Il ponte strallato di Albes

8/18/2019 Il ponte strallato di Albes

1/11

29

Il ponte strallato di Albes

The Albes cable stayed

bridge

Un ponte strallato metallico a pilone unico e campate forte-

mente dissimmetriche consente di superare il fiume Isarco

senza pile in alveo, risolvendo forti condizionamenti di com-

patibilità geometrica, ambientale ed idraulica. Anche le mo-

dalità di montaggio e varo, inconsuete per un ponte strallato,

sono state progettate con l’intento di rendere minimo l’impat-

to delle attrezzature provvisorie con l’ambiente circostante.

A single pylon metal cable stayed bridge with highly asymmet-

ric spans provides a route across the River Isarco without the

need for piers inserted in the river bed, while at the same time

overcoming problems of geometric compatibility and environ-

mental and hydraulic restrictions. The assembly and launch

methods, which are unusual for a cable stayed bridge, have also

been designed to reduce the impact of the temporary structures

on the surrounding environment to the minimum.

Massimiliano Lazzari, Roberto RicciMaccarini, Mario Organte, Ennio Picco

Il progetto per il miglioramento dell’accesso viario alla zona indu-

striale di Bressanone Sud e alla frazione di Albes provenendo dalla

SS nr. 12 e dal casello Bressanone sud dell’Autostrada A22-E45 del

Brennero prevede due opere significative, necessarie per il supera-

mento sia della linea ferroviaria del Brennero che del fiume Isarco,

che in quel tratto sono contigui (Fig. 1).

Si tratta di un viadotto stradale a struttura mista acciaio – calce-

struzzo di 19 campate, per una lunghezza complessiva di 650 m,comprendente anche la campata sopra la ferrovia, e soprattutto di

un ponte strallato che consente ad un ramo di svincolo stradale

verso Albes il superamento del fiume Isarco. Tale ponte corre pa-

rallelo al ponte ferroviario attuale, realizzato mediante tre campate

ferroviarie a travatura reticolare della luce di circa 32 m ciascuna,

con pile in alveo.

Durante l’iter di messa a punto e di approvazione del progetto, re-

lativamente alla scelta della tipologia del nuovo ponte sull’Isarco,

è stata eseguita una indagine idraulica sperimentale per valutare

gli effetti che ulteriori pile in alveo avrebbero comportato sul regi-

me idraulico dell’Isarco stesso, in considerazione della preesistenza

delle altre pile. I risultati hanno indicato come preferibile una so-

luzione senza ulteriori pile entro l’alveo, che in quella zona è largo

circa 70m; la conseguente grande luce dell’impalcato, assieme alla

necessità di avere un impalcato di ingombro verticale ridotto per

rispettare da una parte il franco idraulico sul fiume e dall’altra le

quote stradali imposte dalla morfologia viaria circostante, hanno

indirizzato la scelta progettuale verso un ponte strallato a luci dis-

simmetriche (Fig. 2).

Fig. 1 - Ponte strallato di Albes completato


2/11

1CM2008STRUZIONIMETALLICHE 30

Fig. 2 - Planimetria generale della zona

Fig. 3 - Ponte strallato di Albes: prospetto laterale e pianta della strut


3/11

31

Fig. 4 - Sezione corrente dell’impalcato

Fig. 5 - Sezione in corrispondenza dei traversi

Fig. 6 - Particolare dell’ancoraggio degli stralli al concio terminale, e del concio alla fondazione

1. LE STRUTTURE METALLICHE

La lunghezza complessiva del ponte stral-

lato di Albes è di circa 110 m; la campata

principale ha lunghezza di circa 80 m, men-

tre la campata laterale è prossima ai 30 m

(fig. 3). L’antenna ha altezza complessiva di

40m, misurata dalla cerniera di base.

Il ponte è integralmente costituito di ac-

ciaio Fe 510 autoprotettivo tipo Corten,

con bulloni AR classe 10.9; per ragioni emi-

nentemente estetiche, le strutture dell’an-

tenna e le velette laterali sono state anche

verniciate.

