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Il sistema di archi per la viabilità di Expo 2015

A dieci mesi dall'inaugurazione della manifestazione, presentiamo lo stato dell'arte delle opere maggiori necessarie alla viabilità della manifestazione, in particolare con un focus sulla struttura e il varo per la realizzazione del ponte ad arco di scavalco della autostrada A4

L’articolo che presentiamo vuole dare una panoramica di progetto/esecuzione delle principali strutture previste per la viabilità dell’Expo, con specifico riferimento ai materiali utilizzati, alle metodologie costruttive e di varo, ai dispositivi di vincolo e di appoggio, ai trattamenti protettivi adottati al fine di aumentare la durabilità delle opere stesse nel tempo con conseguente minimizzazione degli oneri di manutenzione da prevedersi durante l’esercizio dell’infrastruttura.

Immagini

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  • Lo stralcio planimetrico dell’opera
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    Lo stralcio planimetrico dell’opera
  • La planimetria generale del viadotto RFI
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    La planimetria generale del viadotto RFI
  • La sezione dell’impalcato durante il varo
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    La sezione dell’impalcato durante il varo
  • La sovrastruttura per il rivestimento del ponte sulla A4
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    La sovrastruttura per il rivestimento del ponte sulla A4
  • La traslazione notturna dell’impalcato sopra l’Autostrada A4
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    La traslazione notturna dell’impalcato sopra l’Autostrada A4
  • Speciali carrelloni hanno trasportato la struttura in posizione, predisponendola per il sollevamento e l’aggancio ai pendini
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    Speciali carrelloni hanno trasportato la struttura in posizione, predisponendola per il sollevamento e l’aggancio ai pendini
  • Il carter di rivestimento del viadotto Expo
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    Il carter di rivestimento del viadotto Expo
  • Il rivestimento base dell’arco estetico di Expo
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    Il rivestimento base dell’arco estetico di Expo
  • Gli archi Expo e la A4 visti da Nord
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    Gli archi Expo e la A4 visti da Nord
  • Gli archi estetici Expo
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    Gli archi estetici Expo
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  • Una panoramica dell’intervento dei viadotti Expo e dell’Autostrada A4
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    Una panoramica dell’intervento dei viadotti Expo e dell’Autostrada A4
  • Fase 7: il varo del concio 2 in posizione definitiva mediante l’ausilio di due autogru
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    Fase 7: il varo del concio 2 in posizione definitiva mediante l’ausilio di due autogru

Le principali opere essenziali alla viabilità dell’Expo 2015 sono:

  • galleria artificiale Cascina Merlata;
  • cavalcavia sulla rotatoria Cascina Merlata;
  • viadotti RFI Nord e Sud;
  • ponte ad arco sull’Autostrada A4;
  • viadotto Expo;
  • archi Expo;
  • viadotti a singola carreggiata (viadotto di svincolo e approccio della A8);
  • ponte ad arco sulla A8.
La galleria artificiale Cascina Merlata

La larghezza interna dell’opera, pari complessivamente a 24,70 m, è suddivisa in due canne (una per ogni senso di marcia) ognuna delle quali di larghezza pari a 10,95 m. Le due carreggiate sono separate da un cunicolo centrale a tutta altezza di larghezza interna netta pari a 2,20 m che accoglie il vano tecnico per la ventilazione forzata e l’ispezione; il cunicolo centrale è inoltre organizzato con tre by-pass pedonali e due by-pass carrabili che favoriscono l’attraversamento degli utenti e dei mezzi di soccorso in condizioni di emergenza.

Il cavalcavia su rotatoria Merlata

In corrispondenza all’uscita dell’imbocco Nord della galleria artificiale Cascina Merlata si trova, a una quota superiore rispetto al piano viario della galleria stessa, la rotatoria Merlata; l’anello della rotatoria è formato da due porzioni in cavalcavia e da due tratti di muro che sorreggono parzialmente a sbalzo la sede stradale. Il complesso delle opere (cavalcavia e muri) è inserito in scarpate rivestite in pietrame armonizzate al timpano frontale della galleria. Entrambi i cavalcavia si compongono di un’unica campata con luce di calcolo rispettivamente pari a 41 m (cavalcavia Sud) e 31 m (cavalcavia Nord).

La suddivisione in conci viene effettuata in base a criteri di trasportabilità e movimentazione.

