La complessa messa in sicurezza e ristrutturazione dello storico ponte sulla confluenza tra Po e Ticino

Si descrive di seguito la complessa pianificazione e la successiva esecuzione dei lavori di messa in sicurezza, manutenzione e adeguamento funzionale del ponte storico sulla confluenza tra Po e Ticino. Gli interventi sono finalizzati alla riduzione del rischio dell’infrastruttura. I lavori sono iniziati nel Novembre 2010 con le opere urgenti per la realizzazione di presidi in alveo atti a prevenire il collasso parziale del ponte per l’instabilità di una delle pile - poi crollata nel Marzo del 2011 - e sono ad oggi in fase di ultimazione sulla struttura metallica dell’impalcato e sugli apparecchi di appoggio.

 

Pile sussidiarie in funzione dopo il crollo della Pila 9

Pile sussidiarie in funzione dopo il crollo della Pila 9

 

Lavori di somma urgenza, completamento della messa in sicurezza e ristrutturazione del ponte storico detto "della Becca"

Negli ultimi dieci anni sono stati quindi progettati ed eseguiti con continuità lavori per un importo di quasi nove milioni di euro che hanno consentito di mantenere sostanzialmente sempre in servizio il ponte che è caratterizzato mediamente da più di 15.000 passaggi al giorno e che rappresenta la principale via di collegamento del territorio provinciale con l’Oltrepò pavese Orientale. L’unica limitazione all’uso riguarda il transito dei carichi eccezionali di massa totale superiore alle 10 tonnellate che sono comunque superiori a quelli massimi del progetto originale e quindi da sempre esclusi dall’utilizzo del ponte.

La storia del ponte 

Il ponte è stato inaugurato nell'anno 1912 dopo circa 2 anni di lavori. Il progetto è a firma dell’ingegnere svizzero Jules Röthlisberger, già progettista del famoso ponte ad arco di San Michele a Paderno. L’opera attraversa Po e Ticino, sulla Strada Provinciale n.612, a partire dalla progressiva 4+500 (in corrispondenza della spalla lato Pavia). Il tracciato si sviluppa lungo un asse rettilineo disegnando 13 campate uguali, ciascuna di 80 m, per una lunghezza complessiva di 1.040 m.
Dal punto di vista statico l'intero ponte è formato da tre travate reticolari distinte che hanno schema statico di tipo continuo su più appoggi e sono separate da adeguati giunti di dilatazione. Le due travate esterne sono formate da 4 campate (lunghezza totale 320 m) e il tronco centrale da 5 (lunghezza 400 m).

L’infrastruttura è situata in corrispondenza della confluenza tra il Po e il Ticino ed è compresa all’interno del Parco della Valle del Ticino in una zona di alta valenza ambientale e paesaggistica.

La costruzione originaria del ponte è avvenuta per opera della società Larini Nathan. Durante la Seconda Guerra Mondiale, furono bombardate e distrutte due campate ed una pila sul lato Pavia.

I lavori di ripristino del 1950 sono stati realizzati dalla Società Nazionale delle Officine di Savigliano riprendendo il progetto del 1910.

L'attuale piano viario è stato modificato nell'anno 1984 quando sono stati eseguiti lavori di ammodernamento del ponte in corrispondenza dell'impalcato senza modifiche della struttura metallica esistente. Durante tali lavori la soletta dell'impalcato originaria, realizzata in elementi di laterizio e ferri tipo Zorés, è stata sostituita da una soletta in getto di calcestruzzo pieno di spessore di 20 cm circa.

 

Composizione della struttura portante

La struttura portante è costituita da:

- Due travi metalliche assemblate con schema reticolare a corde parallele e diagonali doppie incrociate che sono ordite lungo i bordi esterni dell’impalcato. Ciascuna trave reticolare è composta da campi quadrati di 8 metri di lato. La distanza in asse delle due travi reticolari di bordo è 7.600 mm per una carreggiata di poco inferiore a 7 m.