L’impalcato, alto 1600 mm e largo 9000mm, è caratterizzato da una struttura a

“cassone aperto”, con anime di spessore 12

-14 mm, piattabande inferiori di spessore

80 mm unite da una fitta controventatu-

ra calcolata per “chiudere” torsionalmente

la sezione, e lastra ortotropa superiore di

spessore 12 mm. La lastra ortrotropa, pre-

ferita ad una più tradizionale soluzione asoletta in c.a. per ovvie ragioni di legge-

rezza, è ottenuta con canalette trapezoi-

dali di spessore 8 mm poste ad interasse

di 300 mm (Fig. 4). Il cassone è diaframma-

to con telai posti ad interasse di circa 3.0

m con lo scopo di fornire una sufficiente

resistenza alla perdita di forma (Fig. 5). Le

giunzioni sono tutte bullonate ad attrito.Il sistema di trasmissione delle forze fra

stralli ed impalcato è un dettaglio strut-

turale di particolare delicatezza; ad esso

infatti si richiede di riportare alla struttura

principale del ponte (cassone) le forze sugli

stralli, generalmente di forte entità (in que-

sto caso fino a 2000 kN) inclinate in manie-


4/11


Fig. 7 - Particolare del modello numerico del concio di ancoraggio di uno strallo singolo e del sistemadi ancoraggio di spalla

Fig. 8: Sezione trasversale di una colo

dell’antenna, e modello numerico persimulazione di buckling locale (imbozzamen

Fig. 9 - Sezione del fusto dell’antenna, visione 3D della testa dell’antenna e disegno delle piastrecostituenti la testa di strallatura

Fig. 10 - Base delle colonne dell’antenna appoggio a cerniera sferica da 10000 kN

Fig. 11 - Assemblaggio dei conci 1, 2 e 3 dell’avambecco. Si evidenzia la curvatura dell’avambecco

introdotta in fase di montaggio

ra generica rispetto all’asse longitudina

fortemente eccentriche rispetto alle an

(flessione trasversale).

Con l’obiettivo di semplificare sia lo sc

ma resistente sia la costruzione del no

di attacco, si è scelto di riportare le az

di ciascuno strallo a due traversi verti

consecutivi, attraverso una robusta tr

di bordo. La componente orizzontale dforza è ripresa dalla lamiera di impalcato

calmente adeguatamente rinforzata, m

tre quella verticale, ripartita fra i due tra

si in funzione della posizione geomet

dello strallo, genera una flessione e ta

sui traversi stessi; sulle parti di struttura

appartengono contemporaneamente


5/11

33

Fig. 12 - Schemi delle fasi di varo


6/11


traverso e alla sezione principale corrente,

lo stato tensionale pluriassiale è facilmen-

te combinabile. Particolare complessità sia

progettuale che esecutiva era rappresenta-

ta dal concio terminale sul quale si anco-

rano a breve distanza i tre stralli di riva, e

che a sua volta è connesso alla fondazione

mediante due robuste cerniere a perno,poste in corrispondenza delle anime (Fig.

6), fortemente sollecitate a trazione. Per

l’analisi, sono stati modellati con elementi

shell interi tratti di impalcato significativa-

mente lunghi nell’intorno di un attacco;

all’estremità di tali tratti, le condizioni al

contorno erano costituite alle sollecitazioni

individuate sul modello globale, condizio-

ne per condizione (Fig. 7).

L’antenna, che ha la classica forma ad A, è

costituita da due colonne rettilinee incli-

nate a sezione triangolare cava con angoli

stondati, irrigidita trasversalmente da dia-

frammi posti ogni 2,9 m e dotati di pas-

so d’uomo per il montaggio. La rinuncia

degli irrigidimenti verticali di complicata

esecuzione è il frutto di ripetute analisi

numeriche di buckling sia lineare che non

lineare, che hanno consentito di ottimiz-

zare lo spessore in funzione dell’interasse

dei diaframmi. (Fig. 8). I fusti convergono

in sommità sull’elemento di testata, su cui

si innestano gli stralli. Tale testata è proget-

tata come un graticcio di lame entro i cui

riquadri si ancorano le testate dei 12 stralli

(Fig. 9); particolare complessità, essenzial-

mente di tipo geometrico, riveste la con-

nessione con la sezione triangolare delle

colonne.

