Progetto di ponte strallato sulla SP 432 in località Bocca di Magra

CAPITOLO 1

1.1 - Generalità e inquadramento territoriale.

Lo stato attuale.

Il contesto territoriale della progettazione è il paesino di Bocca di Magra, comune di Ameglia, amena località situata nei pressi della foce del fiume Magra. La zona, fortemente votata al turismo, sorge a pochi passi dal "Parco Naturale Regionale di Montemarcello - Magra" e rappresenta uno dei paesaggi più caratteristici del litorale spezzino. La vocazione turistica della località è testimoniata dalla presenza di innumerevoli stabilimenti balneari, di rinomati ristoranti e di un porticciolo turistico molto noto.

La principale via di comunicazione della zona è la Strada Provinciale 432 la quale, con il relativo ponte esistente sul fiume Magra, riveste un’importanza basilare per tutta la viabilità della Provincia della Spezia, fungendo da raccordo fra le provincie di La Spezia e Carrara, sostanzialmente unica alternativa litoranea all’autostrada.

L’attuale manufatto sul fiume Magra (detto “della Colombiera”) è un ponte a travata di lunghezza complessiva pari a 150 m, che si sviluppa su 7 campate, due esterne di 5 m e intermedie lunghe 28 m ciascuna (cfr. figura 1.1 e foto 1.1 – 1.2).

Foto 1.1 – Vista area della località oggetto della presente progettazione

L’impalcato è realizzato in C.A. ed è caratterizzato da travate tampone in aggetto di 5 m rispetto alle pile. La travata tampone centrale, inizialmente realizzata in C.A., negli Anni ‘80 è stata sostituita da una struttura mobile in acciaio per consentire il transito fluviale di alcune imbarcazioni realizzate nei cantieri navali presenti a monte del ponte, le cui sagome eccedevano il franco libero garantito dal manufatto. La larghezza complessiva dell’impalcato è pari a 11 m di cui 9 m pavimentati, affiancati da due marciapiedi larghi 1 m ciascuno.

Le pile (cfr. foto 1.3) sono costituite da strutture a telaio aventi 2 fusti di sezione rettangolare 1,70 x 0,85 m ed un traverso superiore anch’esso a sezione rettangolare, di dimensioni 1,20 x 0,45 m. Le fondazioni sono di tipo indiretto costituite da pali in C.A. collegati in testa a plinti di altezza complessiva pari a 1,70 m, la cui sagoma eccede il profilo dell’alveo modificandone, di fatto, la sezione idraulica.

Le spalle sono di tipo tradizionale, fondate anch’esse su pali e completate da muri d’ala di altezza variabile per il contenimento dei rilevati d’approccio.

Foto 1.3 – Particolare delle pile del manufatto esistente

Le carenze del manufatto esistente.

Alla luce di quanto sinteticamente descritto, detta struttura presenta carenze e limiti sotto diversi punti di vista.

Da un punto di vista strutturale l’opera risulta anzitutto vetusta e bisognosa di frequenti ed onerose manutenzioni. La sua progettazione non risponde inoltre ai requisiti antisismici previsti dalla attuale normativa, aspetto reso ancor più sentito dalla nuova classificazione sismica (DGR n° 530 del 16/05/03), che inserisce il comune di Ameglia in zona 3A (pga = 0.150 m/s2).

Sotto il profilo idraulico il manufatto ha poi un impatto negativo sul regolare deflusso delle acque, ostacolato sia dalla presenza di 4 pile in alveo di sagoma non appropriata sia dal profilo emergente delle fondazioni delle pile stesse.

E’ rilevante anche evidenziare le carenze dell’attuale assetto viario. Il ponte è anzitutto privo di servizi adeguati per ciclisti e pedoni, presenti in numero consistente data l’attrattiva paesaggistica dei luoghi. In secondo luogo le strade di accesso al ponte esistente risultano insufficienti a far fronte al volume di traffico che caratterizza il sistema viario nei mesi estivi (frequenti sono le code che vengono a formarsi su via Persio in uscita da Bocca di Magra per via dell’intersezione con la SP 432 con diritto di precedenza previsto per chi percorre quest’ultima).

Esiste infine un aspetto che costituisce un limite di particolare importanza per il ponte in esame: l’altezza massima consentita per le imbarcazioni ammesse al transito fluviale, altezza attualmente fissata in 7.50 m. L’esistenza di una limitazione di questo tipo è strettamente connessa con la morfologia del territorio e, di fatto, è comune a tutte quelle situazioni progettuali in cui si rende necessario realizzare un ponte nei pressi della foce di un corso d’acqua. La peculiare rilevanza qui assunta da questo aspetto è dovuta alla presenza di importanti cantieri navali a monte del manufatto, nei quali vengono prodotte imbarcazioni la cui altezza è sovente incompatibile con il franco minimo lasciato libero dal manufatto stesso.

Negli Anni ’80 si pensò di aggirare questa carenza strutturale sostituendo la campata centrale in C.A. con una nuova campata in acciaio che fosse temporaneamente smontabile. Le operazioni di smontaggio e rimontaggio non sono né agevoli dal punto di vista tecnico, né esenti da complicazioni operative: è necessario infatti da un lato allestire di un cantiere temporaneo, con tutti gli annessi rischi sulla sicurezza delle maestranze,, dall’altro prevedere la chiusura al traffico della SP 432 per un periodo di circa 15 ore, con tutto ciò che questo comporta (appesantimento della rete viaria circostante, deviazione dei percorsi dei mezzi di soccorso , ecc). Del resto, all'epoca della realizzazione di questa variante di progetto, lo smontaggio della campata veniva richiesto solo sporadicamente, con una frequenza che non superava la cadenza annuale. Con lo sviluppo raggiunto oggigiorno dai cantieri interessati lo scenario è invece cambiato e la necessità di prevedere l’apertura del ponte si richiede con sempre maggiore frequenza, costituendo di fatto un vincolo per futuri sviluppi dei cantieri navali interessati.

1.2 - Vincoli e scelte progettuali.

