Monitoraggio, verifica statica e valutazione della vulnerabilità sismica del ponte-canale sull’autostrada CT-PA

Il caso del ponte-canale (Cavazzini) sull’autostrada CT-PA, sulla linea RFI, sulla SS192 e sul fiume Dittaino

In quest’articolo si presenta un caso-studio definibile esplorativo, giacché casi analoghi, a conoscenza degli scriventi, sono assai rari in letteratura, né le normative sono prodighe d’indicazioni specifiche. Sarebbe pertanto auspicabile che, almeno per il costruito, atteso il disuso in cui sembra versare questa specifica tipologia costruttiva illustrata nel seguito, si possa disporre in futuro di linee guida, ancorché minimali, per il monitoraggio e il retrofit, restando ferma la necessità dell’insostituibile buon senso tecnico di chi opera.
Con che resterebbe giustificato l’uso dell’aggettivo esplorativo, mutuato da altre scienze, che prelude, infatti, a una ricerca. Possedere strumenti idonei a eseguire più accurate analisi costi-benefici è certamente il miglior viatico nella scelta della strategia da seguire, che ormai urge sistematicamente: demolire e ricostruire o conservare consolidando.

La descrizione generale dell'opera

Generalità sul canale

Il canale di Quota 100, il più importante delle opere consortili di adduzione per sviluppo, portata e superficie servita, parte del Patrimonio idrico nazionale, ha origine sul fianco meridionale di Poggio Monaco, rilievo che si erge direttamente sulla sponda destra del fiume Simeto in località Barca di Paternò (CT). 
La progressiva iniziale del canale coincide con lo sbocco di un sifone pensile in acciaio, suddiviso in tre tronchi (DN 3900, 2900 e 2200 mm), ultimo elemento degli impianti che costituiscono il sistema Salso – Simeto (Figura 1):

  • serbatoio Pozzillo sul fiume Salso e Ancipa sul fiume Sottotroina, quest’ultimo con un canale allacciante non completato;
  • centrali idroelettriche di Troina (527 m s.m.), Regalbuto (315 m s.m.) e Grottafumata (305 m s.m.);
  • presa di Santa Domenica (313 m s.m.) e centrale di Contrasto (175 m s.m.);
  • traversa di Contrasto (175 m s.m.) e centrali di Paternò (100 m s.m.) e Barca (60 m s.m.).

La denominazione del canale è riferita alla quota del primo dei suoi sfiori di troppo pieno, mentre l’intitolazione è in memoria dell’Ing. Luigi Cavazzini, direttore tecnico del Consorzio di Bonifica della Piana di Catania dagli anni ’30 ai ’60 del secolo scorso. La costruzione, finanziata dalla Cassa per il Mezzogiorno, ma col 12,5% a diretto carico dei Consorzi di Bonifica della Piana di Catania e del Lago di Lentini, è avvenuta in tre lotti contemporanei (1° lotto: canale; 2° lot-to: ponti canale; 3° lotto: sifoni), dal 1958 al 1967.

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Le caratteristiche costruttive del canale

Il canale si sviluppa interamente in destra Simeto, seguendo il confine fra la pianura e le prime balze collinari che la delimitano. La pendenza media è alquanto modesta (0,7‰), giacché il dislivello dei 60 km di sviluppo è di appena 40 m.
Per i primi 440 m il canale presenta una sezione trapezia allargata, in modo da formare una vasca di compenso della capacità di 930 m³; al termine della vasca ha inizio il canale vero e proprio. 
Il tracciato è una sequenza di tratte con differenti caratteristiche. Prima dell’inizio delle ristrutturazioni (1990), si riscontravano:

  • 41,7 km di sezioni aperte (31,3 km trapezie e 10,4 km rettangolari), totalmente incassate e parzial-mente fuori terra, in piano e a mezza costa, tutte rivestite con lastre di calcestruzzo armato, su sot-tofondo di calcestruzzo poroso;
  • 7,2 km di gallerie;
  • 10,1 km di ponti canale, di cui 8,7 km a travate isostatiche tipo Gerber (Fotografia 1) e 1,4 km a travate contrapposte (Fotografia 2); in totale 23 ponti canale con lunghezze variabili da 80 m a 1477 m;
  • 1 km di sifoni, di cui i due principali costituiti da tubazioni metalliche (DN 2300 e 2200) e da rami di raccordo formati da condotte di calcestruzzo armato gettato in opera, per l’attraversamento delle incisioni vallive. 

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Al termine del canale, un ripartitore - non più in uso - suddivideva le acque destinate al comprensorio irriguo del Consorzio di Bonifica del Lago di Lentini (oggi Consorzio di Bonifica 10 Siracusa) e alla zona industriale di Augusta – Priolo, nel siracusano.
Il canale serve 11.000 ha attrezzati – dei quali irrigati circa 9.100 – ricadenti nei territori comunali di Paternò, Castel di Judica, Ramacca, Mineo e Palagonia nella ex Provincia Regionale di Catania, Centuripe e Catena-nuova nella ex Provincia Regionale di Enna e Lentini, nella ex Provincia Regionale di Siracusa. Le Aziende agricole complessivamente allacciate sono 3.651, suddivise in 153 comizi irrigui, questi alimentati dal canale attraverso 54 prese.
La trasformazione della distribuzione da pelo libero (canalette “Cassa”) a pressione, intrapresa negli anni ’80 in esecuzione del Piano di Riordino Irriguo e tuttora in corso, ha comportato la costruzione, con presa dal canale, di 13 impianti di sollevamento, con potenza impegnata di 7,3 MW e consumo medio annuo di 2,2 GWh.

