“Sesta Porta” di Pisa: un’applicazione del calcestruzzo alleggerito con argilla espansa Leca

Strutture solide e leggere per la “Sesta Porta” di Pisa

Solide ma leggere: sono le basi su cui poggia il nuovo complesso multifunzionale “Sesta Porta” di Pisa, opera situata in un’area sismica geologicamente difficile e che ha perciò posto notevoli problemi in fase di scelta della tipologia di fondazioni da adottare. Problemi risolti grazie alla soluzione per i solai a “piastra galleggiante”, realizzata in calcestruzzo alleggerito con argilla espansa Leca.

Grazie a caratteristiche meccaniche sempre più simili a quelle dei calcestruzzi tradizionali, l’utilizzo dei calcestruzzi leggeri per fini anche strutturali è attualmente consolidato, come dimostrano le numerose realizzazioni, anche di notevole complessità, in Italia e nel mondo, così come anche l’attenzione ad essi riservata dai codici normativi nazionali e internazionali più avanzati in materia di progettazione strutturale (tra cui anche le “nostre” NTC). Il progetto “Sesta Porta”, attualmente in fase di completamento nella città di Pisa, rappresenta un esempio particolarmente efficace di questa tipologia di applicazioni, progetto per il quale Laterlite ha fornito un importante contribuito operando in stretta collaborazione con gli altri partner coinvolti: lo studio Grifa & Cuccatto Associati di Torino, incaricato del progetto strutturale, l’impresa CLC di Livorno, esecutrice dei lavori, e Unical S.p.A., a cui è spettata la fornitura dei calcestruzzi.

Il progetto
Allo scopo di riqualificare la zone presso la stazione ferroviaria colpita dai bombardamenti del 1944 e successivamente ricostruita in modo frettoloso, nella città di Pisa è stato varato un progetto denominato “Sesta Porta”, commissionato dalla società Sviluppo Pisa S.r.l. e realizzato dal team di progettazione guidato dallo Studio Valle Progettazioni di Roma (capogruppo) con Studio Amati Architetti di Roma, Grifa & Cuccatto Associati di Torino, il Geol. Riccardo Giaccari e l’Ing. Gino Bechi entrambi di Pisa. I lavori sono stati affidati alla Cooperativa Lavoratori per le Costruzioni di Livorno.
L’area, che prende il nome dall’antica porta di San Gillio riemersa dagli scavi per il vicino parcheggio sotterraneo, è destinata a costituire una nuova via d’accesso alla città, attraverso cui entreranno i viaggiatori provenienti dall’aeroporto, dalla stazione ferroviaria e dal vicino porto di Livorno; qui sarà organizzato lo scambio intermodale fra mezzi di trasporto, con un grande piazzale per i mezzi pubblici, un parcheggio e un accesso diretto alla stazione. L’edificio polifunzionale ospiterà uffici pubblici e spazi commerciali, e costituirà uno snodo infrastrutturale strategico, non solo per la città, ma anche per la provincia.
La struttura, concepita in un’architettura moderna ed essenziale, è realizzata con grande attenzione al risparmio energetico e alla riduzione dell’impatto ambientale. L’edificio, in particolare, è caratterizzato da un primo corpo a due piani fuori terra ed un corpo di forma rettangolare a volumetria variabile, con una corte interna pedonale e commerciale; il volume è definito da quattro parallelepipedi che crescono di un piano rispetto all’altro secondo una spirale in senso orario, variando da volumi a due a cinque piani fuori terra. I corpi presentano una struttura di pilastri di acciaio “setti di taglio” (shear wall), blocchi scale/ascensori in calcestruzzo armato sismo-resistente e sono costituiti in senso orizzontale da solai a fungo bidirezionali.