Quanto sinteticamente esposto mette in evidenza l'utilità/necessità di prevedere un nuovo ponte sulla SP 432, come testimonia anche l’inserimento da parte della Regione Liguria del Ponte della Colombiera negli elenchi delle opere strategiche ai fini della protezione civile.

L’Amministrazione Provinciale delle Spezia ha così deciso di realizzare un nuovo manufatto che vada a sostituire quello esistente, da demolirsi a lavori ultimati. La progettazione della nuova struttura deve rispondere a diversi vincoli di committenza, fra cui principalmente:

 Una distanza minima di 100 m fra le pile per determinare un ridotto impatto dell’opera sul regolare decorso del fiume.

 La presenza di una concio centrale di lunghezza non inferiore a 15.00 m di cui si prevede il sollevamento mediante un dispositivo idraulico automatizzato.

Questi aspetti rappresentano di fatto dei vincoli che hanno influenzato la progettazione dell’opera sin dalla sua fase di concezione.

La scelta è ricaduta sulla tipologia del ponte strallato, tipologia che riveste aspetti di attualità ed originalità nel panorama dell’ingegneria strutturale e che rappresenta una soluzione di notevole pregio architettonico ed ingegneristico.

I benefici consentiti dallo schema strallato ai fini progettuali sono numerosi e rilevanti.

In primo luogo la tipologia strallata rende possibile la realizzazione di un concio centrale sollevabile che, in sede progettuale, è stato ipotizzato di lunghezza pari a 15 m con meccanismo di sollevamento ad un braccio che determina una rotazione rispetto alla sezione di attacco. Il vantaggio della soluzione strallata appare evidente allorché si pensi alla fase di apertura del ponte: le sollecitazioni indotte dal nuovo schema statico non vanno infatti a gravare sulla rimanente parte di impalcato (su cui il concio graverebbe a sbalzo se si adottasse una soluzione a travata), bensì vengono essenzialmente riprese dal sistema di strallatura che le riporta alla sottostruttura (antenna).

Altrettanto agevole è il soddisfacimento del primo requisito progettuale, relativo alla distanza fra le pile: la soluzione strallata, tipica dei ponti di grande luce, consente di realizzare senza alcuna difficoltà una campata centrale di luce superiore a 100 m. In sede di progetto si è optato per un ponte di lunghezza complessiva pari a 200 m, articolato su tre luci di 45 – 110 – 45 m (cfr. figura 1.2). La scelta di realizzare un manufatto più lungo di quello esistente è dettata principalmente da due ragioni. Una, di carattere morfologico, è connessa alla maggiore larghezza dell’alveo in

corrispondenza della nuova sezione di attraversamento del fiume, che richiede un manufatto di sviluppo non inferiore a 170 m. La seconda è invece connessa con il regime idraulico del corso d’acqua: arretrando i rilevati di accesso al ponte si ricavano infatti delle porzioni di terreno larghe circa 15 m estese sia a monte sia a valle del manufatto che rappresentano di fatto un allargamento della sezione idraulica del fiume durante eventuali fenomeni di piena (a tal fine si dovrà prevedere ovviamente che siano esenti da ingombri quali imbarcazioni e pontili di attracco). L’organizzazione in campate laterali di 45 m e campata centrale di 110 m, vista la presenza del concio centrale (evidentemente non coperto dal sistema di strallatura) consente di ottenere un ventaglio di stralli simmetrico rispetto all’antenna. Il rapporto fra le luci centrale e laterali (≈ 2.4) rientra inoltre nei valori tipicamente adottati per i ponti strallati.

La soluzione strallata possiede inoltre il pregio di condurre ad un dimensionamento snello dell’impalcato, la cui altezza in sede di progetto è risultata 1.50 m. L’adozione di un impalcato snello porta benefici sia al traffico fluviale consentito senza necessità di apertura del ponte (con altezza massima delle imbarcazioni fissata a 7.50 m) sia all’impatto ambientale dell’opera, cui occorre prestare attenzione viste le caratteristiche paesaggistiche del sito. Con finalità architettoniche e di gradevolezza d’insieme sono stati curati anche i seguenti dettagli esecutivi:

 l'impiego di carter di rivestimento per la parte superiore delle antenne;  l'impiego di un carter di rivestimento per le pareti esterne

dell’impalcato;

 l'adozione, per le parti metalliche, di tonalità di colore che bene si sposino con quelle che caratterizzano l'ambiente circostante.

Altre scelte progettuali connesse sia ai vincoli di progetto che alle caratteristiche del sito (aggressività dell’ambiente, esposizione eolica) verranno descritte nel successivo paragrafo per i diversi elementi strutturali.

Oltre alla sistemazione dell’alveo del fiume, in concomitanza con la realizzazione del nuovo manufatto si prevede anche un complessivo riassetto del sistema viario di accesso al ponte, inserendo due rotonde sia lato La Spezia che lato Carrara, migliorando così la viabilità di accesso alla località di Bocca di Magra (cfr. elaborato grafico TAV. 01).

1.3 - Caratteristiche principali dell'opera.

Il ponte strallato in oggetto presenta in definitiva 3 luci di 45 - 110 - 45 m per una lunghezza complessiva di 200 m.

Caratterizzazione stradale.

Il profilo della sede viaria è rettilineo con pendenza longitudinale nulla. La piattaforma stradale (cfr. figura 1.3) è conforme alla categoria "C1" (extraurbana secondaria) indicata dal D.M. 05-11-2001 “ Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade” ed è organizzata in un'unica carreggiata a due sensi di marcia, per ciascuno dei quali si prevede una corsia (di larghezza 3.75 m) ed una "banchina in destra" (di larghezza 1.50 m), per una larghezza complessiva di 10.50 m.