- L’implacato, a via inferiore, ha un’orditura secondaria (perpendicolare alle travi reticolari) e una terziaria che sorregge una soletta in c.a. di spessore 20 cm.

- Le travi secondarie - a passo 4 m - sono sostenute alternativamente dai montanti verticali delle travi reticolari a passo 8 m, e da pendini intermedi, appesi al punto d'incrocio delle diagonali di ciascun campo della trave reticolare per mezzo di un tirante. Le travi terziarie sono in numero di cinque e sono disposte simmetricamente con passo centrale pari 2,25 m e laterale di 1,55 m.

- Un sistema superiore di travi secondarie con controventi a croce di Sant’Andrea (ortogonali allo sviluppo longitudinale del ponte) collega le briglie superiori delle travi reticolari. L'insieme delle travi metalliche determina così un efficace schema tridimensionale.

- Le pile hanno forma in pianta rettangolare con angoli smussati per migliorarne l’efficienza idraulica. La forma in pianta è inscrivibile in un rettangolo avente lati pari a 9,6 m e 2,6 m. Le pile sono costituite da blocchi lavorati in testata e da un paramento perimetrale in muratura piena con riempimento di conglomerato a basso dosaggio di cemento. 

- Le fondazioni sono di tipo a pozzo ed eseguite con cassone pneumatico. Secondo i disegni del progetto originale si ricava che la quota fondo di base dei pozzi corrisponde a circa 8-12 m al di sotto del livello del fondo del fiume a seconda della differente configurazione dell’alveo in corrispondenza delle 12 differenti pile. Inoltre si deduce che l'altezza delle pile è circa 8 m sopra al livello medio del fiume. Sono stati eseguiti in passato e sondaggi mediante carotaggi atti a verificare la rispondenza del progetto con quanto effettivamente eseguito e questi  hanno fornito esito positivo.

- Gli appoggi sono di tipo a rulliera o a cerniera pendolare secondo una classica configurazione isostatica lungo la direzione longitudinale.

- Le spalle sono completamente in muratura.

Perchè si parla di un intervento complesso 

La straordinarietà dei lavori consiste nella varietà di problematiche incontrate e superate a partire dalla fase emergenziale culminata con il collasso della pila n. 9 senza conseguenze per il ponte. Il tutto è stato reso maggiormente complesso in relazione alle esigenze di funzionalità dell’opera che, a causa dei lavori, è rimasta chiusa solamente per un periodo totale inferiore ai due mesi negli ultimi dieci anni.

Si descrivono di seguito gli interventi di messa in sicurezza progettati che hanno riguardato: i presidi sussidiari e suppletivi in corrispondenza della pila n. 9 (definitivamente collassata nel marzo 2011), il rinforzo fondazioni della pila n.8, la riparazione della struttura in acciaio costituente l’impalcato del ponte, la mitigazione del rischio di scalzamento, il rifacimento delle finiture del piano viario, delle barriere e dei giunti e il consolidamento delle spalle e delle pile.

 

Gli interventi di messa in sicurezza progettati

Le opere sostitutive della Pila 9 pericolante

Nel pomeriggio di martedì 16 novembre 2010, in seguito a normali controlli sui giunti di dilatazione del piano viario del ponte è emerso un insolito abbassamento del giunto di dilatazione posto in corrispondenza della quarta pila a partire dalla spalla del ponte posta in direzione Stradella (pila n. 9 a partire dalla spalla lato Pavia). È risultato evidente fin da subito che la criticità emersa riguardasse il punto di congiunzione tra le prime quattro campate ed il tratto centrale costituito da altre cinque campate, tutte di lunghezza pari a 80 m.

