Revisione critica e modellazione della sequenza di costruzione del viadotto sul Polcevera

Il viadotto sul Polcevera, progettato da Riccardo Morandi, è stato un ponte molto importante e strategico, costruito a Genova all’inizio degli anni 60. Oltre ad essere stata una famosa opera sotto l’aspetto ingegneristico è considerato anche come una vera e propria opera d’arte, nonché uno dei simboli della città. Il viadotto è stato realizzato per connettere l’autostrada A10, da Genova a Savona, all’autostrada A7, che collega Milano a Genova. Il 14 agosto 2018 il sistema bilanciato numero 9 collassò su sé stesso, causando la morte di 43 persone. L’obiettivo di questo lavoro non è tuttavia quello di trovare le cause del collasso, ma piuttosto di investigare lo stato tensionale e deformativo della struttura, specialmente degli stralli in calcestruzzo, tramite una dettagliata e validata modellazione numerica della struttura.

N.B.: Questo articolo è di giugno 2019 e appare in Digital Modeling n. 25 di novembre 2019.

ponte-morandi-ante-demolizione.jpg

Viadotto sul Polcevera: la descrizione dell’opera e del modello numerico 

La configurazione strutturale

Il viadotto sul Polcevera fu costruito negli anni 1963-1966 e aperto al pubblico nel settembre del 1967. La prima parte, chiamata da Morandi “delle luci minori” [1],è composta da sei pile a forma di V, che sostengono le campate semplicemente appoggiate da 36 m di lunghezza. La seconda parte, chiamata “delle luci maggiori”[1](Fig. 1) è composta da tre sistemi bilanciati che sostengono l’impalcato con luci rispettivamente171.9, 171.9 e 145.7 m. I sistemi bilanciati 9 e 10 sono costituiti da:

  • Una fondazione in cemento armato su pali da 1.5 m di diametro (non verrà trattata in questo articolo);
  • Un cavalletto composto da 8 ritti inclinati, di sezione variabile, che sostiene l’impalcato ad un’altezza di 40.33 m da livello delle fondazioni;
  • Un’antenna composta da due strutture a forma di A, di sezioni variabili, che convergono ad un’altezza di 90.2 metri sul livello delle fondazioni. L’antenna è provvista di adeguate connessioni in entrambe le direzioni (longitudinali e trasversali). Il sistema antenna è indipendente dal sistema impalcato-cavalletto; i due sistemi sono collegati solamente attraverso gli stralli.
  • L’impalcato principale è composto da una sezione pluri-cellulare di altezza variabile tra 4.5 m e 1.8 m all’estremità. È costituito da 6 anime di spessore compreso tra i 18 e 30 cm e da due solette di spessore 16 cm larghe 18 e 15 m, rispettivamente all’estradosso e all’intradosso.
  • Due travi trasversali principali, che collegano l’impalcato agli stralli, e due travi trasversali che lo collegano al cavalletto.
  • Quattro stralli in cemento armato che collegano l’estremità superiore dell’antenna con l’impalcato, formando un angolo di circa 30°.
  • Due campate semplicemente appoggiate di lunghezza 36 m. Ogni campata è composta da sei travi prefabbricate e precompresse, di altezza variabile tra 1.5 e 2.2 m, e da una soletta di completamento di spessore 16 cm e larghezza 18 m. Queste poggiano sulle selle Gerber costruite alle estremità dell’impalcato principale. [1][2]

immagini--grafici-polcevera-ponte.jpg

Figura 1: (a) Foto aerea del ponte (sinistra) e di un sistema bilanciato (destra), (b) schematizzazione del ponte e (c) principali componenti del sistema bilanciato progettato da Morandi [1]

Strategia di modellazione

La modellazione ha riguardato il sistema bilanciato numero 9 ovvero la porzione collassata nell’agosto 2018. Con l’obiettivo di pervenire ad una valutazione attendibile dello stato di sollecitazione delle membrature nelle varie condizioni di esercizio, la struttura è stata modellata inizialmente attraverso un modello elasticopervalidare la sequenza di costruzione.Si è proceduto poi all’implementazione di un modello viscoelastico, per studiare gli effetti reologici sulla struttura lungo tutto l’arco della sua vita.

Si nota anche che il modello strutturale definitivo qui descritto è stato ottenuto tramite un lungo ed incrementale processo di modellazione numerica [3]. Il primo modello realizzato è stato basato interamente su informazioni disponibili online; si ricordano a questo proposito articoli scritti dallo stesso Morandi [1, 4] e pubblicazioni riguardanti il risanamento degli stralli del sistema bilanciato numero 11, effettuato all’inizio degli anni 90[5, 6]. Le ipotesi iniziali, come ad esempio la modalità di costruzione degli stralli, i carichi distribuiti, i valori di precompressione e sulla sequenza di costruzione dell’intera struttura, sono state basate sulla pubblicazione di Calvi et al. [2]. Per verificare l’efficacia della modellazione, i risultati dei vari modelli numerici sono stati comparati con “dati reali” quali, ad esempio, documentazione fotografica delle ispezioni effettuate negli anni 90 e foto-raddrizzamenti della configurazione deformata reale degli stralli. L’analisi di un video storico [7] ha contribuito a fornire informazioni riguardo alla sequenza di costruzione dei vari sistemi bilanciati, che si è rivelata certamente diversa tra i sistemi 9 e 11, con qualche incertezza relativamente al 10. L’accesso alla documentazione originale di progettazione [8], in seguito, ha confermato molte ipotesi riguardanti la modellazione. Per motivi di spazio, in questo articolo viene unicamente descritto lo sviluppo del modello definitivo, possibile solo dopo l’accesso a [7] e [8]; una dettagliata discussione dei primi tentativi di modellazione si può trovare invece all’interno del lavoro di Orgnoni [3].

Il crollo del ponte Morandi a Genova: lo speciale di INGENIO

All'interno una raccolta di tutto il materiale tecnico che INGENIO ha raccolto sul ponte, sulla tecnologia usata, sui materiali e la loro durabilità ma anche sulla sicurezza delle infrastrutture, temi che terrà continuamente aggiornati. >>> Consulta lo Speciale

....continua la lettura nel PDF 


Articolo tratto da Digital Modeling n. 25 di CSPFea, scaricabile gratuitamente

Il software utilizzato nel progetto è Midas Civil: la soluzione totale ed integrata per le analisi e la progettazione in campo civile infrastrutturale. Il Sistema combina un motore FEM “General Purpose” con caratteristiche estremamente avanzate assieme a una serie di potenzialità esplicitamente sviluppate per l’analisi e la progettazione nel campo dell’ingegneria infrastrutturale, prima fra tutte i ponti.

>>> Maggiori informazioni e versione di prova gratuita