Figura 1.3 – Geometria della sede stradale – Quote in mm [non in scala]

A margine della carreggiata sono alloggiati rispettivamente un marciapiede (lato foce del fiume) ed una pista ciclabile (lato monte), entrambi di larghezza netta 2.00 m e protetti da un cordolo insormontabile dotato di un opportuno dispositivo di ritenuta (Imeva serie H2). Ai bordi dei percorsi pedonale e ciclabile sono installati dei parapetti di altezza 1.15 m rispetto al piano calpestabile. La carreggiata presenta una pendenza del 2.5 % orientata per ciascun senso di marcia verso l'esterno mentre i percorsi ciclopedonali presentano la stessa pendenza ma orientata verso l'interno della sede stradale, con l’obiettivo di convogliare il deflusso delle acque piovane in dispositivi di raccolta disposti a margine delle banchine. La pavimentazione della carreggiata è realizzata secondo lo schema tradizionale di binder (4 cm) e usura (3 cm) mentre per il marciapiede e la pista ciclabile si prevede un complesso di sottofondo più lastricato, per complessivi 5 cm. Le parti esterne della carreggiata (marciapiede, pista ciclabile, dispositivi di ritenuta e parapetto) sono alloggiati su rialzamenti in

calcestruzzo debolmente armato, di cui si trascura il contributo in rigidezza e resistenza ai fini progettuali.

Impalcato.

L'impalcato è realizzato interamente in acciaio S 355. La soluzione metallica costituisce una scelta pressoché obbligata per quanto riguarda il concio centrale sollevabile in quanto un'economia dei pesi strutturali è essenziale ai fini del dimensionamento e del funzionamento del dispositivo di apertura (ingombri, potenze richieste, ecc). Per conferire alla struttura un'uniformità complessiva e per rendere agevoli le operazioni di montaggio ed alloggiamento degli stralli, la soluzione in acciaio è stata estesa anche al resto dell'impalcato, con benefici sulla snellezza dell’opera.

L'impalcato presenta una sezione trasversale a cassone pluricellulare diviso da 5 anime longitudinali, una centrale, due intermedie e due laterali disposte simmetricamente rispetto alla prima (cfr. figura 1.4).

Figura 1.4 – Sezione trasversale dell’impalcato – Quote in mm [non in scala]

La sagoma esterna è costituita da 7 lamiere, delle quali due, superiori, inclinate secondo la pendenza della carreggiata ed una, inferiore, disposta orizzontalmente. Le dimensioni della sezione trasversale sono costanti: la larghezza, misurata in corrispondenza dei lembi di estremità, è pari a 18.00 m mentre l'altezza, in corrispondenza dell'anima centrale, misura 1.50 m ed è tale da garantire un franco libero di 8.00 m in prossimità della mezzeria dell'alveo. Si è scelto di adottare un'uniformità longitudinale in termini di spessori utilizzati per i diversi piatti. Gli spessori ottenuti in fase di dimensionamento sono infatti ridotti e l’impegno statico è abbastanza uniforme. Un'eventuale differenziazione/riduzione degli spessori in alcune parti della struttura avrebbe portato a benefici minimi in termini di pesi ed economia complessiva, a fronte invece di un più costoso processo di prefabbricazione in officina.

Gli spessori impiegati sono in definitiva:  Lamiera superiore: 12 mm;  Lamiera inferiore: 16 mm;  Anima centrale (*): 14 mm;  Anime intermedie (*): 12 mm;  Anime laterali: 22 mm.

(*) Anime centrale ed intermedie sono irrigidite verticalmente in corrispondenza di spalle ed antenne.

In direzione trasversale la sezione è irrigidita da un duplice ordine di elementi strutturali:

 Traversi a mezz’altezza (interasse di 3.00 m).

Assolvono alla funzione di riportare sulle anime longitudinali del cassone gli sforzi che vengono ad essi trasmessi dalla lamiera superiore. Sono realizzati con una coppia di piatti di spessore t = 14 mm disposti "a T" sulla metà superiore della sezione.

 Traversi a parete piena (interasse di 9.00 m).

Sono situati in corrispondenza di spalle, antenne e delle sezioni di ancoraggio degli stralli. Oltre alla funzione sopra richiamata, assolvono anche i seguenti compiti:

 in corrispondenza di spalle e antenne, contribuiscono ad assorbire le sollecitazioni trasmesse dagli apparecchi di appoggio nonché eventuali sollecitazioni di torsione (per la tipologia strutturale adottata sono però di fatto ridotte);

 in corrispondenza degli ancoraggi degli stralli, assorbono gli sforzi da questi trasmessi, riportandoli alle anime longitudinali del cassone, e contribuiscono a garantire la rigidezza della sezione trasversale nel proprio piano.

Sono realizzati con piatti di spessore 16 mm. Per consentire il passaggio degli impianti accessori lungo il ponte la sagoma dei piatti è stata progettata in modo da ricavare due forature ellittiche di dimensioni 1000 x 700 mm disposte simmetricamente rispetto all’asse di simmetria della sezione trasversale.

Sia le lamiere inferiori che quelle superiori presentano irrigidimenti longitudinali. L'irrigidimento delle lamiere inferiori è dettato da ragioni di stabilità locale e globale dei piatti ed è realizzato mediante nervature chiuse poste ad interasse di 1200 mm. L'irrigidimento delle lamiere superiori rientra invece in un più complessivo meccanismo di ripartizione degli sforzi verticali

sui diversi elementi: le nervature, conferendo un notevole aumento di rigidezza alla lamiera superiore, realizzano quella compagine strutturale che è nota come "piastra ortotropa". Nelle porzioni di lamiera corrispondenti al marciapiede e alla pista ciclabile sono state impiegate nervature di tipo aperto, di più facile realizzazione costruttiva ma tali da irrigidire nella sola direzione longitudinale. In corrispondenza della carreggiate, laddove il carico verticale (da traffico) è maggiore, si è invece preferita la soluzione a nervature chiuse, che conferiscono rigidezza nelle due direzioni principali. I profili e gli spessori utilizzati per queste nervature dipendono in generale da diversi fattori, fra cui l'interasse fra i traversi, la distanza fra le anime del cassone e non per ultimo lo spessore stesso della lamiera da irrigidire. Per i valori che caratterizzano l'impalcato in oggetto si è scelto una configurazione standard con nervature trapezoidali larghe 300 mm ed alte 283 mm, di spessore 6 mm e poste ad un interasse trasversale di 600 mm.

Antenne.

Le antenne presentano un profilo trasversale "ad H", con 4 gambe laterali, un traverso intermedio ed uno di sommità ciascuna (cfr. figura 1.5).

