Due “major steel bridges” costruiti da Cimolai SpA in Perù: lo strallato di Nanay e quello ad arco di La Joya

Il contesto di sviluppo della costruzione di due ponti in acciaio

Negli ultimi anni, il Perù ha registrato uno sviluppo economico significativo, con una crescita media del PIL del 5% circa annuo dal 1999 al 2018.

Durante questo periodo, il Paese è emerso come una delle realtà più stabili dell'America Latina, diventando la sesta economia della regione, grazie anche all’esportazione di materie prime. Questo sviluppo è stato accompagnato da una crescente domanda di infrastrutture, tra le quali la Cimolai S.p.A. ha realizzato due ponti in acciaio di luce considerevole, ma con caratteristiche molto diverse fra loro, utilizzando un ampio spettro di tecniche e soluzioni ingegneristiche di montaggio e costruzione, che meritano di essere raccontate.

Il ponte Nanay

Studi preparatori del montaggio del ponte strallato di Nanay

Nel nord del Perù, la Cimolai S.p.A. ha realizzato il nuovo ponte strallato sul fiume Nanay, in carpenteria metallica con soletta in calcestruzzo, situato nei pressi della città di Iquitos.

Il ponte, che collega la periferia della città alla profonda selva amazzonica, in una zona fino a pochi anni fa raggiungibile solo mediante imbarcazioni fluviali, è composto da una campata centrale di 241.5 m e due campate laterali da 91.5 m ciascuna, per un totale di 424.5 m.

Il ponte è sostenuto da due piloni in calcestruzzo, alti 76 m, dai cui lati frontale e posteriore spiccano undici stralli per lato, per un totale di 88 stralli di sospensione dell’impalcato.

Con riferimento al progetto, alcune richieste riguardavano la stabilità aeroelastica nel transitorio, posto che la sezione originale, a classica doppia trave con soletta superiore, era stata affusolata alle estremità nella campata centrale proprio perché la prova in galleria del vento aveva dato esito negativo.

Poiché la galleria aveva eseguito una sola prova per il transitorio, per di più con massa e rigidezza che comprendevano la presenza della soletta ad ogni concio aggiunto nell’avanzamento a sbalzo, la Cimolai ha dovuto verificare la configurazione di montaggio mediante inserimento delle risultanze della CFD sezionale, eseguita da specialisti interni su OPENFOAM.

Sull’onda di tali calcoli, sono stati inoltre richiesti il dimensionamento e il progetto delle saldature a resistenza e a fatica, calcolo che, specie quest’ultimo, in relazione allo spettro di vento e dato l’enorme peso computazionale, si è reso possibile solo grazie ai post processori Straus7 sviluppati da specialisti, internamente da Cimolai S.p.A.

Il progetto del transitorio del ponte Nanay

Dopo il montaggio della campata posteriore, effettuato su torri provvisorie con gru cingolate, i conci della campata centrale, trasportati su barge, sono stati sollevati a sbalzo dal fiume mediante un derrick motorizzato su vie di corsa, con relativo rigging mosso da argani.

Il derrick, dovendo gravare a sbalzo sulle sezioni del ponte che non si voleva rinforzare per vari motivi – primo tra tutti una nuova approvazione del progetto - doveva dall’altra, avere diverse funzioni, con conseguenti attrezzature e relativi organi di comando/controllo, dall’inevitabile peso portato.

In questa fase, si è provveduto a confrontare costantemente le deformate del transitorio con i dati che fluivano, durante la notte, dal cantiere, e a correggere, laddove necessario, il tiro nominale dei cavi per rispettare la progressiva teorica della deformata. Quest’ultima, una volta chiusa la sezione, gettata la soletta e completati gli arredi, doveva convergere per soddisfare le tolleranze di norma (EN 1090-2 secondo proposta di Cimolai). Si noti che il modello di calcolo non solo includeva, com’è ovvio, la rigidezza dei piloni in calcestruzzo armato finemente modellato, ma anche quella delle fondazioni profonde, mutuate dal progetto originale e ulteriormente discusse e validate da specialisti indipendenti italiani.

La modellistica di calcolo del transitorio

Mediante il software Straus7 è stato eseguito il modello FEM globale con elementi beam, utilizzando la tecnica degli stages, che ha permesso modellare efficacemente il transitorio e di verificare tutte le fasi di avanzamento della costruzione in acciaio, la congruenza del concio finale, dalla tesatura dei cavi, alle fasi di getto e collaudo, sotto i carichi previsti dall’Eurocodice EN1991-1-6.

Attraverso queste dettagliate analisi non lineari per geometria, è stato possibile avere il pieno controllo delle evolute delle sollecitazioni e delle deformazioni per ogni stage.

Inoltre, numerose verifiche di dettagli costruttivi sono state condotte su modelli locali realizzati con elementi plate, con sollecitazioni estratte del modello globale, grazie alla tecnica del sub modeling. In questa fase, l’estrazione delle forze nodali mediante il potente modulo API di Straus7, ha alimentato i post-processori.

Il progetto del Derrick

Il Derrick, che ha ottenuto una doppia certificazione, europea e nordamericana, è una macchina speciale (poiché non si trova a catalogo ma deve essere specificatamente progettata per un dato progetto) la cui funzione primaria è quella di sollevare e posizionare il nuovo concio.

Tuttavia, il derrick permette, mediante un articolato set di passerelle fisse e mobili, bilancini, centraline, martinetti e argani, anche il controllo dell’allineamento per i diversi g.d.l. e la bullonatura aerea del concio, l’installazione e la tesatura dei cavi, il ritiro delle vie di corsa e al loro posto la posa finale delle predalles prefabbricate. Tutte queste operazioni vengono effettuate mediante una motorizzazione elettromeccanica direttamente integrata nel mezzo, agendo in sicurezza su passerelle al riparo di parapetti di norma e senza l’utilizzo di personale rocciatore.

Chiusura del concio centrale, getto della soletta e collaudo

Di particolare rilievo mediatico è stato l’inserimento dell’ultimo concio, con le bandiere italiana e peruviana affiancate a simboleggiare l’impegno e la collaborazione tra i tecnici e gli operai di entrambi i Paesi. Al di là del folklore e della soddisfazione per una milestone così importante, l’accoppiamento è risultato preciso perché controllato mediante la tesatura degli stralli da entrambi i lati e non ha richiesto particolari procedure.

L'articolo continua con la descrizione del progetto e costruzione del ponte ad arco La Joya.

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