Progettazione di opere d’arte
nell’ambito dei grandi interventi infrastrutturali
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
 Concept
 Progetto
1956
GREEN-FIELD
 Realizzazione
2013
 Esercizio/manutenzione
 Upgrading/retrofitting
 Dismantling
BROWN-FIELD

Ponti e viadotti
tot. 1849 attraversamenti
3,064 opere
385 km sviluppo lineare
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
1
INTRODUZIONE
2
Progettazione di opere d’arte maggiori in linea
3
2.1
Intervento «green field»:
A1 - «Variante di Valico»
2.2
Intervento «brown field»:
A14 - «Adriatica» - Ampliamento alla III corsia
Opere d’arte d’attraversamento
3.1
Opere per viabilità interferite
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
1000
800
600
400
200
Reno
Lama di setta
tot. length (m)
1200
Vado
Campolungo
Quercia
Rio Elle
Casino
Rioveggio
Pian di Setta
Lagaro
Sparvo
Molino di Setta
Badia Nuova
Setta I
Setta II
Casaglia South
Bollone
Navale South
Fiumucello South
Aglio
Lora
Sieve
bridge lengths
0
•Opere maggiori di linea (ponti/viadotti)
•Sviluppo complessivo in viadotto:
•Lunghezza complessiva
•Larghezza piano viabile
•Luce massima campata
•Altezza massima dal suolo
22
Tot. 10.6 km
100 => 1150 m
11.50 => 18.60 m
148 m
90 m
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
OBIETTIVI
• Economicità
• Affidabilità strutturale
• Durabilità
• Inserimento nel territorio
CONSTRAINTS
SOLUZIONI PROGETTUALI
• Morfologia del territorio complessa
• Condizioni Geotecniche difficili
• Sismicità
• Accessibilità dei luoghi limitata
•Sincronizzazione Time schedule
lavorazioni viadotto/galleria
• Campate di luce medio-elevata (da 60 m a 150 m)
• Schema iperstatico di trave continua
• Adozione di fondazioni profonde (pozzi)
• Utilizzo di dispositivi sismici o schemi statici speciali
• Adozione di tecniche di varo speciali
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
Impalcati per luci medie 60 => 120 m
Highlights
• Deck in struttura composta acciaio-cls
• Cassone equivalente, (bracing orizzontale)
• Rapporto medio luce/altezza ≅ 1/22
• Giunzioni principali saldate P.P.
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
Tipologie di sostegno per luci medie 60 => 120 m
PILE
SPALLE
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
Fondazioni – tutte le opere
Sottofondazione a pozzo armato / debolmente armato
1
2
3
4
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
Sistemi di varo – luci medie
vantaggi:
estrema sicurezza nelle operazioni
velocità di assemblaggio/varo
assenza interferenze con il suolo
viadotto Casaglia: Lvaro > 600 m
Varo frontale incrementale (spinta)
limiti:
geometria tracciato
lunghezza complessiva opera
necessaria attrezzatura specifica
viadotto Navale: Lcamp. > 120 m
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
Sistemi di varo – luci medie
vantaggi:
metodologia semplice
limitate attrezzature specifiche
Varo con autogru «classico»
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
limiti:
peso dei conci
accessibilità al suolo
realizzazione unioni in quota
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
Luci alte 130 => 150 m
Highlights
• Deck a cassone unicellulare, gettato in opera
• Larghezza soletta 15.50 => 21 m
• Post tensione longitudinale – trasversale – verticale
• Utilizzo sistematico di calcestruzzo autocompattante (s.c.c.)
• Sistema di varo concepito assieme alla struttura
VIADOTTO AGLIO
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
PONTE SUL RENO
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
68
45
90
45
68
Reno river
90
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
135
90
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
Sistema di varo – frontale a spinta
Highlights
• Varo incrementale di conci da 45 m
•Lunghezza totale di varo 574 m
•Peso complessivo impalcato varato 190000 kN
•Spinta massima di varo 13000 kN
•Produzione a regime: 1 concio (45m)/10gg
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
Pile speciali
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
Sistema di varo “balanced cantilever”
Highlights
• Varo bilanciato di conci da 3.4 => 4.5 m
•Luce libera cantilever 74 m
•Produzione a regime: 1 coppia di conci/settimana
Vallata incisa e pendii instabili
Terreno scadente
Area poco accessibile
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
Viadotto aglio
90 m
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
Protezione sismica
Criteri guida:
Bologna
•Riferimento progettazione su ENV1998 (1994)
•Pericolosità sismica definita da specifico studio (S.G.I. ’98),
•Aderente a nuova mappa pericolosità 2003
Firenze
Obbiettivo:
•Garanzia di piena operatività dell’opera anche a seguito di
evento catastrofico.