L'altezza complessiva è di 40.50 m, dei quali cui 36.50 m sopra il pelo libero del fiume, che in sede di progetto è stato ipotizzato ad una quota di 4.00 m rispetto al fondo dell'alveo. Tutte e quattro le gambe sono inclinate rispetto alla verticale: quelle inferiori formano un angolo di 16.95° mentre quelle superiori delineano un'inclinazione di 7.68°. Queste inclinazioni determinano una larghezza variabile del profilo dell’antenna lungo l'altezza, larghezza che, con riferimento alla sagoma esterna, è di 17.20 m a livello delle fondazioni, 23.98 m a livello intermedio e 15.20 m in sommità. La sagoma dell’antenna in direzione longitudinale ha invece una profondità variabile fra i 2.40 m e gli 1.45 m, con il valore maggiore localizzato nella porzione di antenna non emergente dal pelo dell'acqua.

Le fondazioni delle antenne sono di tipo indiretto e realizzate in C.A. C28/35. Per ciascuna gamba (cfr. figura 1.6) è prevista una zattera di fondazione di dimensioni 7.60 x 7.00 m in pianta e altezza 2.50 m. Le zattere delle due gambe sono fra loro collegate con una trave di fondazione rettangolare larga 3.00 m la cui altezza è pari a quella delle zattere.

La singola zattera è fondata su gruppo di 4 pali di diametro 1.40 m, posti ad interassi di 4.80 m in direzione longitudinale e 4.00 m in quella trasversale, il cui baricentro in pianta coincide con il baricentro della sezione di base della gamba. I pali si estendono per una profondità di 15.00 m rispetto al piano di posa del magrone di fondazione.

Figura 1.6 – Fondazione dell’antenna – Quote in mm [non in scala]

Le gambe inferiori (cfr. figura 1.7) sono anch'esse in C.A. di classe C40/50. Presentano una lunghezza di circa 10 m e si estendono fino ad una quota che è circa 6 m sopra il pelo libero del fiume. La sezione trasversale, perpendicolarmente alla linea d'asse, è di forma rettangolare con spigoli arrotondati nella direzione di deflusso della corrente.

Figura 1.7 – Profilo delle gambe inferiori – Quote in mm [non in scala]

una cavità interna quadrata di lato costante pari a 1.20 m caratterizza in larga parte l'elemento strutturale. Si possono riconoscere le seguenti tipologie di sezione:

 Tipologia "A", di dimensioni esterne 2.80 x 2.40 m ed estesa nel primo tratto per una lunghezza di circa 2.5 m. L'armatura longitudinale è costituita da complessivi 144 ϕ26, distribuiti su 4 livelli concentrici e corrispondenti a circa l'1.11% dell'area di calcestruzzo.

 Tipologia "B", di dimensioni esterne 2.10 x 1.90 m ed estesa in sommità per un tratto di circa 3 m. E' rinforzata con 64 ϕ22 organizzati su 2 livelli di armatura concentrici e corrispondenti ad un rapporto As/ACLS pari a 0.50.

Il passaggio fra le tipologie "A" e "B" avviene con un tratto a variazione lineare lungo circa 3.50 m. La sezione di tipologia "B", nella parte terminale non presenta la cavità interna. L'armatura trasversale è costituita da ordini di staffe ϕ14 con passo variabile fra 15 e 9 cm. Si prevede anche l'inserimento di ferri di confinamento ϕ10 con passo pari a quello delle staffe.

Il traverso intermedio (cfr. figura 1.8) è posizionato ad una quota di circa 6 m misurata fra l'estradosso e il pelo libero dell'acqua ed ha, in campata, sezione rettangolare, alta 1.50 m e profonda 1.20 m.

Figura 1.8 – Profilo del traverso intermedio – Quote in mm [non in scala]

raccordo rastremati lungo tutte e 3 direzioni principali, in modo da non realizzare brusche variazioni geometriche che potrebbero indebolire la struttura. E' realizzato in C.A.P. con cemento della stessa classe utilizzata per le gambe inferiori (C40/50). Il sistema di precompressione è a cavi post-tesi ed è costituito da 45 trefoli T15 da 6/10" in acciaio Y 1860 S7 a basso rilassamento, raggruppati in 3 guaine contenenti 15 trefoli ciascuna. Il tracciato dei cavi è stato progettato per conformarsi al regime di sollecitazione previsto lungo l’elemento. Esso è caratterizzato da tratti rettilinei raccordati da archi parabolici e presenta eccentricità rispetto al baricentro della sezione variabili fra +430 mm (alle estremità) e -634 mm (in mezzeria). Lo sforzo nominale di precompressione complessivo è di 8600 kN, con tensione di tiro iniziale nei trefoli pari a 1365 kN.

E' presente sia un'armatura longitudinale supplementare costituita da ferri ϕ22, sia una staffatura realizzata con barre ϕ14 disposte con passo variabile fra i 12.5 e i 17.5 cm. In corrispondenza del nodo traverso-gamba inferiore, si pone poi in opera un ulteriore sistema di armature aventi differenti funzioni: a riprendere gli sforzi di trazione generati nel CLS dalla precompressione (staffatura di frettaggio, ϕ14); confinare il nodo in direzione longitudinale; garantire un maggiore collegamento fra nodo e la gamba inferiore.

Le gambe superiori dell’antenna sono costituite ciascuna da un elemento scatolare in acciaio S 355 di lunghezza 29.02 m e di dimensioni trasversali esterne pari a 1.45 m (senso longitudinale) x 1.52 m (direzione trasversale). E’ stato previsto un carter di rivestimento esterno per migliorare l'impatto estetico e diminuire la resistenza nei confronti del vento, carter che estende l’ingombro trasversale a da 1.52 m 2.22 m.

La soluzione metallica è stata preferita ad una possibile soluzione in C.A. essenzialmente per due ragioni:

 la semplicità realizzativa delle parti di sommità, sede degli ancoraggi degli stralli (l'impiego del C.A. avrebbe infatti richiesto la poca agevole posa in opera di armature di frettaggio);

 la riduzione dei pesi e delle dimensioni trasversali.

