Analisi di vulnerabilità sismica del viadotto Mondalavia

Gli studi di cui al presente articolo si riferiscono all’analisi di vulnerabilità sismica svolta nell’ambito delle attività di collaudo statico delle opere di rifacimento dell’impalcato della carreggiata Nord, in direzione Torino, del viadotto Mondalavia, facente parte dell’Autostrada A6, Torino-Savona, tratto Fossano-Mondovì di proprietà della ATS S.p.a..
I lavori oggetto di collaudo sono stati quelli di realizzazione di un nuovo impalcato metallico sovrastato da una soletta in calcestruzzo gettato in opera, con demolizione completa dell’impalcato esistente, risultato in stato di avanzato degrado a seguito delle avanzate indagini diagnostiche svolte dalla Committenza. Nell’ambito dei lavori sono stati eseguiti particolari interventi di miglioramento sismico del viadotto, tramite la modifica del suo schema statico originario e l’introduzione di vincoli dissipativi e smorzatori.
Data la particolarità del nuovo sistema di trasmissione delle forze sismiche definito a progetto e tenuto conto dell’importanza dell’opera, in fase di collaudo si è eseguita una valutazione di confronto delle ipotesi di calcolo del progettista e di validazione delle analisi non lineari svolte in fase di progettazione, mediante esecuzione di un’analisi dinamica non lineare time history implementata su di un modello ad elementi finiti completo delle strutture di impalcato e delle sottostanti pile di appoggio, considerate con la loro effettiva altezza. 

INTRODUZIONE

Il viadotto Mondalavia, carreggiata Nord, è totalmente rettilineo ed ha una lunghezza totale di 1076 m, con pendenza costante del 3%, in discesa provenendo da Savona, in direzione Torino.
La costruzione del viadotto risale al 1964.
Il viadotto esistente è costituito da n. 48 pile, con interasse di 22.00 m, per un totale di 49 campate.
Originariamente esso presentava uno schema statico in semplice appoggio su appositi pulvini realizzati in corrispondenza di ciascuna pila.
L’impalcato di una singola campata esistente era di tipo a graticcio, costituito da undici travi longitudinali prefabbricate precompresse a fili aderenti, con cinque trasversi in c.a. gettati in opera. Il graticcio si completava con una soletta superiore in cemento armato gettata in opera. Le travi prefabbricate poggiavano sui pulvini, tramite i traversi di testata, con interposizione di fogli di neoprene.
Le pile, costruite in cemento armato, hanno altezze variabili, fino ad un massimo di 28 m, e presentano fusti cavi con sezione rettangolare tricellulare.
Le fondazioni sono del tipo diretto, con plinti in calcestruzzo a pianta rettangolare ed altezza variabile.

Constatato l’avanzato stato di degrado che interessava l’intero impalcato si è resa necessaria la demolizione e sostituzione dello stesso con uno progettato appositamente, realizzato a schema statico di trave continua con lunghezza totale pari a quella complessiva del viadotto, con introduzione di un particolare sistema di vincoli e l’impiego di dispositivi di dissipazione antisismica che ha determinato un generale intervento di miglioramento sismico dell’intero viadotto, consentendo il mantenimento delle strutture esistenti delle pile e delle fondazioni.

Questo intervento di miglioramento sismico del viadotto è stato svolto secondo il progetto redatto dall’Ing. Maurizio MELE, mca s.r.l., ROMA.

Il nuovo impalcato poggia quindi sulle 48 pile e sulle due spalle di estremità ed è caratterizzato, come si è detto, nella configurazione raggiunta con gli interventi di cui al progetto, da schema statico di trave continua su più appoggi. La sezione trasversale del nuovo impalcato è costituita da 3 travi principali a doppio T in acciaio e da traversi ad anima piena posti ad interasse variabile.

L’impalcato è completato da una soletta superiore in c.a. gettata su predalles in c.a. con spessore complessivo di 25 cm. La sede stradale è costituita da una carreggiata larga 10.50 m fiancheggiata da due cordoli laterali sui quali sono ancorate le protezioni laterali costituite da guard-rail del tipo H4 bordo-ponte. La carreggiata stradale di progetto prevede due corsie di marcia da 350 cm, una corsia di emergenza da 275 cm ed una banchina laterale da 75 cm. Gli appoggi delle due travi di bordo sulle pile sono di tipo mobile multidirezionale, quello della trave centrale è un dispositivo antisismico dissipatore con mobilità unidirezionale in senso longitudinale.

Figura 3: Vista di uno dei dispositivi dissipatori posti in corrispondenza delle pile.

Su una sola spalla (lato Torino) sono installati n° 6 dissipatori sismici viscoelastici, che trasmettono l’azione sismica longitudinale (dissipata) ad una platea di contrasto fondata su n°9 pali trivellati del diametro di 150 cm, alla quale è demandato l’assorbimento della quota residua dell’azione sismica longitudinale, a seguito della dissipazione operata dagli stessi dispositivi. Tali dispositivi costituiscono dei vincoli fissi per le azioni statiche mentre permettono un certo scorrimento per le azioni dinamiche da dissipare.

Figura 4: Vista dei dissipatori viscoelastici posizionati in corrispondenza della spalla lato Torino

L’azione sismica trasversale viene contrastata da ciascuna delle pile, con dissipazione operata dall’apparecchio d’appoggio posto in corrispondenza delle travi centrali di impalcato, costituito da un isolatore con comportamento visco elastico.
Le pile, costruite in c.a. vengono mantenute dal viadotto preesistente, non necessitando di interventi di adeguamento sismico grazie all’introduzione del nuovo schema statico ed alla dissipazione effettuata, dai nuovi vincoli introdotti, sulle azioni sismiche derivanti dalle masse di impalcato.
La realizzazione del nuovo impalcato è stata preceduta, come si è detto, dalla demolizione controllata dell’impalcato esistente in c.a.p., dalla demolizione delle porzioni di sommità delle pile e dalla realizzazione di una nuova testa-pila tramite la posa in opera di idonee travi pulvino in cemento armato prefabbricato, con sovrastante getto in opera dal quale spiccano i baggioli di ancoraggio dei nuovi apparecchi di appoggio.

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