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Analisi del degrado e del recupero di un cavalcavia sulla S.S. 7bis

Il ripristino da parte di ANAS del cavalcavia al km 35+100 in comune di Acerra

La S.S. 7bis “di Terra di Lavoro” collega il litorale tirrenico con Avellino attraversando l’entroterra napoletano e riveste un ruolo cruciale nella viabilità dell’intera provincia, caratterizzata da volumi di traffico veicolare e pesante decisamente importanti. Nell’ambito del regolare controllo e manutenzione delle opere strutturali di propria competenza, il Compartimento ANAS di Napoli ha individuato la necessità di ripristinare il cavalcavia al km 35+100 in comune di Acerra (NA), intervento che rientra nel Decreto Legge n° 133 del 12 Settembre 2014 detto “Sblocca Italia”.

La S.S. 7bis sovrappassa Via Mercadante in comune di Acerra con due impalcati accostati, costituiti da travi prefabbricate precompresse in semplice appoggio lunghe 22,30 m. Ciascun impalcato ha una larghezza di 11,80 m ed è formato da quattro travi a cassone alte 1,01 m disposte a interasse di 3,34 m; la soletta collaborante ha spessore di 0,25 m e pendenza trasversale 2% realizzata traslando verticalmente l’appoggio delle travi. Le travi appoggiano sulle spalle, che si richiudono con muri d’ala laterali che portano la lunghezza complessiva dell’opera a 29,93~30,00 m.

Queste ultime, già oggetto di precedenti interventi di riparazione, manifestano una deformabilità eccessiva, mentre l’integrità dell’impalcato è compromessa anche a livello di soletta, direttamente attraversata dalle acque della piattaforma stradale, che percolano sulle pareti delle travi precompresse. Le deformazioni indotte dal traffico sovrastante accentuano i fenomeni di fatica delle travi, che già presentano evidenti fessurazioni innescate in un contesto di insufficiente ricoprimento delle armature. Le spalle, protette dal rivestimento, non sembrano invece affette da problemi particolari. Le fondazioni non sono però conosciute nel dettaglio e il progetto dell’opera (realizzata da Ente terzo e passata in consegna ad ANAS in epoche non recenti) non è reperibile; le indagini svolte non hanno permesso di definire numero, diametro, interasse e lunghezza dei pali. Una serie di fattori negativi concomitanti quali l’impossibilità di verificare la compatibilità delle fondazioni esistenti con i carichi indotti dall’azione sismica prevista dal DM 14.01.2008, l’eccessiva deformabilità dell’impalcato e la gravità del quadro fessurativo, porta a escludere un intervento di restauro conservativo e consiglia il rifacimento dell’intera opera di scavalco.

  • Un dettaglio del cavalcavia particolarmente ammalorato da venute d’acqua
    Un dettaglio del cavalcavia particolarmente ammalorato da venute d’acqua
    Un dettaglio del cavalcavia particolarmente ammalorato da venute d’acqua
  • La sezione trasversale dell’impalcato esistente
    La sezione trasversale dell’impalcato esistente
    La sezione trasversale dell’impalcato esistente
  • Il prospetto laterale del sovrappasso
    Il prospetto laterale del sovrappasso
    Il prospetto laterale del sovrappasso
  • La percolazione delle acque meteoriche attraverso la soletta
    La percolazione delle acque meteoriche attraverso la soletta
    La percolazione delle acque meteoriche attraverso la soletta
  • La sezione elettro-tomografica trasversale
    La sezione elettro-tomografica trasversale
    La sezione elettro-tomografica trasversale
  • La sezione trasversale del nuovo impalcato: la A-A in scala 1:100
    La sezione trasversale del nuovo impalcato: la A-A in scala 1:100
    La sezione trasversale del nuovo impalcato: la A-A in scala 1:100
  • La sezione trasversale del nuovo impalcato: la B-B in scala 1:100
    La sezione trasversale del nuovo impalcato: la B-B in scala 1:100
    La sezione trasversale del nuovo impalcato: la B-B in scala 1:100
  • La sezione in corrispondenza del traverso
    La sezione in corrispondenza del traverso
    La sezione in corrispondenza del traverso
  • Particolari della soletta prefabbricata
    Particolari della soletta prefabbricata
    Particolari della soletta prefabbricata
  • Il modello di calcolo a elementi finiti
    Il modello di calcolo a elementi finiti
    Il modello di calcolo a elementi finiti
  • Il modulo di reazione orizzontale Kh [KN/m3]
    Il modulo di reazione orizzontale Kh [kN/m3]
    Il modulo di reazione orizzontale Kh [kN/m3]