La sezione resistente tipica (cfr. figura 1.9) è rappresentata da tre anime (due laterali ed una centrale) dirette nella direzione longitudinale del ponte e chiuse trasversalmente da due piattabande. Le anime laterali, continue lungo l'altezza, presentano uno spessore t = 40 mm, mentre quella centrale, di spessore t = 30 mm, è caratterizzata da una foratura tipo "Vierendeel" lungo il suo sviluppo. Le piattabande sono spesse 36 mm e sono forate solo nel tratto di sommità per l'alloggiamento e l'inserimento degli stralli. Gli spessori utilizzati per i diversi piatti sono tali da poterne escludere l'instabilità locale.

Figura 1.9 – Sezione trasversale delle antenne – Quote in mm [non in scala]

Il collegamento delle gambe in acciaio alla sottostante parte in C.A. avviene a mezzo di una piastra in acciaio di spessore t = 75 mm, ancorata con un gruppo di 48 tirafondi M30 Classe 8.8 che si ammorsano in profondità nel calcestruzzo per una lunghezza variabile fra i 2050 e i 3750 mm a seconda del tirafondo. Sono impiegati anche tacchi di riscontro per assorbire gli sforzi di taglio (coppie di piatti di spessore 30 e 26 mm disposti rispettivamente nella direzioni longitudinale e in quella trasversale).

Per la singola gamba si prevede una suddivisione longitudinale in 3 conci: un concio di base lungo 1.50 m per favorire le operazioni di montaggio, uno intermedio di lunghezza 13.50 m ed uno terminale di 14.02 m in cui trovano alloggiamento gli ancoraggi degli stralli. I giunti fra i diversi conci sono realizzati attraverso due collegamenti bullonati a coprigiunti. Per ciascuno di essi si impiegano 360 bulloni M30 Classe 10.9 per i quali si richiede il funzionamento ad attrito in condizioni di esercizio.

Il traverso di sommità (cfr. figura 1.10) è anch'esso un elemento scatolare in acciaio S 355. E' posizionato ad una quota di 32.73 misurata fra il livello del fiume e il lembo inferiore del traverso stesso. E' caratterizzato da una luce netta di 12.33 m e presenta una sezione di altezza di 0.575 m. La profondità della sezione in direzione longitudinale è costante nella parte intermedia e pari a 0.70 m. Alle estremità si realizza invece un allargamento progressivo della sezione sino a giungere alla medesima profondità della gamba superiore (1.45 m). I piatti che compongono la sezione hanno spessori di 22 mm (piatti orizzontali) e di 18 mm (piatti verticali) spessori tali da escludere il manifestarsi di precoci fenomeni instabili locali.

Figura 1.10 – Traverso di sommità – Quote in mm [non in scala]

Il collegamento con le gambe superiori avviene per saldatura del traverso ad un’'anima laterale esterna. In corrispondenza del giunto si prevedono irrigidimenti sia delle piattabande delle gambe superiori sia dei piatti orizzontali del traverso. I tratti a larghezza variabile sono collegati con il tratto centrale a larghezza costante mediante giunzioni bullonate a coprigiunti posizionate a circa 2.30 m dalle estremità. Per ciascun giunto vengono impiegati 144 bulloni M24 Classe 10.9 per i quali non è richiesto il funzionamento ad attrito.

Stralli e relativi ancoraggi.

Il sistema di strallatura adottato (cfr. figura 1.2) può essere classificato come ad "arpa-ventaglio" ovvero tale da prevedere, in corrispondenza delle antenne, ancoraggi organizzati su più quote verticali ma sfalsati secondo distanze ravvicinate rispetto allo sviluppo verticale dell'antenna.

La scelta di questo sistema di strallatura è stata adottata sia per ragioni estetiche sia per meglio distribuire lungo l'antenna gli sforzi localizzati trasmessi dagli stralli.

Ciascuna antenna presenta due piani di strallatura che fanno capo ciascuno ad una gamba in acciaio. Il singolo piano è formato da 10 stralli, organizzati simmetricamente rispetto all'antenna: 5 disposti sul lato della campata di riva e 5 disposti su quello della campata centrale. I due stralli di estremità su ambo i lati sono costituiti da 37 trefoli T15 da 6/10" in acciaio Y1860 S7, mentre i restanti otto ne contengono 19: Al fine di favorire una più semplice realizzazione e fornitura degli ancoraggi non si è ritenuto opportuno diversificare ulteriormente le tipologie di stralli impiegate. Le caratteristiche geometriche degli stralli sono riportate nella successiva tabella 1.1.

1 (37 T15) 52,54 31,00 2,65 2 (19 T15) 44,16 35,36 2,17 3 (19 T15) 36,21 41,69 4,41 4 (19 T15) 28,88 51,39 4,33 5 (19 T15) 22,53 66,34 13,04 6 (19 T15) 22,47 66,34 8,62 7 (19 T15) 28,92 51,39 6,61 8 (19 T15) 36,18 41,69 2,89 9 (19 T15) 44,19 35,36 3,31 10 (37 T15) 52,52 31,00 1,74

CARATTERISTICHE DEGLI STRALLI STRALLO

(fra parentesi il numero di trefoli)

LUNGHEZZA NOMINALE (m)

ANGOLO NEL PIANO DELLA ANTENNA (°)

ANGOLO RISPETTO AL PIANO DELLA

ANTENNA (°)

Tabella 1.1 – Caratteristiche geometriche degli stralli

In corrispondenza dell'antenna gli stralli vengono ancorati a livello dei conci terminali delle gambe in acciaio. Su ciascuna gamba gli ancoraggi sono disposti a due a due alla stessa quota, con una sfalsatura lungo l'elemento di 1.50 m per le prime quattro coppie, e di 2.00 m per il gruppo inferiore. Per limitare gli effetti torcenti causati dalle eccentricità fra asse dello strallo ed asse della gamba, la posizione trasversale degli stralli viene invertita nei diversi gruppi secondo lo schema riportato in figura 1.11.