Il ponte canale Cavazzini

Il ponte-canale si sviluppa per 1240.60 m e fa parte del canale di cui si è detto. La Fotografia 3 ne mostra il tracciato.

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Da essa si desume che il manufatto attraversa nell'ordine, secondo la direttrice SW-NE, il fiume Dittaino, la Ferrovia PA-CT, la SS192, la A19 PA-CT.
Detti attraversamenti costituiscono punti sensibili in termini di pericolosità, poiché il danno che si potrebbe produrre alle campate passanti sopra le infrastrutture di cui si è detto, avrebbe conseguenze rilevanti su queste.
Il manufatto è integralmente di calcestruzzo armato, ad armature lente, ed è stato costruito nei primi anni ‘60. Le travate hanno sezione a U e assolvono quindi contestualmente i compiti strutturali e idraulici. Per limitare la flessione delle pareti per effetto della spinta idrostatica, la sezione è chiusa in modo discreto da tiranti; allorché il ponte-canale sovra-passa la linea ferroviaria e la SS192, il canale è chiuso superiormente, per cui la sezione diventa scatolare. Le pile sono a cavalletto, con uno o più traversi in funzione dell'altezza dal suolo e con i ritti inclinati. 
Lo schema statico della travata è a trave Gerber , con l'alternanza tipica di trave in semplice appoggio con sbalzi, contrassegnata dalla freccia di colore giallo nella Fotografia 4, con trave che poggia sulle estremità degli sbalzi, la c.d. trave tampone, contrassegnata dalla freccia di colore rosso nella Fotografia 4. Gli appoggi sono costituiti da lastre di piombo.
La sezione trasversale è variabile in altezza, per conformarsi in funzione della distribuzione dei momenti flet-tenti. La sezione, a cavallo delle pile, aumenta, infatti, in altezza con una rastremazione lineare dell'estradosso, ved. Fotografia 4.

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foto-ponte-canale-cavazzini-4.JPGFa eccezione il tratto che sovra-passa la linea ferroviaria e la SS192 che ha un diverso schema statico: esso è infatti a trave continua e a sezione sostanzialmente costante, poiché è modestamente variabile lo spessore della soletta superiore (da 200 mm a 400 mm), ved. Figura 2.

Dagli esami visivi non sono emersi quadri fessurativi nelle travate, né sono risultate evidenti perdite di acqua. Il deterioramento tuttavia è diffuso ma di livello moderato nelle travate; nelle pile è invece più rimarchevole, addirittura parossistico nella pila 16, ved. Fotografia 5.

 

 

Tentativo di'inquadramento normativo dell'opera

La normativa italiana, NUOVE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI Decreto del MIT 17-11-2018 (in seguito: NTC2018) e ISTRUZIONI PER L’APPLICAZIONE DELL’AGGIORNAMENTO DELLE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI Circolare del C.S.LL.PP. n.7, del 21-01-2019 (i seguito: CNTC2019), non fa cenno alla tipologia di manufatto in oggetto, che pertanto potrebbe configurarsi come costruzione in generale, o anche come ponte, possedendo di tale opera strutturale gli elementi fondamentali: pile e travate.

Ci si è pertanto avvalsi, ove opportuno o necessario, anche dei documenti: 

  • per l’azione del vento: CNR-DT 207/2008 ISTRUZIONI PER LA VALUTAZIONE DELLE AZIONI E DEGLI EFFETTI DEL VENTO SULLE COSTRUZIONI, 
  • per le indagini strutturali: del Progetto DPC-Reluis 2005-2008, Linea 3: Valutazione e riduzione del ri-schio sismico di ponti esistenti LINEE GUIDA E MANUALE APPLICATIVO PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA SISMICA E IL CONSOLIDAMENTO DEI PONTI ESISTENTI IN C.A.
  • per la limitazione della penetrazione dell’acqua e in generale: Eurocode 2 - DESIGN OF CONCRETE STRUCTURES - part 3: LIQUID RETAINING AND CONTAINMENT STRUCTURES. 

In quest’ultimo documento è riportata una classificazione di tenuta all’acqua, ved. Figura 3, in funzione del livello di perdita ritenuto accettabile. Nel caso in oggetto è stata scelta la classe 2, ovvero si è accettata la formazione di fessure che non siano passanti; la norma fornisce poi esplicite limitazioni sulla profondità della fessura.

Altra scelta demandata al progettista consiste nel valore da assumere per il coefficiente di contemporaneità Ψ2 del carico variabile dominante (livello dell’acqua) con il sisma. In assenza di caratterizzazione probabilistica, si è assunto il valore 0.5, valore verosimile per quantificare la media della distribuzione temporale, giusta indi-cazione degli operatori addetti alla sorveglianza. In casi simili sarebbe pertanto di grande utilità il rilevamento, peraltro agevole, dei livelli d’acqua VS tempo. 

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l'articolo continua con la trattazione dei seguneti paragrafi

  • LE INDAGINI STRUTTURALI
  • ANALISI STRUTTURALE DEL MANUFATTO
  • CONCLUSIONI E INDICAZIONI DI MASSIMA DI INTERVENTO

Si ringrazia l'Ordine degli Ingegneri di Catania per la gentile collaborazione