Le problematiche geotecniche
Le peculiarità morfologiche del sottosuolo pisano, ricco di sabbia e argilla, sono ben conosciute dai costruttori sin dall’antichità (la Torre di Pisa ne è l’esempio più evidente). Per il progetto “Sesta Porta”, lo Studio Valle Progettazioni di Roma ha quindi tenuto in considerazione la realtà locale, e in particolare la limitata capacità portante del terreno e le deformazioni cui esso va soggetto a seguito dell’applicazione di carichi.
La scelta della fondazioni è stata in un primo tempo orientata verso una soluzione di tipo galleggiante compensata, con una fase preliminare di scavo da realizzare con il supporto di un sistema di monitoraggio all’interno di un palancolato perimetrale; tuttavia l’evoluzione degli spostamenti orizzontali del palancolato nella fase di scavo, con valori significativi in sommità e conseguenti cedimenti verticali non accettabili lungo il perimetro dello stesso, ha evidenziato la necessità di rinunciare alla soluzione inizialmente adottata e optare piuttosto per un sistema di fondazione galleggiante con controllo dei cedimenti, limitando la profondità di scavo. Inoltre, le deformazioni rilevate fino a 28 m al di sotto del piano di campagna, indice di carenza di equilibrio globale nella fase di scavo, e gli aspetti derivanti dall’attrito negativo a cui i pali di fondazione sarebbero andati soggetti, hanno suggerito di scartare l’adozione delle più costose fondazioni indirette e di confermare la scelta di una fondazione galleggiante.

La soluzione
L’Ing. Egisto Grifa, dello studio Grifa & Cuccatto Associati di Torino, incaricato del progetto strutturale, ha a questo punto operato in stretta collaborazione con il Servizio Ricerca e Sviluppo di Unical e Laterlite per verificare la fattibilità di un progetto che prevedesse l’utilizzo di calcestruzzi alleggeriti con argilla espansa Leca, materiale giudicato di caratteristiche meccaniche compatibili con i vincoli strutturali. Una scelta che, considerata la struttura articolata dell’edificio, si è rivelata corretta per la sua capacità di rispondere adeguatamente ai problemi di portanza del terreno e in generale di sicurezza sismica. Per lo studio dei cedimenti in condizioni di esercizio è stata eseguita una procedura ad hoc per superare i limiti dei modelli classici (metodo edometrico e modello alla Winkler) che ha permesso di simulare al meglio la situazione reale, sia in termini di diversa distribuzione dei carichi, sia in termini di effettiva rigidezza propria del sistema. Tale procedura ha consentito di valutare l’opportunità di utilizzo di calcestruzzo alleggerito con argilla espansa Leca al posto del calcestruzzo con inerti convenzionali, grazie al confronto grafico dei valori di cedimento edometrico ottenuti nei due scenari. Il mix design alleggerito con argilla espansa si è dimostrato il migliore compromesso tra esigenze progettuali e fattibilità operativa, evidenziando classi di resistenza a compressione LC 30/33 (strutture orizzontali) e LC 35/38 (elevazioni), un modulo elastico secante di circa 25 GPa, un ritiro standard tra 7 e 28 giorni di circa 300 microstrain e di circa 500 microstrain tra 7 e 365 giorni.

I vantaggi dell’alleggerito
In questa specifica applicazione, l’adozione del calcestruzzo alleggerito con argilla espansa Leca quale materiale strutturale ha generato un beneficio in termini di riduzione di pressione agente a fondo scavo di circa il 18%. In più, il calcestruzzo leggero come materiale strutturale fornisce al progettista di opere in zona sismica come quella in oggetto l’indubbio vantaggio della riduzione della massa. Poiché le azioni sismiche di origine inerziale generano azioni di taglio e flessione in funzione della massa partecipata della sovrastruttura, una sovrastruttura di massa minore produrrà quindi una minore domanda di azioni sulle strutture portanti giungendo quindi ad una maggiore ottimizzazione. In aggiunta, la riduzione di azione assiale e momento flettente risultante nelle opere di fondazione può comportare un significativo risparmio nel costo delle fondazioni. Nel cantiere “Sesta Porta”, in particolare, sono stati consegnati circa 9.600 metri cubi di calcestruzzo leggero, posto in opera per esigenze logistiche anche con autopompe.

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