Figura 1.11 – Disposizione trasversale degli stralli in corrispondenza dell’antenna

Il singolo ancoraggio comprende i seguenti elementi strutturali:

 una piastra forata per l'appoggio del dispositivo di ancoraggio, saldata ad un'anima laterale e a quella centrale;

 un tubo di alloggiamento saldato alla piastra di appoggio, il cui asse parallelo alla direzione dello strallo;

 una coppia di piastre pseudo-rettangolari parallele allo strallo, saldate alle anime e al tubo di alloggiamento.

prevede che lo sforzo di trazione che impegna lo strallo venga innanzitutto trasmesso dal dispositivo di ancoraggio alla piastra di appoggio, che a sua volta lo trasmette al tubo di alloggiamento. Le sollecitazioni che impegnano il tubo a trazione vengono riportati per taglio alle piastre saldate e di qui alle anime della gamba superiore.

Figura 1.12 – Ancoraggio di una coppia di stralli in corrispondenza dell’antenna

A livello dell'impalcato gli stralli sono distanziati longitudinalmente di 9.00 m l'uno dall'altro. Il collegamento, esterno rispetto alla sede stradale, avviene in corrispondenza delle anime laterali del cassone. Il sistema di ancoraggio previsto riprende il funzionamento descritto per il collegamento lato antenna ed è raffigurato in figura 1.13.

E' prevista anche qui una piastra (forata) su cui appoggia il dispositivo di ancoraggio collegato allo strallo. Alla piastra è saldato il tubo di alloggiamento che assorbe lo sforzo e che per taglio lo trasmette all'anima laterale del cassone, ad esso saldata e localmente irrigidita.

Schema di vincolo.

La presenza del concio centrale sollevabile non ha reso possibile l'adozione dello schema di vincolo longitudinale comunemente noto come "layout classico", caratterizzato da appoggi di tipo fisso in corrispondenza di una spalla (o di un'antenna) e liberi di traslare altrove: in fase di ponte "aperto" infatti, una delle due parti sarebbe risultata labile. Si è optato allora per una configurazione longitudinale caratterizzata da appoggi fissi in corrispondenza delle due antenne ed appoggi mobili alle spalle. Uno schema di questo tipo schema renderebbe in generale gravosi gli effetti delle distorsioni imposte (temperatura). Nel caso in esame gli effetti indotti sono notevolmente mitigati dalla presenza stessa del concio sollevabile, che di fatto sconnette la continuità dell'impalcato. La sconnessione introdotta è di carattere flessionale a livello della sezione di sollevamento, di carattere sia flessionale che estensionale a livello della sezione di chiusura. La schematizzazione del comportamento longitudinale dei vincoli è riportata in figura 1.14.

Figura 1.14 – Schema di vincolo in direzione longitudinale [non in scala]

In direzione trasversale sono presenti 3 dispositivi di vincolo per ciascuna sezione di appoggio. Sono disposti in corrispondenza anime principali del cassone: quello centrale è di tipo fisso mentre quelli laterali sono di tipo mobile.

In virtù del comportamento longitudinale descritto si prevede l'inserimento di giunti di dilatazione a livello delle spalle e a livello della sezione di chiusura del concio sollevabile, laddove cioè il layout di vincolo consente le traslazione longitudinale .

Lo schema complessivo dei dispositivi di appoggio e dei giunti di dilatazione è riportato in figura 1.15, dove si è indicato con:

 F: i dispositivi di appoggio fisso;

 MU: i dispositivi di appoggio mobile unidirezionale;  MM: i dispositivi di appoggio mobile multidirezionale.

Il simbolo a forma di doppia freccia indica la direzione in cui è concessa l'eventuale traslazione.

Figura 1.15 – Disposizione in pianta dei vincoli e dei giunti di dilatazione [non in scala]

Considerazioni sul comportamento strutturale.

L'adozione di un doppio piano di stralli e di una sezione d'impalcato chiusa, torsionalmente rigida, consente una distinzione abbastanza netta fra il comportamento longitudinale e quello trasversale, almeno nelle porzioni di struttura interessate dagli stralli. Si consideri infatti un singolo concio di impalcato di lunghezza pari all'interasse fra gli stralli, situato a cavallo di una sezione di ancoraggio degli stralli. In prima approssimazione si può ipotizzare che esso si comporti come una trave che trasversalmente appoggia in corrispondenza dei punti di attacco degli stralli. Eventuali eccentricità di carico (traffico, vento), data l'elevata rigidezza torsionale della sezione, si traducono in un differente impegno statico (a trazione) degli stralli. Questi, per via della loro inclinazione longitudinale, riportano gli sforzi alle anime longitudinali del cassone il quale, per ragioni di equilibrio, risulterà compresso. Di qui deriva il termine di "ponte strallato autoportante", che caratterizza la tipologia strutturale adottata.

1.4 - Considerazioni sul montaggio dell'opera.

Le strategie di progettazione adottate e le caratteristiche geomorfologiche del sito in oggetto consentono una realizzazione abbastanza agevole dell'opera.

Si riportano sinteticamente le principali fasi del montaggio, rimandando alla TAV. 14 per maggiori dettagli.

a) Realizzazione di spalle ed antenne.

La facile accessibilità al sito consente di costruire senza particolari difficoltà le spalle del ponte, che peraltro si trovano ad una quota di pochi metri al di sopra del livello del fiume.

La realizzazione delle antenne e delle relative fondazioni richiede maggiori attenzioni operative per via della localizzazione in alveo. Si prevede infatti la realizzazione di un sistema di palancole metalliche per proteggere le lavorazioni che devono essere effettuate al di sotto del pelo libero.

Le fasi più salienti, da intendersi riferite alla singola antenna, possono essere così sintetizzate:

 Fondazioni.

Completata la trivellazione dei pali, vengono costruite le zattere di fondazione e la relativa trave di collegamento.

 Gambe inferiori in C.A. e traverso intermedio in C.A.P..

 Posizionata la gabbia di armatura, si effettua un primo getto di calcestruzzo fino ad una quota che corrisponde al limite superiore della sezione cava (circa 3.20 m sopra il pelo libero dell'acqua).  Si rinterra provvisoriamente l’area delimitata dalle palancole per

favorire le successive operazioni di montaggio della struttura.