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
Protezione sismica ponti di luce medio alta
Shock trasmitter
Shock transmitter
 Pile alte e regolari
 Opere lunghezza elevata
 Molti sostegni
 Modifica dello schema di
vincolo durante l’evento
Isolatore elastomerico
Friction pendulum
 Pile basse / irregolari
 Opere lunghezza non elevata
 Isolamento + dissipazione
Dissipatore visco-elastico
Dissipatore elasto-plastico
 Opere lunghezza media (*)
 Dissipazione
(*) A seconda della tipologia può essere
necessario il ricentraggio della struttura
e/o la sostituzione delle apparecchiature a
seguito dell’evento.
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Green Field - AUTOSTRADA A1 - VARIANTE DI VALICO
Protezione sismica ponti di grande luce
 Basata essenzialmente sulle risorse intrinseche dello schema statico
 Coadiuvata da apparecchiature speciali (STU)
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Brown Field - AUTOSTRADA A14 - Adriatica
Obiettivi:
 Ampliamento alla terza corsia RN Nord - Ancona
Riqualificazione tracciato ed elementi marginali
Adeguamento ai nuovi criteri normativi (nuovi modelli di
carico)
Adeguamento sismico (O.P.C.M. 3274/2003)
Caratteristiche delle opere:
Opere risalenti agli anni ’60
Schema statico a trave in semplice appoggio, Lmax < 35m
 Deck a grigliato di travi e traversi, in c.a.p./c.a.
Pile a telaio
Fondazioni su pali di piccolo diametro
Principali vincoli/criticità:
Assenza di qualsiasi accorgimento inerente la resistenza sismica
Deficit generalizzato fondazioni e strutture si spalla
Necessità di operare con minime ripercussioni sull’esercizio
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
20
Brown Field - AUTOSTRADA A14 - Adriatica
Upgrading e retrofitting di opere esistenti
Analisi storico-critica dello stato di fatto
 Elaborati progettuali originali
 Esame libretto di manutenzione dell’opera
 Studio degli interventi di rinforzo
Analisi e verifiche di sicurezza
 Esercizio (U.L.S.)
 Fase sismica
analisi push over
analisi statica non lineare
Identificazione deficit strutturali
 Crisi elementi impalcato/sottostrutture
sotto carichi d’esercizio (U.L.S.)
Perdita d’appoggio (Sisma)
Crisi elementi duttili/fragili (Sisma)
Criteri (strategie) di
intervento
Individuazione interventi tipologici
incremento duttilità
incremento resistenza
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Brown Field - AUTOSTRADA A14 - Adriatica
Progettazione ampliamento - impalcato
Ampliamento dell’impalcato
Travate metalliche in acciaio Autoprotetto
Coppelle prefabbricate in c.a./lastra nervata
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Brown Field - AUTOSTRADA A14 - Adriatica
Progettazione ampliamento - impalcato
Inghisaggio armature nella soletta esistente
Collegamento a livello della soletta
Completamento dell’armatura di soletta
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Brown Field - AUTOSTRADA A14 - Adriatica
Progettazione ampliamento - pile
Chiodature di collegamento
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Ampliamento delle pile
Brown Field - AUTOSTRADA A14 - Adriatica
Adeguamento Sismico – sistema di vincolo
Inserimento di stoppers longitudinali e trasversali (tutte le opere)
Vista in pianta
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Brown Field - AUTOSTRADA A14 - Adriatica
Adeguamento Sismico – miglioramento duttilità
fasciatura con tessuto in fibre di carbonio (CFRP)
Ovalizzazione della sezione
mediante un getto in
calcestruzzo non armato
•Opere con forte irregolarità
• Detailing insufficiente
Fasciatura con
tessuto in CFRP
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Brown Field - AUTOSTRADA A14 - Adriatica
Adeguamento Sismico – adeguamento fondazioni
Incremento capacità del sistema
Riduzione controllata della resistenza del fusto
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Brown Field - AUTOSTRADA A14 - Adriatica
Adeguamento Sismico – adeguamento spalle
• Spalle a gravità
• Spalle non armate
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
GREEN FIELD / BROWN FIELD – Viabilità Interferite
Stato dell’arte
MONOCAMPATA
Schema isostatico in semplice appoggio sulle spalle
 Sfruttamento non ottimale e disuniforme delle sezioni
A DUE CAMPATE
Schema 2 campate trave
 Migliore sfruttamento delle sezioni (trave continua)
