Lambro in fase di costruzione (dalla pila P10)
  • Vista del Viadotto Lambro tra la pila P18 e il cavalletto metallico
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    Vista del Viadotto Lambro tra la pila P18 e il cavalletto metallico
  • La pianta e il profilo longitudinale del viadotto VI004 P16-P19 (dimensioni in mm)
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    La pianta e il profilo longitudinale del viadotto VI004 P16-P19 (dimensioni in mm)
  • La sezione trasversale dell’impalcato del viadotto VI004 P16-P19 (dimensioni in mm)
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    La sezione trasversale dell’impalcato del viadotto VI004 P16-P19 (dimensioni in mm)
  • Vista del cavalletto metallico del viadotto VI004 P16-P19
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    Vista del cavalletto metallico del viadotto VI004 P16-P19
  • Vista dell’impalcato VI004 P16-P19 durante la seconda prova di carico
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    Vista dell’impalcato VI004 P16-P19 durante la seconda prova di carico
  • La sintesi delle prove dirette di carico eseguite sul viadotto VI004 P16-P19 (dimensioni in mm)
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    La sintesi delle prove dirette di carico eseguite sul viadotto VI004 P16-P19 (dimensioni in mm)
  • L’evoluzione nel tempo degli spostamenti misurati in mezzeria della campata PFD-P18 durante le prove dirette di carico: la prima condizione di carico
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    L’evoluzione nel tempo degli spostamenti misurati in mezzeria della campata PFD-P18 durante le prove dirette di carico: la prima condizione di carico
  • L’evoluzione nel tempo degli spostamenti misurati in mezzeria della campata PFD-P18 durante le prove dirette di carico: la seconda condizione di carico
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    L’evoluzione nel tempo degli spostamenti misurati in mezzeria della campata PFD-P18 durante le prove dirette di carico: la seconda condizione di carico
  • La disposizione dei punti di misura delle accelerazioni sull’impalcato del viadotto VI004 P16-P19 (dimensioni in mm)
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    La disposizione dei punti di misura delle accelerazioni sull’impalcato del viadotto VI004 P16-P19 (dimensioni in mm)
  • Tipiche accelerazioni registrate sull’impalcato del viadotto VI004 P16-P19 per effetto di micro-tremori
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    Tipiche accelerazioni registrate sull’impalcato del viadotto VI004 P16-P19 per effetto di micro-tremori
  • Tipiche accelerazioni registrate sull’impalcato del viadotto VI004 P16-P19 per il transito di un automezzo pesante
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    Tipiche accelerazioni registrate sull’impalcato del viadotto VI004 P16-P19 per il transito di un automezzo pesante
  • I modi principali di vibrare identificati nell’intervallo di frequenza 0-2,5 Hz
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    I modi principali di vibrare identificati nell’intervallo di frequenza 0-2,5 Hz

Nell’ambito dei controlli predisposti per il collaudo del viadotto, inaugurato il 16 Maggio 2015, le differenti tratte dell’opera sono state oggetto di un esteso programma di prove dirette di carico e indagini dinamiche, seguito da Personale tecnico specializzato del settore Vibrazioni e Monitoraggio Dinamico di Strutture (Laboratorio Prove Materiali, Politecnico di Milano) nei mesi di Febbraio-Aprile 2015.

La presente nota, una volta descritto sinteticamente il viadotto e il programma d’indagini in scala reale eseguito a supporto del collaudo, descrive i risultati principali della sperimentazione con riferimento alla tratta del viadotto di maggiore importanza strutturale, denominata VI004 P16-P19 e caratterizzata dalla presenza di una pila a cavalletto rovescio in acciaio che supporta le due campate di maggiore luce (117,70 m) a scavalco del fiume Lambro e delle linee ferroviarie Milano-Bologna e Milano-Codogno.

Descrizione del viadotto e delle indagini di collaudo

Il viadotto Lambro appartiene al Lotto Sud della TEEM-A58 (tra Paullo a Cerro al Lambro) ed è ubicato tra il casello di Vizzolo Predabissi e la connessione con l’Autostrada l’A1 (Melegnano-Cerro). L’imponente viadotto, con impalcati in struttura mista acciaio-calcestruzzo supportati da pile e spalle in calcestruzzo armato, consta di due vie di corsa.