 Vengono posizionati i rimanenti ferri della parte in C.A. e le armature di precompressione con i relativi ancoraggi. Si provvede quindi a posizionare il complesso tirafondi - piastra di base, allestendo un’opportuna struttura provvisoria di sostegno. A questo punto è possibile effettuare il secondo getto di calcestruzzo, con il quale si completa il tratto di sommità delle gambe inferiori e si realizza il traverso intermedio.

 Trascorsi 15 giorni dall'ultimo getto è possibile procedere con le operazioni di precompressione del traverso intermedio (tesatura dei cavi, riempimento delle guaine con boiacca cementizia, rilascio dei cavi per ottenere la precompressione stabilita in fase di progetto).

 Gambe superiori e traverso superiore in acciaio.

montati i primi conci delle gambe superiori, che verranno saldati alla piastra di base (saldature a completa penetrazione). A causa dei notevoli spessori in gioco, non è stato possibile progettare una sequenza di saldatura che si effettuasse unicamente dal lato esterno, rendendo quindi necessario un richiamo di saldatura anche sul lato interno della sezione: una operazione di questo tipo, resa possibile dagli spazi liberi che caratterizzano la sezione trasversale, viene peraltro agevolata dalla modesta lunghezza del concio di base (1.50 m), che garantisce una rapida dispersione dei fumi di saldatura.

 A piè d’opera si effettuano i collegamenti bullonati ad attrito fra i rimanenti conci di ciascuna gamba. Si provvede quindi a sollevare gli elementi così assemblati e a giuntarli (sempre ad attrito) con le parti di struttura già costruite.

 Si predispone un elemento reticolare di sostegno in acciaio alle due gambe così montate.

 La costruzione dell'antenna viene ultimata con la realizzazione del traverso di sommità. Anche in questo caso si procede preliminarmente ad assemblare a terra mediante bullonatura i conci che compongono l’elemento. Sollevato poi in quota si procede ad effettuarne il collegamento saldato con la restante parte di struttura.

b) Realizzazione dei conci dell'impalcato.

Si è innanzitutto scelto di suddividere il singolo concio d'impalcato in 7 porzioni trasversali di dimensioni e pesi compatibili con la sagoma limite dei mezzi ordinari di trasporto su gomma (cfr. figura 1.16).

Figura 1.16 – Suddivisione trasversale in conci dell’impalcato (quote in mm) [non in scala]

Le singole parti vengono realizzate per saldatura in officina, già provviste dei piatti corrispondenti a traversi e diaframmi. E’ da prevedersi una

sequenza di saldatura compatibile con gli spazi disponibili e tale da limitare il più possibile gli effetti da ritiro di saldatura.

Una volta giunte in cantiere le diverse parti prefabbricate in officina, si procede ad allestire due cantieri a piè d'opera lungo le sponde del corso d'acqua, dove è possibile effettuare le operazioni di saldatura fra le diverse parti per ottenere i singoli conci in cui l'impalcato è suddiviso longitudinalmente (al fine di facilitare le successive fasi di montaggio al concio non vengono saldata le porzioni inclinate della lamiera inferiore, che verranno invece giuntate al termine del montaggio di ciascun concio mediante saldature sopratesta). Il peso medio dell'impalcato così assemblato è dell'ordine delle 6,3 tonn/m.

La suddivisione longitudinale dell'impalcato prevede complessivamente 21 conci (cfr. figura 1.17):

 16 conci "standard" di lunghezza nominale pari a 9.00 m e peso 57 tonn.;

 4 conci di lunghezza 10 m e peso 62 tonn, corrispondenti alle parti d’'impalcato adiacenti alle antenne;

 2 conci ciascuno di lunghezza 10.50 m e di peso 66 tonn, corrispondenti alle estremità dei ventagli di strallatura lato mezzeria;  1 concio di lunghezza 15.00 m e peso 93 tonn, corrispondente al

concio centrale sollevabile

per una lunghezza complessiva di 202 m e un peso totale nell'ordine delle 1275 tonn.

Figura 1.17 – Suddivisione longitudinale in conci dell’impalcato (quote in m) [non in scala]

c) Montaggio dell'impalcato.

Realizzate le sottostrutture ed assemblati a piè d'opera i singoli conci d'impalcato si può procedere con il montaggio vero e proprio della struttura.

dei conci lato spalle vengono impiegate gru cingolate della portata massima di 80 tonn. Per i conci appartenenti alla campata centrale si utilizzeranno gru a pontone della medesima portata.

La sequenza di montaggio prevede l'avanzamento simmetrico verso spalle e verso mezzeria a partire dalle antenne, ed è identica per ciascuna di queste ultime. La generica fase di montaggio consiste dei seguenti stadi:

 Posizionamento in quota del generico concio.

Il concio viene sollevato dalla gru e posizionato alla quota stabilita in fase di progetto.

 Realizzazione del collegamento con la parte di struttura già montata. Si eseguono le operazioni di saldatura fra i conci dell’impalcato e, per i conci adiacenti alle sottostrutture, si effettua il collegamento con i dispositivi di appoggio. I conci così montati risultano a sbalzo rispetto alla parte di struttura già sorretta dagli stralli.

 Inserimento, collegamento e tesatura degli stralli.

Gli stralli vengono posizionati contemporaneamente ai due lati dell'impalcato in modo da limitare gli squilibri di carico in direzione trasversale al ponte. Inseriti gli stralli nei dispositivi di ancoraggio, si effettuano le operazioni di tesatura procedendo trefolo a trefolo fino ad ottenere il regime di sforzo-deformazione previsto in sede di progetto. A tesatura completata si rimuove il sostegno offerto ai conci da parte delle gru.

Ultimata la realizzazione delle due parti di struttura sorrette dagli stralli, la sequenza di montaggio si conclude con il posizionamento del concio centrale e la relativa saldatura alle due parti già costruite.

Si procede infine con la rimozione del terreno di rinterro e del sistema di palancole, riportando così la sezione d’alveo alla sua configurazione originaria.

1.5 - Caratterizzazione geotecnica del sottosuolo.