L’importanza della S.S. 7bis e i volumi di traffico che la caratterizzano impongono di ridurre al minimo le limitazioni al traffico dovute all’esecuzione dei lavori; il progetto, redatto dal pool specialistico dell’ANAS SpA. Compartimento della Viabilità per la Campania, è stato studiato nell’ottica di realizzare un’opera durevole e sicura, i cui cantieri abbiano la durata minore possibile e il minimo impatto sull’intero contesto viabilistico. La nuova struttura è isolata sismicamente con dispositivi elastomerici circolari aventi diametro 400 mm, costituiti da dieci dischi in gomma durezza Shore A75 (dura) di spessore 10 mm, separati da nove lamiere in acciaio S235 spesse 3 mm; le piastre interne inferiore e superiore sono spesse 20 mm e permettono il collegamento con quelle esterne 450x450x25 mm. Gli isolatori sono caratterizzati da un legame costitutivo non lineare; essendo tuttavia nel caso specifico verificate le ipotesi indicate al § 7.10.5.2 del DM 14.01.2008, il sistema di isolamento è stato modellato come lineare equivalente. I dispositivi sono descritti nel modello ad elementi finiti con molle elastiche aventi rigidezza secante Kx = Ky = GA/h = 1.760 kN/m e Kz = 106 kN/m.

Particolare attenzione è rivolta alle indagini geologiche, che sono state integrate con tomografie bidimensionali di resistività elettrica grazie alle quali è possibile ricostruire una sezione bidimensionale elettro-tomografica, che permette di identificare l’influenza del sistema fondazionale del ponte, pur non riuscendo a fornire elementi dettagliati su numero, diametro e posizione dei pali. Per evitare ogni interferenza con le strutture esistenti, la luce del nuovo sovrappasso deve essere sufficiente a uscire dal sedime delle fondazioni; in particolare, non essendo nota l’estensione della platea delle spalle a tergo del paramento frontale, si è assunta una luce di 34,00 m fra gli appoggi, in modo da eseguire i pali trivellati senza intercettare eventuali platee. Viceversa, l’attraversamento di spessori importanti di calcestruzzo renderebbe incerti i tempi di perforazione, in contrasto con l’esigenza fondamentale di minimizzare le limitazioni al transito sulla S.S. 7bis che, a causa degli elevati volumi di traffico, comporterebbero inevitabili incolonnamenti con ripercussioni negative sia in termini economici (costo del tempo perduto) che ambientali (inquinamento dell’aria dovuto ai mezzi in coda).

A questo scopo è determinante ridurre al minimo il getto in opera di calcestruzzo, operando con strutture il più possible prefabbricate e leggere. Il nuovo impalcato è formato da tre travi in acciaio, di altezza pari a 1,50 m, poste a interasse di 4,00 m e collaboranti con la soletta in calcestruzzo, interamente prefabbricata. La prefabbricazione integrale della soletta riduce drasticamente i tempi di costruzione: ciascuna lastra, del peso complessivo di circa 128 kN (12,5 t), è resa collaborante alle travi per mezzo di connettori ultra rigidi saldati alle piattabande e di pioli tipo Nelson da 5/8” saldati ai traversi. La monoliticità dell’impalcato e la solidarizzazione delle lastre è garantita anche dai nodi armati fra le lastre. Le lastre, percorribili anche con mezzi d’opera fin dal momento della posa, sono solidarizzate con il getto di completamento all’interno delle aperture in cui sono alloggiati i connettori. La ripartizione trasversale dei carichi è affidata a traversi costituiti da IPE 500 collegate mediante giunti bullonati alle travi principali con interasse di 2,50 m.