 Presenza della pila in spartitraffico – problemi sicurezza utenza
A TRE CAMPATE
Schema a 3 campate
• Maggiore onere indotto dalla presenza delle campate di riva
• Necessario accurato bilanciamento campate di riva, nello schema iperstatico
• Schema isostatico meno efficiente (presenza di giunti e articolazioni)
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
GREEN FIELD / BROWN FIELD – Viabilità Interferite
30
Temi chiave per lo sviluppo soluzioni ottimizzate
• individuazione di soluzioni strandardizzate in funzione di :
•luce di scalvalco (3 / 4 corsie)
•soluzioni modulari, basate su impalcati in
•ampiezza viabilità intereferente
struttura composta acciaio calcestruzzo
• minimizzazione interferenze con l’esercizio
•varo da effettuarsi in una sola chiusura notturna
•getto soletta da effettuarsi in chiusura limitata
• alta efficienza
•fase d’esercizio
•fase sismica
•Peso e dimensioni assieme metallico contenuto,
per ragioni di movimentazione
•Adozione di lastre metalliche con funzione di
cassero, per il getto della soletta
•Studio di schemi statici alternativi
• durabilità/manutenibiltà
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
GREEN FIELD / BROWN FIELD – Viabilità Interferite
• Arrangiamento campate
• Luci
=>
=>
31
singola campata / 3 campate
38 m / 45.50 m per scavalco di 3+3 / 4+4 corsie
Single span
Three span
Type
L1
[m]
L2
[m]
1
38.0
-
2
45.5
-
3
38.0 19.0
4
45.5 23.0
End/inner span ratio : 0.5 => 0.7
• Deck in struttura composta acciaio/calcestruzzo
• Grigliato bitrave
• Grigliato 4 travi, con bracings orizzontali (doppio cassone)
per ampiezze soletta fino a 5.40 m
per ampiezze 9 m => 13.5 m
A [m]
H [m]
B [m]
C [m]
N.
beams
5.4
1.3
3
1.2
2
9.0
1.5/1.7
5.7
1.65
4 (*)
12.0
1.6/1.8
3.0
1.50
4 (*)
13.5
1.6/1.8
3.4
1.65
4 (*)
(*) Double box
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
GREEN FIELD / BROWN FIELD – Viabilità Interferite
Ponti a schema integrale
Granular
backfill
Deck-Abutment
connection
Bridge
deck
Transition
slab
Caratteristiche, pregi e difetti
Abutment walls
Comportamento a
telaio
Migliore sfruttamento delle sezioni e dei
materiali
Migliore performance in fase sismica
Strutture di spalla più leggere
Pile walls
Foundation soil
Assenza di giunti
ed appoggi
Vantaggi economici e maggiore durabilità
Migliore comfort per l’utenza
Decreasing of bending moment
in central zone of deck
Forte interazione
terreno-struttura
Maggiore complessità (analisi non lineare)
Possibili problemi fessurazione manto
Integrazione
impalcato - spalla
Detailing complesso (zona di connessione)
Flexible
abutment-pile
wall
Better exploitation of
end zones
Integral
6.45 %
48.51
%
45.04
%
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Traditional
4.38 %
Deck
38.3 %
Abutments
57.3%
Accesssories
Deck
Abutments
Accesssories
GREEN FIELD / BROWN FIELD – Viabilità Interferite
CV SVINCOLO DI GATTEO RUBICONE (A14)
50.0
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
GREEN FIELD / BROWN FIELD – Viabilità Interferite
CV SVINCOLO DI GATTEO RUBICONE (A14)
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
GREEN FIELD / BROWN FIELD – Viabilità Interferite
CV SVINCOLO DI GATTEO RUBICONE (A14)
Completamento dell’armatura della zona di
nodo tra impalcato e spalla
Completamento dell’armatura di soletta
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
GREEN FIELD / BROWN FIELD – Viabilità Interferite
CAVALCAVIA DELLO SVINCOLO DI GATTEO (A14)
PIANO DI MONITORAGGIO
Barre estensimetriche sulle
flange delle travi
Barre estensimetriche sulle
flange delle travi
Mira riflettente per
distanziometro
Distanziometro laser
Celle di
pressione
Celle di
pressione
Temperature gauge
Estensimetro
sub-orizzontale
ad aste
Barre estensimetriche sulle
flange delle travi
Inclinometro
Temperature gauge
Inclinometro
Barre estensimetriche
Estensimetro sub-orizzontale ad asta
Misuratori di
deformazione
Inclinometro
Misuratore di rotazione
Distanziometro laser
Misuratore di distanza
Celle di pressione
Temperature gauge
Misuratore di pressione
Misuratore di temperatura
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Estensimetro
sub-orizzontale
ad aste
GREEN FIELD / BROWN FIELD – Viabilità Interferite
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli
Grazie per l’attenzione!
Ing. Lucio Ferretti Torricelli
Ing. Alessandra Marchiondelli