La natura geologica e le caratteristiche fisico-meccaniche del terreno sono desunte attraverso indagini geotecniche effettuate in diversi punti significativi del sito in oggetto.

Riferendoci in particolare alle adiacenze delle antenne, le indagini hanno evidenziato proprietà meccaniche che sono in accordo con le caratteristiche tipiche di un terreno alluvionale nei pressi della foce di un corso d'acqua. I risultati ottenuti consentono infatti di definire il terreno in esame come terreno di natura incoerente a grana media, caratterizzato da:

 angolo di attrito interno:

 costante di sottofondo alla Winkler:  prova penetrometrica standard:

che si estende per una profondità di circa 18 m prima di raggiungere un substrato roccioso.

Ai fini del dimensionamento dei pali di fondazione (trivellati), si sono assunte le seguenti proprietà:

 angolo di attrito interno del terreno successivamente al disturbo causato dalla trivellazione:

 coefficiente di spinta passiva:

In accordo con le disposizioni normative per il peso del terreno si è

adottato il valore .  k_fondaz 30° kwink 2.10 kgf cm3  N_SPT  35 ' _{k_fondaz} _{ k_fondaz}3°  27.00 °  tan













1.6 - Normative di riferimento.

La progettazione dell'opera è conforme alle normative attualmente vigenti.

La norma di riferimento per la valutazione delle azioni e della sicurezza è Il D.M. 14-01-2008 "Nuove norme tecniche per le costruzioni", nel seguito della relazione richiamato anche come "NTC08" e, genericamente, come "Norma".

In aggiunta a tale dettato normativo, in particolare laddove le NTC08 rimandano esplicitamente a norme o testi di comprovata affidabilità, si è fatto riferimento anche alle seguenti normative:

 Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 - "Istruzioni per l’ applicazione delle 'Nuove norme tecniche per le costruzioni' di cui al D.M. 14 gennaio 2008".

 D.M. 14 settembre 2005 "Norme tecniche per le costruzioni".

 UNI EN 1991-1-1:2004 (Eurocodice 1 - Parte 1.5 “ Azioni sulle strutture - Azioni termiche” ).

 UNI EN 1992-1-1:2005 (Eurocodice 2 - Parte 1.1 “ Regole generali e regole per gli edifici” ).

 UNI EN 1993-1-1:2005 (Eurocodice 3 - Parte 1.1 “ Regole generali e regole per gli edifici” ).

 UNI EN 1993-1-8:2005 (Eurocodice 3 - Parte 1.8 “ Progettazione dei collegamenti” ).

 UNI EN 1993-2:1997 (Eurocodice 3 - Parte 2 “ Ponti in acciaio” ).  D.M. 09-01-1996 - “ Norme tecniche per il calcolo, l'esecuzione ed il

collaudo delle strutture in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture metalliche” .

 D.M. 05-11-2001 - “ Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade” .

 D.M. 21-06-2004 n.2367 - “ Istruzioni tecniche per la progettazione, l’ omologazione e l’ impiego dei dispositivi di ritenuta nelle costruzioni stradali” .

 UNI EN 1317-4:2003 - “ Barriere di sicurezza stradali - Classi di prestazione, criteri di accettazione per la prova d'urto e metodi di prova per terminali e transizioni delle barriere di sicurezza” .

 UNI CEI ISO 1000:2004 - “ Unità di misura SI e raccomandazioni per l'uso dei loro multipli e di alcune altre unità” .

 UNI EN ISO 3766:2005 - “ Disegni di costruzione - Rappresentazione semplificata delle armature del calcestruzzo” .

1.7 - Unità di misura e convenzioni adottate.

Le diverse grandezze fisiche sono espresse nelle unità di misure del S.I. seguendo in proposito le indicazioni fornite dalla norma UNI CEI ISO 1000:2004:

 Lunghezze: mm, cm, m (a seconda dell’ ordine di grandezza dei valori considerati).

 Superfici: mm2, cm2, m2 (a seconda dell’ ordine di grandezza dei valori considerati).

 Volumi: mm3, cm3, m3 (a seconda dell’ ordine di grandezza dei valori considerati).

 Velocità: m/s.  Masse: kg

 Accelerazioni: m/s2.  Forze: kN.

 Resistenze dei materiali e tensioni: N/mm2.  Pesi specifici dei materiali: kN/m3.

 Densità dei materiali: kg/m3.

Per definire la posizione dei diversi elementi strutturali sia nella realtà che nei modelli di calcolo, si assume il seguente Sistema di Riferimento Globale (abbreviato anche come S.d.R. Globale):

 Origine O: localizzata in corrispondenza della spalla lato Nord (La Spezia) (di seguito indicata come “ spalla di sinistra” ), nel punto di sommità del cassone metallico.

 Asse X: diretto lungo la direzione longitudinale del ponte, dalla spalla Nord verso la spalla Sud.

 Asse Y: diretto in senso ortogonale al ponte, orientato da Ovest verso Est ovvero dal lato foce verso monte.

 Asse Z: diretto verticalmente, orientato nel verso dal basso verso l'alto.

La numerazione degli stralli, identica per ciascuna antenna e ciascun piano di strallatura, è identificata attraverso un numero progressivo da 1 a 10, dove 1 rappresenta lo strallo in corrispondenza di una spalla, 10 quello di estremità lato mezzeria.

1.8 - Software impiegato.

La modellazione della struttura è stata effettuata avvalendosi del software di calcolo SAP2000 Advanced v. 12.0.0 della Computers & Structures, Inc..

Per le verifiche delle sezioni in C.A. e C.A.P. in regime di pressoflessione è stato utilmente impiegato il software VCASLU (v. 7.2 - 10 gennaio 2009) del Prof. Piero Gelfi, al quale va un sentito ringraziamento per il lavoro svolto.

Per la rimanenti verifiche sono stati messi a punto fogli di calcolo in formato Mathcad ed Excel. A questo proposito si ringrazia il Dott. Ing. Simone Caffè per il materiale liberamente messo a disposizione, che è stato di aiuto per la redazione degli allegati.

La valutazione dell’azione sismica è stata effettuata con l’ausilio del programma Spettri-NTC v1.0.3.