Alla base, il vincolo è fornito da un appog-

gio da ponte da 10000 kN a cerniera sferica

a concavità verso il basso, particolarmente

adatto ad assorbire anche elevate forze

orizzontali. La contemporanea dotazio-ne di appositi allargamenti che possono

ospitare dei martinetti di sollevamento

per l’ispezione e la manutenzione (Fig. 10)

rende l’appoggio totalmente sostituibile in

caso di necessità.

Gli stralli sono 12, tutti composti da 55 tre-

foli Ø 0,6’ di tipo super (Atrefolo

= 150mm2), e

Fig. 13 - Fase di varo 3. Visione laterale del ponte e del primo concio dell’avambecco collegall’impalcato , visione dalla base della pila10 di arrivo

Fig. 14 - Fase di varo 3. Appoggio su rulliera in corrispondenza della pila provvisoria

Fig. 15 - Fase di varo 3. Conci 3 - 4 - 5 e appoggio su spalla

sono in acciaio ad alta resistenza (tensione

minima garantita di rottura f ptk

> 1770 MPa)

esternamente rivestiti da una guaina in PE.

Gli stralli sono disposti ad arpa nel lato di

riva, e a ventaglio nel lato di sospensione.

Il sistema di vincolo alle azioni orizzon

li prevede un punto fisso sulla spalla

campata di riva, per mezzo delle cern

re precedentemente descritte, e appo

scorrevoli longitudinalmente sul trave


7/11

35

di antenna e sulla pila di arrivo.

Il peso complessivo del ponte è di 560 ton,

suddivise in 460 ton per l‘impalcato con

incidenza di 450 daN/mq e in 100 ton per

l’antenna ed il relativo traverso.

Fig. 16 - Fase di varo 4: massimo sbalzo con avambecco parziale

Fig. 17 - Fase di varo 5: sollevamento conci 2 e 3 dell’avambecco

Fig. 18 - Fase di varo 5. Appoggio in pila 10 della testata dell’avambecco e collegamento tra il primo esecondo concio dell’avambecco

Fig. 19 - Fase di varo 5. Vista laterale dell’impalcato con l’avambecco con l’evidente stato deformativo

2. IL VARO

La costruzione dell’impalcato del ponte

strallato sul fiume Isarco si è svolto in tre

fasi principali successive:

• montaggio e varo dell’impalcato. L’impal-

cato, assemblato in corrispondenza della

spalla sud, è stato spinto mediante argano

fino ad una pila provvisoria, posta in corri-

spondenza dell’antenna, e successivamen-

te, con l’ausilio di un “avambecco”, è stato

spinto fino alla pila di arrivo;

• montaggio dell’antenna. L’antenna, suddi-

visa in conci, è stata montata stabilizzandoi vari conci con stralli temporanei fissati al-

l’impalcato;

• montaggio degli stalli e tesatura degli stessi.

La successione e la tesatura degli stralli è

stata sviluppata in modo da riportare l’im-

palcato nella configurazione statica previ-

sta da progetto.

Di seguito si riportano maggiori dettagli di

ciascuna fase principale.

2.1. IL VARO DELL’IMPALCATO

Le procedure di varo dell’impalcato sono

state sviluppate considerando i seguenti

condizionamenti:

• le modeste caratteristiche di resistenza e

l’elevata deformabilità dell’impalcato, la cui

sezione resistente è progettata per l’eser-

cizio con appoggi intermedi forniti dagli

stralli, che non consentivano il superamen-

to di forti luci a sbalzo;

• la necessità di superare una luce di circa

78 m senza l’utilizzo di pile intermedie per

l’impossibilità di occupare, sia pure tempo-

raneamente, l’alveo del fiume.