Il programma delle indagini in scala reale funzionale al collaudo statico delle opere in esame ha compreso prove dirette di carico su tutte le tratte del viadotto ed estese indagini dinamiche sui viadotti VI004 SP1-P5, VI004 P16-P19 e VI024 caratterizzati dalle maggiori luci a scavalcamento di A1 (VI004 SP1-P5 e VI024), del fiume Lambro e delle linee ferroviarie (VI004 P16-P19). Le misure sperimentali, eseguite a cura del settore Vibrazioni e Monitoraggio Dinamico di Strutture (Laboratorio Prove Materiali, Politecnico di Milano), hanno richiesto 25 giornate lavorative e sono state completate il 17 Aprile 2015. In particolare, la sperimentazione dinamica è stata eseguita in condizioni operative o di vibrazione ambientale (ovvero con eccitazione costituita da micro-tremori, traffico, vento, ecc.) seguendo una prassi ormai da tempo consolidata in ambito internazionale.

Le indagini, finalizzate ad identificare le caratteristiche dinamiche (frequenze proprie, smorzamenti e deformate dei modi principali di vibrare), hanno avuto il duplice obiettivo di:

  • essere di supporto al collaudo attraverso il controllo che almeno il periodo fondamentale (la prima frequenza naturale) dell’opera fosse confrontabile con quanto previsto in progetto;
  • essere un riferimento affidabile nelle fasi di gestione e manutenzione programmata dell’infrastruttura.

Una questione da considerare con grande attenzione riguarda le caratteristiche dinamiche che, nella pratica, possono effettivamente consentire una diagnosi precoce dell’insorgere di comportamenti strutturali anomali e/o danneggiamenti. È infatti noto nella letteratura scientifica che variazioni delle frequenze naturali sono spesso determinate non solo da variazioni di massa e rigidezza ma anche da variazioni nelle condizioni ambientali e di temperatura. Distinguere nel quadro di variazione delle frequenze naturali gli effetti di un’anomalia strutturale può pertanto risultare assai incerto, a meno di non disporre di sistemi di monitoraggio dinamico permanente. Viceversa, le variazioni delle deformate modali sono assai più indicative dell’insorgere di anomalie e/o di variazioni di rigidezza localizzate e sembrano, di conseguenza, le grandezze più idonee a guidare la manutenzione programmata in base alla ripetizione di indagini dinamiche ad intervalli prefissati.

Nella presente nota sono sintetizzati i risultati delle indagini condotte su una delle tratte principali del viadotto Lambro: VI004 P16-P19. Il viadotto VI004 P16-P19 è costituito da cinque campate e ha lunghezza complessiva di 475,90 m, a cui vanno aggiunti due sbalzi di circa 6,80 m ai lati delle pile P16 e P19, terminanti ciascuno con una sella Gerber; le due selle Gerber forniscono l’appoggio alla campata finale del viadotto precedente VI004 P10-P16 e alla campata iniziale del successivo tratto VI004 P19-SP2. Il viadotto è caratterizzato dalla presenza di una pila a cavalletto rovescio in acciaio, posizionata tra le pile in calcestruzzo armato ordinario P17 e P18, che definisce gli allineamenti di appoggio denominati PFS (verso la pila P17) e PFD (verso la pila P18).

L’impalcato del viadotto VI004 P16-P19 è realizzato in struttura mista acciaio-calcestruzzo con tracciato planimetrico in curva a raggio costante e ha schema statico in esercizio di trave continua su quattro appoggi fissi (appoggi sulle pile P16, P17, P18 e P19) e due appoggi cedevoli elasticamente (appoggi PFS e PFD in corrispondenza della pila a cavalletto in acciaio), con luci approssimativamente pari a 76,60+117,70+87,40+117,70+76,50 m. Le due campate di luce maggiore poste ai lati del cavalletto metallico realizzano lo scavalcamento del fiume Lambro campata P17-PFS) e di linee ferroviarie locali e AV (campata PFD-P18).

La sezione resistente d’impalcato comprende due travi metalliche principali, a doppio T e realizzate per composizione saldata, con anime inclinate di altezza pari a 4,00 m e poste ad interasse inferiore di 5,00 m. Tra le due travi principali e in corrispondenza dei due sbalzi dell’impalcato sono presenti tre travi di spina aventi altezza di 60 cm. Le travi principali sono collegate trasversalmente tramite diaframmi reticolari, disposti ad interasse variabile di 6,00 m e 7,00 m. La sezione di ogni diaframma è caratterizzata da puntoni inclinati laterali, realizzati con elementi in composizione saldata. Gli elementi interni dei diaframmi sono costituiti da composizioni di profili angolari ad ali uguali.

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