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Viadotto Carrodano: risanamento e adeguamento sismico

Le soluzioni progettuali adottate per la manutenzione del viadotto Carrodano, situato sulla Autostrada A12 Genova-Livorno

l viadotto Carrodano, progettato e realizzato alla fine degli anni Settanta, nel 2010 presentava importanti inneschi di degrado associati alla carbonatazione del calcestruzzo e al dilavamento esercitato dall’acqua per il malfunzionamento del sistema di allontanamento delle acque di impalcato e dei giunti di pavimentazione.

Immagini

  • Una vista del viadotto prima dell’intervento di ripristino
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    Una vista del viadotto prima dell’intervento di ripristino
  • L’ubicazione planimetrica del viadotto Carrodano
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    L’ubicazione planimetrica del viadotto Carrodano
  • Gli ammaloramenti tipici osservati sulle strutture del viadotto
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    Gli ammaloramenti tipici osservati sulle strutture del viadotto
  • Gli ammaloramenti tipici osservati sulle strutture del viadotto
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    Gli ammaloramenti tipici osservati sulle strutture del viadotto
  • Gli ammaloramenti tipici osservati sulle strutture del viadotto
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    Gli ammaloramenti tipici osservati sulle strutture del viadotto
  • Gli ammaloramenti tipici osservati sulle strutture del viadotto
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    Gli ammaloramenti tipici osservati sulle strutture del viadotto
  • La vista del cantiere dell’intervento di risanamento del viadotto Carrodano
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    La vista del cantiere dell’intervento di risanamento del viadotto Carrodano
  • Lo schema dell’intervento di risanamento/rinforzo dei fusti delle pile (dimensioni in centimetri): dettaglio e armatura della sezione tipica
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    Lo schema dell’intervento di risanamento/rinforzo dei fusti delle pile (dimensioni in centimetri): dettaglio e armatura della sezione tipica
  • Lo schema dell’intervento di risanamento/rinforzo dei fusti delle pile (dimensioni in centimetri): dettaglio e armatura della sezione di base
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    Lo schema dell’intervento di risanamento/rinforzo dei fusti delle pile (dimensioni in centimetri): dettaglio e armatura della sezione di base
  • La fase esecutiva del rinforzo di una pila
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    La fase esecutiva del rinforzo di una pila
  • Lo schema dell’intervento sulla pila 1 (dimensioni in centimetri)
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    Lo schema dell’intervento sulla pila 1 (dimensioni in centimetri)
  • Lo schema dell’intervento sulla pila 5 (dimensioni in centimetri)
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    Lo schema dell’intervento sulla pila 5 (dimensioni in centimetri)
  • La risagomatura della sommità delle pile e la posa in opera dei nuovi appoggi isolatori (dimensioni in centimetri): lo stato di fatto
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    La risagomatura della sommità delle pile e la posa in opera dei nuovi appoggi isolatori (dimensioni in centimetri): lo stato di fatto
  • La risagomatura della sommità delle pile e la posa in opera dei nuovi appoggi isolatori (dimensioni in centimetri): la fase intermedia
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    La risagomatura della sommità delle pile e la posa in opera dei nuovi appoggi isolatori (dimensioni in centimetri): la fase intermedia
  • La risagomatura della sommità delle pile e la posa in opera dei nuovi appoggi isolatori (dimensioni in centimetri): lo stato finale di progetto
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    La risagomatura della sommità delle pile e la posa in opera dei nuovi appoggi isolatori (dimensioni in centimetri): lo stato finale di progetto
  • Una vista del viadotto ad intervento completato
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    Una vista del viadotto ad intervento completato

Tali ammaloramenti, unitamente all’importante sismicità del sito in rapporto alle capacità disponibili di resistenza e duttilità degli elementi portanti verticali, hanno determinato l’esecuzione di un intervento di risanamento strutturale ed adeguamento sismico del manufatto, condotto ai sensi delle Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M. 14.01.2008) e di recente completato.

La descrizione del viadotto e gli ammaloramenti

Il viadotto in esame, a scavalco della A12 (svincolo di Carrodano), è ubicato sull’Autostrada Genova-Livorno (nel tratto Sestri Levante-Livorno) alla p.k. 70+150 e appartiene al territorio del comune di Carrodano (SP), lungo la tratta Carrodano-Brugnato.

Il viadotto è articolato sulla lunghezza complessiva di circa 130 m, attraverso la successione di sei impalcati aventi ciascuno lunghezza pari a 21,65 m, e si sviluppa secondo un tracciato planimetrico con un tratto iniziale rettilineo di tre campate, seguito da un tratto d’arrivo in curva, comprendente le restanti tre campate. In ragione del particolare andamento planimetrico, le campate sono tutte disposte in pendenza trasversale con inclinazione del 4,4% circa.