Per il varo, è stato adoperato un “avam-

becco” ad anima piena di circa 38 m a due

travi parallele, connesse da controventa-

tura, suddiviso in tre conci e assemblato

con una significativa monta verso l’alto per

compensare la deformazione dell’impalca-

to sulla luce di varo (Fig. 11).

L’assemblaggio diretto dell’intero avam-

becco (≈

650 kN) con l’impalcato prima delvaro avrebbe comportato una limitazione

del massimo sbraccio possibile, tale da im-

pedire il raggiungimento della pila di arrivo

(Pila 10). Si è dunque proceduto suddivi-

dendo le operative di avanzamento in tre

momenti fondamentali:

• nella prima fase l’impalcato viene spinto


8/11


Fig. 20 - Fase di varo 5. Prima forma di instabilità

della sezione per effetto della reazione verticaledella rulliera e del momento flettente

Fig. 21 - Fase di varo 6. Dopo la rimozione dellazavorra e il sollevamento del concio della spalla

si ha l’appoggio dell’avambecco in pila Fig. 22 - Fasi operative del Montaggio dell’antenna

a sbalzo con il primo concio dell’avambec-

co collegato. Durante questa fase l’impal-

cato, appesantito al minimo dalla presen-

za dell’avambecco (peso del primo concio

pari a circa 215 kN), viene spinto fino al

massimo sbalzo possibile consentito dalla

resistenza della sezione di impalcato, pari

a circa 55 m dalla pila provvisoria posta in

corrispondenza dell’antenna;

• nella seconda fase il secondo ed il terzo

concio dell’avambecco (peso complessivodi circa 475 kN) vengono montati appog-

giando una estremità alla pila di arrivo (pila

10) mentre l’altra estremità viene collegata

a cerniera con il primo concio dell’avam-

becco;

• infine, una volta reso continuo l’avam-

becco bloccando la cerniera fra il primo e

il secondo concio dell’avambecco, si com-

pletano le operazioni di spinta e varo del-

l’impalcato.

Si descrivono le fasi operative più in detta-

glio, con l’ausilio degli schemi di Fig. 12:

fase 1: montaggio della pila provvisoria,

dell’argano di tiro e delle rulliere per l’avan-

zamento; montaggio dei conci 1, 2, 3 e 4

del ponte e montaggio del concio 1 del-

l’avambecco;

fase 2: avanzamento della travata di circa20m;

fase 3: montaggio del concio 5 e 6 del pon-

te, e posa in coda di una zavorra di 550 kN.

Le Fig. 13, Fig. 14 e Fig. 15 mostrano alcune

immagini dell’impalcato e del primo con-

cio dell’avambecco movimentato durante

questa fase di varo, nonché delle attrezza-

ture (rulliera in corrispondenza della

provvisoria e ritegno laterale corrisp

dente);

fase 4: ulteriore avanzamento della trav

di 16.40 m Fig. 16;

fase 5: montaggio del 2 e 3 concio dell’av

becco con giunzione a cerniera sul con

1 e con appoggio in pila 10 per l’estrem

anteriore; le Fig. 17, Fig. 18 e Fig. 19 do

mentano alcune situazioni di tale fase.

In questa configurazione, in corrispdenza della pila provvisoria, sono st

raggiunte le massime reazioni vincolari

massimo valore di momento flettente.

resa necessaria, quindi, una attenta veri

del comportamento dell’anima del cas

ne nei confronti dell’instabilità per effe

del momento flettente e della reazio


9/11

37

vincolare trasmessa dalle slitte. Si sono svi-

luppate due analisi mediante modelli localiagli elementi finiti:

• verifica della stabilità dell’anima per effet-

to del momento flettente basandosi sulla

CNR 10011 senza la presenza delle rulliere

(solo flessione); tale verifica copre peraltro

le sole zone prossime a quella di appoggio,

e quindi ha una validità parziale

Fig. 23 - Montaggio del secondo concio dell’antenna

Fig. 24 - Montaggio del terzo concio dell’antenna

Fig. 25 - Montaggio della testa dell’antenna

• analisi agli elementi finiti dell’instabilità

dell’anima per effetto della reazione vinco-lare e del momento flettente.

