Progetto e realizzazione della nuova banchina in acciaio del Porto di Piombino (LI)

Come sarà il nuovo Porto di Piombino

Dal 2012 il Porto di Piombino sta procedendo con la realizzazione degli ampliamenti stabiliti nel masterplan, un progetto su larga scala per lo sviluppo industriale, logistico e portuale. Previsto per il 2020, il considerevole sviluppo infrastrutturale dell'area portuale includerà nuovi muri di banchina e le necessarie connessioni ferroviarie e stradali. A completamento dell’opera saranno disponibili fino a tre chilometri e mezzo di banchine e circa 800.000 m² di area portuale, oltre a quelli attualmente esistenti.

Il masterplan del porto comprende la costruzione di una nuova darsena con un molo orientale di 350 m di lunghezza e 50 m di larghezza ed il dragaggio del bacino a 20 m sotto il livello medio del mare.

I documenti di gara originali della banchina orientale prevedevano una soluzione a parete combinata di tubi, dove gli elementi primari erano costituiti da pali a sezione tubolare in qualità di acciaio S420 MH, lunghi 38 m, diametro 2060 mm, con uno spessore variabile da 26 a 32 mm. Nello spazio intermedio fra i pali erano dapprima previste palancole accoppiate (doppia palancola) in acciaio S430 GP di lunghezza 29 m, sezione a Z, modulo elastico di 3870 cm³.

La parete combinata era prevista a -0,50 m sotto il livello del mare con tiranti in acciaio di diametro 120 mm, uno per palo, di ancoraggio ad una trave in cemento armato posizionata in prossimità del frangiflutti sul lato mare della piattaforma della banchina. La distanza tra la parete principale e la trave di ancoraggio era di circa 38 m.

Pianta della banchina

Per offrire una soluzione più economica ed una consegna più rapida, il fornitore, in collaborazione con l’impresa, ha proposto un progetto alternativo utilizzando tubi saldati a spirale con spessore della parete costante di 26 mm (rinforzato localmente dove necessario), un livello di ancoraggio più elevato ed un sistema intermedio di palancole più economico.

La soluzione alternativa ha pertanto impiegato pali a sezione tubolare in acciaio, diametro sempre di 2060 mm, rinforzati con due piastre di rinforzo interne in acciaio (600 x 26 mm), sagomate per adattarsi alla curvatura del tubo e saldate sia parallelamente sia perpendicolarmente all'asse longitudinale del profilo tubolare. Le piastre sono state posizionate nelle zone più sollecitate: 90° dai giunti di accoppiamento pali-palancole (gargami), da una quota di -5,5 m fino a -25 m sotto il livello del mare.

Per il sistema di palancole è stata scelta la tipologia AZ 28-700, sempre accoppiate, qualità di acciaio S430 GP e modulo elastico di 3865 cm³.

La posizione effettiva del tirante di ancoraggio è stata portata da -0,5 m a +0,5 m sopra il livello dell'acqua, al di fuori dei consueti movimenti di marea, al fine di ridurre gli effetti corrosivi. L'innalzamento del livello di ancoraggio ha visto una diversa distribuzione delle forze agenti, causando un modesto aumento delle sollecitazioni sul tubo ad una quota leggermente superiore e riducendo al contempo le forze di ancoraggio.

Questa riduzione delle forze agenti sul tirante ha consentito di estendere la sua vita di servizio mantenendo il suo diametro di 120 mm. Le sollecitazioni più elevate nei pali, tuttavia, sono state neutralizzate dal posizionamento delle piastre di rinforzo all'interno.

La vita nominale minima di progetto per una banchina è di 100 anni, senza considerare le misure aggiuntive attuate che hanno permesso di estendere la durata di vita utile fino a 300 anni. Nello specifico:

• La verifica tensionale effettuata assumendo una perdita di spessore dovuto alla corrosione dopo 100 anni;
• Rivestimento dei primi 7 metri superiori della parete combinata;
• Protezione catodica del sistema di ancoraggio, della parete combinata e del rinforzo in calcestruzzo;
• Riempimento dei tubi di acciaio con calcestruzzo e jet grouting, che aiuta anche ad evitare l’effetto di ovalizzazione dei pali evitando di doverne incrementare l'inerzia.

 Sulla base delle condizioni del terreno, costituito da uno strato superiore di sabbia limosa mediamente addensata (φ = 30 ÷ 34 °) fino a -30 m sotto il livello del mare ed uno strato inferiore di argilla sabbiosa (cu = 110 ÷150 kPa) fino a -50 m sotto il livello del mare, per l'installazione si è optato per la vibro-infissione a frequenza normale.

Inoltre il fornitore degli elementi in acciaio ha realizzato un sistema ad hoc per il posizionamento e l’infissione dei 111 pali. Costituito da un telaio con rulli, l’intelaiatura viene progettata solitamente in funzione della dimensione e del passo dei pali, per garantirne la perfetta verticalità e orientamento durante l’infissione in modo da poter ottenere una posa agevole delle palancole.

Il progetto del porto di Piombino mostra ampiamente i vantaggi ottenuti dalla stretta collaborazione fra i servizi tecnici dei fornitori di prodotti in acciaio, i progettisti e l’impresa, grazie alla quale è stato possibile realizzare una soluzione più semplice ed economica rispetto a quella prevista nei documenti di gara. A titolo di esempio, le modifiche tecniche hanno comportato un'esecuzione dei lavori più semplice ed un risparmio in peso di acciaio del 20%.