Le singole campate si configurano in semplice appoggio sulle sottostrutture costituite dalle due spalle di sbarco e da cinque pile intermedie di altezza diversa. Ogni campata presenta luce netta (distanza tra gli assi d’appoggio) di 20,65 m ed è vincolata in semplice appoggio alle sottostrutture verticali.

La sezione stradale comprende, oltre alla piattaforma stradale avente larghezza di 7,50 m, due cordoli da 0,95 m emergenti rispetto al manto stradale su cui sono impostate le barriere guardavia a presidio di sicurezza per gli automezzi in svio. La larghezza complessiva della sezione è pertanto pari a 9,40 m.

Gli impalcati sono realizzati in calcestruzzo armato convenzionale. La sezione trasversale strutturale, a cassone alleggerito con cinque celle, ha un’altezza di 1,50 m. Solo nella zona d’appoggio, per uno sviluppo di circa 1,00 m, la sezione risulta compatta in corrispondenza del traverso d’appoggio. Tale elemento compatto di regolarizzazione è, inoltre, utilizzato per riportare in piano la sezione di intradosso della campata sugli appoggi. Il sistema di vincolo alle sottostrutture era originariamente realizzato mediante quattro appoggi in neoprene per ogni campata. 

Le spalle d’estremità sono realizzate da muri in calcestruzzo armato e sono completate lateralmente da muri d’ala preposti a contenimento dei rilevati d’approccio al viadotto. Le spalle sono supportate da fondazioni superficiali dirette in un caso (spalla lato Sud) e da fondazioni a pozzo nell’altro (spalla lato Nord). Le pile sono anch’esse realizzate in calcestruzzo armato.

Le modalità di realizzazione delle fondazioni per le pile si presentano diversificate per le singole situazioni locali lungo lo sviluppo del viadotto. 

Nel 2010, dopo circa 30 anni di esercizio, accurate indagini ispettive eseguite con il metodo Sineco, hanno permesso di individuare i maggiori segni di degrado superficiale: forti distacchi di copriferro, armature scoperte corrose e dilavamenti. 

In base al diffuso stato di degrado osservato ed in considerazione dei risultati di analisi di vulnerabilità sismica è stato progettato un insieme di interventi mirati sia alla riparazione degli ammaloramenti locali rilevati, in modo da ottenere la massima durabilità sostenibile, sia ad adeguare le strutture principali del viadotto ai livelli di sicurezza sismica introdotti nelle Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M. 14.01.2008). Considerate le caratteristiche dell’attraversamento, l’adeguamento sismico è stato progettato per il livello di protezione sismica caratteristico dei ponti d’importanza normale.

Considerate le limitate risorse di capacità resistente alle azioni orizzontali delle strutture verticali esistenti, nonché le modeste caratteristiche dei materiali di tali strutture, il progetto di adeguamento sismico, descritto con maggior dettaglio più avanti, ha essenzialmente previsto: 

  • la sostituzione dell’originario sistema di vincolo degli impalcati con dispositivi di isolamento elastomerici ad elevato smorzamento. Tali dispositivi hanno la principale funzione di garantire la sicurezza sismica dell’opera, mantenendo entro i limiti di resistenza disponibile l’incremento di sollecitazione sulle strutture esistenti;
  • la posa in opera degli elementi tecnologici e strutturali necessari a garantire la corretta connessione degli isolatori con le strutture esistenti, nonché la durabilità, l’ispezionabilità e la manutenzione dei nuovi dispositivi;
  • il risanamento e il rinforzo delle strutture portanti verticali (e relative fondazioni);
  • il collegamento longitudinale tra le campate mediante installazione di cavi da post-tensione e la posa in opera di nuovi giunti di dilatazione in corrispondenza delle campate d’estremità (allo sbarco sulle strutture di spalla). I nuovi giunti di dilatazione sono stati dimensionati in modo da consentire le escursioni longitudinali e trasversali attese in caso di evento sismico.
L’intervento di adeguamento sismico

L’intervento di risanamento ha inizialmente riguardato il rinforzo di pile e spalle. Tale rinforzo è stato eseguito secondo la procedura seguente:

  • scavi fino a scoprire completamente il fusto delle pile; 
  • asportazione del calcestruzzo corticale mediante idro-demolizione (per uno spessore di 30-60 mm);
  • sabbiatura delle armature corrose a metallo bianco; 
  • posa in opera di armatura integrativa in acciaio ad aderenza migliorata e inghisaggio delle barre aggiunte nella fondazione mediante ancoranti chimici;
  • getto in calcestruzzo speciale SCC.