La carreggiata stradale, di larghezza costante lungo tutto lo sviluppo degli impalcati (10 m), risulta composta da una corsia di marcia da 4 m e due banchine laterali da 1 m.

Il viadotto RFI Nord e Sud

Il tracciato principale alla p.k. 0+358 m sovrappassa lo scalo ferroviario di Milano Certosa e le linee RFI Milano-Varese, Milano-Domodossola e Milano-Torino (Alta Velocità). Tale interferenza è risolta mediante la realizzazione di due viadotti affiancati (uno per carreggiata) di luce complessiva pari a 210,43 m (Nord) e 210,85 m (Sud).

Tali luci risultano suddivise per entrambi i manufatti in quattro campate realizzate con spalle comuni ad entrambe e tre pile che determinano le seguenti campate:

  • viadotto Nord: 34,73 m + 54,61 m + 64,05 m +55,35 m;
  • viadotto Sud: 49,99 m + 64,20 m + 62,64 m +35,57 m.

Le sottostrutture prevedono spalle e pile realizzate in c.a. ordinario in opera su fondazioni indirette.

Il ponte ad arco sulla A4

Per lo scavalco dell’Autostrada A4 il progetto prevede la realizzazione di un ponte ad arco, interamente costruito in acciaio, di luce 140 m e freccia 35 m. La particolarità dell’opera risiede nello sfalsamento, pari a 22,80 m, dei due archi portanti.

L’impalcato, di larghezza 24,10 m, ospita due carreggiate a doppia corsia per senso di marcia ed è sostenuto da un sistema di graticcio di travi differenziate a seconda dell’impalcato a cui si fa riferimento. Il ponte è costituito da tre impalcati, A, B e C, che sono rispettivamente l’impalcato che va dalla spalla al traversone di collegamento dei due archi lato Sud, quello centrale sospeso da funi ad un interasse di 8,35 m e quello che va dal traversone che collega i due archi lato Nord alla pila 1 del viadotto Expo.

I traversi sono disposti ad interasse di 8,35 m, in corrispondenza dei pendini, ed hanno la sezione variabile che va a ridursi all’attacco della fune, al fine di seguire la sagoma all’intradosso dell’impalcato. Questa variabilità è dovuta alla scelta architettonica di prevedere un’unica sezione di impalcato sia per il ponte che per il viadotto Expo al fine di caratterizzare unitariamente l’intervento.

Anche il rivestimento metallico con “carter” ha la funzione di creare continuità tra tutte le opere presenti.

La cantierizzazione e il varo

La realizzazione dell’opera ha richiesto uno studio particolare al fine di minimizzare gli impatti del cantiere sulla viabilità circostante.

A tal fine, sono state previste soltanto tre chiusure notturne della A4 in orari concordati con l’Ente Gestore.

Vengono di seguito illustrate le fasi di lavoro previste per il montaggio degli archi strutturali e dell’implacato metallico.

  • Fase 1: realizzazione delle opere di fondazione;
  • Fase 2: montaggio degli archi portanti preventivamente assemblati a conci nelle aree di cantiere opportunamente predisposte mediante l’utilizzo di pile provvisorie in acciaio.
Il viadotto Expo

L’opera consiste in un viadotto di cinque campate, ognuna di luce 53 m, per una lunghezza complessiva di 265 m, sovrappassante l’area utilizzata come ingresso secondario per l’Expo 2015 e come area parcheggi.

Il viadotto collega il ponte ad arco sulla A4, descritto nel capitolo precedente, con i due rami di svincolo per la A8.

Sono previste sei pile per l’appoggio dell’impalcato, di cui l’ultima di forma particolare, Pila Giunto, atta a consentire, oltre all’appoggio dell’ultima campata del viadotto Expo, anche delle campate terminali dei due viadotti successivi.

L’impalcato risulta costituito da una trave continua su più appoggi avente giunti di dilatazione alle testate, ossia in corrispondenza della sella Gerber sulla pila 1 e della pila-giunto n°6.

Al fine di rendere solidali i due materiali utilizzati, acciaio e cls, si utilizzano pioli saldati alla piattabanda superiore delle travi e annegati nel cls della soletta, in modo da assorbire tutte le tensioni che inevitabilmente si creano sulla superficie di contatto tra acciaio e cls.

Per ogni pila, in asse alle travi, sono previsti due isolatori elastomerici che smorzano l’azione sismica, oltre a garantire il trasferimento dei carichi dall’impalcato alle sottostrutture.