Adeguamento sismico di un cavalcavia autostradale: analisi per fasi e vantaggi di un approccio BIM

Progetto di riqualifica e adeguamento sismico di un cavalcavia sopra la A21

Nel presente articolo viene presentato un complesso intervento di riqualifica ed adeguamento di un sovrappasso autostradale esistente, con strutture d’impalcato a sezione composta acciaio - calcestruzzo, risalente agli anni ’60 del secolo scorso. Successivamente ad un grave danno causato da un veicolo fuori sagoma, il ponte ha recuperato la sua piena funzionalità e resistenza ed è stato adeguato ai livelli di sicurezza richiesti dalla normativa vigente, sia per quanto attiene alle azioni sismiche, che a quelle dovute ai carichi accidentali da traffico. Per quanto riguarda la progettazione strutturale, viene illustrata in modo particolare l’analisi per fasi eseguita, con ricostruzione della “construction stage” che ha interessato l’opera d’arte, dal momento della sua iniziale realizzazione, con lo sviluppo della resistenza delle sezioni composte acciaio calcestruzzo dell’impalcato, fino ai giorni nostri, con presa in conto della viscosità del calcestruzzo e della sua evoluzione nel tempo e con studio degli effetti sulle strutture esistenti delle operazioni di demolizione e successiva ricostruzione della campata centrale. Per quanto riguarda l’approccio generale alla progettazione, viene illustrata la metodologia BIM tridimensionale (Building Information Modelling), che è stata implementata a partire dalle attività di rilievo iniziali dell’esistente, fino all’analisi strutturale (utilizzando l’interoperabilità BIM dei software di calcolo e di disegno impiegati) ed all’estrazione dei disegni costruttivi d’officina della carpenteria metallica, come valida e moderna alternativa agli approcci standard usuali con utilizzo di modellazione CAD bidimensionale.

Le scelte progettuali

Gli interventi eseguiti, in particolare, hanno riguardato la riparazione e la riqualifica con adeguamento sismico di un Cavalcavia sito in Provincia di Torino e sovrappassante l’autostrada A21 Torino – Alessandria – Piacenza, in concessione alla società SATAP S.p.A.

La progettazione generale degli interventi è stata svolta dall’Ing. Giovanni Pasqualato, di Sineco S.p.A. e la progettazione specialistica delle opere in carpenteria metallica dall’Ing. Paolo Ruggieri di Enarch s.r.l.

Ad inizio dell’anno 2016, nell’ambito delle attività ispettive periodiche eseguite dal Concessionario Autostradale, è stato riscontrato un danneggiamento alle carpenterie metalliche della travata centrale del sovrappasso, generato dall’urto di un automezzo fuori sagoma in corrispondenza delle tre travi metalliche di impalcato con interessamento del coprigiunto inferiore della giunzione bullonata della travata centrale di tipo “Gerber”.

Tale situazione impose la chiusura del cavalcavia al traffico degli automezzi.

Le successive valutazioni circa le condizioni statiche della travata centrale interessata dal danneggiamento di cui sopra e dai fenomeni di instabilità ad esso conseguenti, portarono ad individuare la necessità di demolizione e completa sostituzione della stessa travata centrale ormai staticamente compromessa e non più recuperabile.

La scelta progettuale, che ha portato allo sviluppo degli interventi qui descritti, è consistita quindi nella sostituzione della campata centrale danneggiata e nell’adeguamento statico e sismico delle strutture rimanenti esistenti ai sensi delle allora vigenti Norme Tecniche delle Costruzioni di cui al DM 14/01/08, mediante la riqualifica ed il rinforzo delle stesse.

Gli interventi previsti per il sovrappasso in oggetto sono quindi stati principalmente i seguenti (figura 1):

• rinforzo della fondazione della pila nord caratterizzata dalla presenza dell’appoggio fisso di impalcato con scarico delle forze orizzontali;
• rinforzo delle pile;
• sostituzione campata centrale con nuovo impalcato in carpenteria metallica e soletta collaborante in calcestruzzo alleggerito al fine di ridurre i pesi strutturali;
• rinforzo dell’impalcato e delle carpenterie metalliche delle campate di riva;
• sostituzione degli apparecchi di appoggio;
• interventi di riqualifica sotto impalcato;
• pavimentazione e nuovi giunti di dilatazione.

Gli interventi progettati ed eseguiti hanno permesso quindi di riportare l’opera alla sua funzionalità dopo il danneggiamento, adeguando, rispetto alla situazione originaria, le strutture alle normative vigenti, sia per quanto attiene alle azioni sismiche che ai carichi stradali di prima categoria, senza modificare le larghezze complessive della piattaforma stradale.

La progettazione è avvenuta con l’approccio BIM (Building Information Modeling), sia per il rilievo delle strutture esistenti con rilievo “laser scan”, con particolare riferimento alle travi danneggiate e deformate, che per il calcolo ed il disegno d’officina della nuova travata metallica, per il quale è stata sfruttata l’interoperabilità BIM tra il software strutturale MIDAS GEN ed il software di disegno della carpenteria metallica, con modellazione di tipo tridimensionale BIM parametrica, TEKLA STRUCTURES.

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Si ringrazia il CTA (Collegio dei Tecnici dell'Acciaio) per la gentile collaborazione.

Articolo tratto da COSTRUZIONI METALLICHE lug-ago2018

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