Per valutare l’importanza relativa dei due

contributi instabilizzanti (compressione

longitudinale per effetto del momento

flettente, e compressione trasversale per

effetto della reazione locale della rulliera),

si sono condotte dapprima delle analisi se-

parate; la Fig. 20 mostra i modi di instabilità

per tali effetti, mettendo in conto la pre-

senza di irrigidimenti aggiuntivi localizzati

previsti proprio per questa fase, e i relativi

coefficienti di sicurezza (rispettivamente

3,30 e 5,79). Combinando i due effetti, il

coefficiente di sicurezza scende a 2,5, rite-

nuto sufficiente per una situazione provvi-

soria in condizioni di carico controllato.

Fase 6: rimozione della zavorra da 550 kN,

sollevamento del ponte dalla spalla sud e

presa in carico nella pila 10. In tal modo

(Fig. 21), il ponte e l’avambecco appoggia-

no solamente in corrispondenza della pila

provvisoria e della pila di arrivo, in condizio-

ni isostatiche;

fase finale: le fasi conclusive del varo del-

l’impalcato sono costituite da una succes-

sione di spinte e rimozione dei conci del-

l’avambecco, con il montaggio dell’ultimo

segmento di impalcato e l’abbassamento

nella configurazione finale.

2.2. IL MONTAGGIO DELL’ANTENNA ELA TESATURA DEGLI STRALLI

Prima del montaggio degli stralli, l’antenna

ha uno schema statico labile, essendo carat-

terizzata da cerniere alla base e da appoggi

scorrevoli tra impalcato e antenna. Con la

presenza degli stralli il sistema di sospen-

sione antenna – stralli diventa equilibrato e


10/11


Fig. 26 - Montaggio delle guaine e dei trefoli per gli stralli 3 e 4

Fig. 27 - Montaggio delle guaine e dei trefoli per gli stralli 2 e 5

capace di trasferire i carichi e sovraccarichi

a terra. Per garantire la stabilità dell’anten-

na durante il montaggio dei singoli conci diantenna fino alla tesatura della prima cop-

pia di stralli si sono utilizzate 4 funi provvi-

sorie (2 di funi di riva S2 e 2 di campata S3)

la cui efficacia era garantita da un leggero

stato di pretensione sufficiente a mantener-

le sempre tese In particolare, le funi di lato

campata sostenevano l’antenna inclinata

mentre le altre funi erano disposte a presi-

dio per eventuali squilibri non previsti. Lo

schema di Fig. 22 mostra le fasi principalidel montaggio della antenna, ulteriormen-

te illustrate dalle Fig. 23, Fig. 24 e Fig. 25.

Una volta montata l’antenna si sono tesati

gli stralli 3 e 4 ad un valore tale da garantire

da soli la stabilizzazione dell’antenna stessa

così che si è potuto procedere alla rimozio-

ne delle funi temporanee S3 e S4 di riva e

campata. Le vere e proprie operazioni d

satura degli stralli sono 3 e prevedono

ritesatura degli stralli 3 e 4 e una succestesatura delle coppie di tralli 2 – 5 e 1

(vedi Fig. 26 e Fig. 27). Per tenere conto d

successione delle diverse configurazion

tesatura si è impiegata una matrice di s

sibilità, riportata nella Tab. 1. Si sono qu

creati diversi modelli numerici che cons

rano attivi o meno i diversi stralli e valut


11/11

39

l’effetto di un tiro unitario sugli altri stralli.

La matrice di sensibilità viene impiegata

per lo studio dei tiri teorici da introdurre

in ogni strallo; mediante tale tabella, che

considera le diverse configurazioni di tesa-

tura, è possibile valutare i tiri reali alla fine

di ogni fase e alla fine dell’intera attività di

tesatura (Tab. 2).

L’analisi degli effetti delle varie fasi di tesa-

tura ha condotto anche all’individuazione,

effettuata con diversi valori del modulo

elastico “apparente” degli stralli, degli spo-

stamenti teorici per alcuni punti significativi

della struttura (abbassamenti per i punti di

attacco degli stralli, spostamento orizzonta-

le per la sommità dell’antenna); nella tabel-

la 3 è riprodotta una sequenza attesa per ledeformazioni citate. La tabella ha fornito agli

operatori uno strumento di controllo del-

la risposta “reale” del ponte a sollecitazioni

note, dato che il tiro degli stralli è effettuato

con precisione, e di valutazione sperimen-

tale, risultata nell’ambito dei valori teorici,

della rigidezza assiale degli stralli.

DATI DI PROGE TTO

Committente:

Provincia Autonoma di Bolzano - Ripartizio-

ne 10 - Infrastrutture

Progetto generale e strutturale:

3M Engineering srl - Ingg. Danilo Mora e Ro-berto Ricci Maccarini; Ing. Massimiliano Laz-

zari

Direzione Lavori:

3M Engineering srl - Ingg. Danilo Mora

e Roberto Ricci Maccarini;

Impresa generale:

Wipptalerbau, Bolzano

Strutture metalliche:

Cimolai SpA

Progetto costruttivo e studio del

montaggio e varo:

U.T. Cimolai (ing. Ennio Picco),

S.I.St. (ing. Mario Organte, con la

collaborazione dell’ing. Massimiliano

Lazzari)

1

Fase 3

2

Fase 2

3

Fase 1

4

Fase 1

5

Fase 2

6

Fase 3

S e n s i b

i l i t à s

t r a l l o 1 Fase 3 1.000 0 0 0 0 0.439

2 Fase 2 -0.490 1.000 0 0 0.358 0.262

3 Fase 1 -0.276 -0.835 1.000 0.849 0.173 0.066

4 Fase 1 -0.087 -0.027 1.179 1.000 -0.754 -0.035

5 Fase 2 0.029 0.213 0 0 1.000 -0.427

6 Fase 3 0.270 0 0 0 0 1.000

Tesatura unitaria strallo

Tab. 1 - Coefficienti di sensibilità delle tesature

Stralli Fase 1 ritesatura 3 e

4 [daN]

Fase 2 tesatura 2 e 5

[daN]

Fase 3 tesatura 1 e 6

[daN]

1 0 0 145000

2 0 130000 125000

3 184000 146000 130000

4 229000 115000 101000

5 0 166000 110000

6 0 0 160000

Tab. 2 - Trazione introdotta negli stralli

49

I strallo

48

II strallo

51

III strallo

24

antenna

Dz [m] Dz [m] Dz [m] Dx [m]

Fase 1A 1 -0.195 -0.329 -0.236 0.157

Fase 1B 2 -0.188 -0.321 -0.231 0.109

Fase 1C 3 -0.166 -0.293 -0.215 0.064

Fase 1D 4 -0.167 -0.294 -0.215 0.064

Fase 1E 5 -0.170 -0.296 -0.217 0.075

Fase 1E+3+4 6 0.048 -0.020 -0.054 -0.114

Fase 1E+3+4+2+5 7 0.110 0.148 0.070 -0.144

Fase 1E+3+4+2+5+1+6 8 0.114 0.179 0.124 -0.142

Fase 1E+3+4+2+5+1+6+PERM 9 0.091 0.133 0.084 -0.130

assoluto

Tab. 3: sequenza degli spostamenti assoluti in direzione verticale (δZ) per i punti di attacco deglistralli e in direzione orizzontale (δX) per il punto di sommità dell’antenna. Sono considerate le fasi

preparatorie (da 1A a 1E), le singole fasi di tiro (1E + ΣXi) e la sovrapposizione del carico permanente

delle finiture.

Dr. ing. Massimiliano Lazzari ,

Dipartimento di Costruzioni e Trasporti,

Facoltà di Ingegneria, Università di Padova

Dr. ing. Roberto Ricci Maccarini ,Studio 3M Engineering, Bressanone (BZ)

Dr. ing. Mario Organte ,

Studio Ingegneria strutturale

Organte-Bortot, Padova

Dr. ing. Ennio Picco ,

Ufficio tecnico Cimolai SpA,

Pordenone

Documents

Il ponte strallato di Albes