 

Pila 9 vistosamente inclinata e dettaglio dell'appoggio prossimo al collasso

Pila 9 vistosamente inclinata e dettaglio dell'appoggio prossimo al collasso

 

Sulla pila in esame appoggiavano quindi due campate distinte, collegate da un idoneo giunto stradale di dilatazione di tipo elastomerico armato. Da un primo esame visivo delle strutture apparve un anomalo fenomeno di rotazione e traslazione della Pila n. 9 con un conseguente marcato scostamento dal proprio asse verticale teorico. Al momento del sopralluogo non era disponibile alcun elemento che permettesse di escludere che la rotazione fosse attribuibile allo sviluppo di fenomeni di turbolenza idraulica con conseguente erosione del fondo dell’alveo in corrispondenza della fondazione della pila, fenomeni che potevano essere connessi con il regime di piena idraulica del fiume che caratterizzava i giorni di sopralluogo e che avrebbero potuto portare allo scalzamento della fondazione. Data la potenziale pericolosità di tali fenomeni, storicamente causa di numerosi crolli per opere analoghe, si è ritenuto indispensabile procedere con la chiusura totale del ponte per poter intraprendere le attività necessarie per valutare la sicurezza della pila.

Lo stato osservato pregiudicava seriamente lo stato di equilibrio dell’intera struttura, al punto tale da ritenere possibile il completo collasso della campata interessata dal fenomeno, ovvero quella collocata verso Pavia rispetto alla quarta pila da Broni. 

L’intervento di messa in sicurezza ha previsto la realizzazione di due nuove pile, realizzate a 16 m di distanza dalla Pila n. 9 rispettivamente lungo la direzione Broni e lungo la direzione Pavia con il fine di garantire l’azione di sostegno necessaria ad evitare il crollo dell’impalcato nell’eventualità del collasso della pila.

Le pile sostitutive

Dal punto di vista tecnologico ciascuna pila sostitutiva è realizzata attraverso la perforazione da pontone di due triplette di pali di grande diametro in alveo di 45 m di lunghezza e di 1,2 m di diametro (realizzate rispettivamente a monte e a valle del ponte). Ciascuna tripletta è collegata in sommità da un pulvino semi-prefabbricato di forma trapezoidale; i due pulvini -di monte e di valle- sono a loro volta collegati da un traverso, sempre in struttura mista acciaio calcestruzzo, che sostiene due nuovi apparecchi d’appoggio unidirezionali longitudinali posti al di sotto dei due correnti inferiori delle travi reticolari esterne che costituiscono l’ossatura portante dell’impalcato del ponte. 

Lavori di realizzazione delle pile sussidiarie a cavallo della pila pericolante

Lavori di realizzazione delle pile sussidiarie a cavallo della pila pericolante

 

Il traverso, realizzato con tecnologia semi-prefabbricata acciaio-calcestruzzo tipo NOR, presenta una sezione trasversale quadrata con 150 cm di lato e una luce netta, tra un pulvino e l’altro, di 10,50 m. 

 

Elementi prefabbricati per la realizzazione di traversi e pulvini

Elementi prefabbricati per la realizzazione di traversi e pulvini

 

All’epoca dell’installazione, i quattro nuovi apparecchi d’appoggio sono stati quindi collocati sui due traversi ed in corrispondenza delle travi metalliche principali del ponte, senza però porli a contatto diretto con la struttura sovrastante, in modo da permettere una graduale messa in carico delle nuove strutture di sostegno solo qualora il cedimento della dissestata Pila n. 9 (in quel momento ancora operativa) fosse progredito.

Nelle zone di appoggio dell’impalcato al di sopra delle nuove pile che sostituiscono la pila n. 9 si sono rese necessarie opere di consolidamento della struttura principale del ponte, con particolare riferimento alla solidità dei nodi misti acciaio calcestruzzo e delle membrature tese per fronteggiare il mutato schema statico (da appoggio a sbalzo). A tal fine si è prevista la realizzazione di un sistema di barre dywidag per la post-tensione dell’acciaio. Si sono inoltre realizzate opere atte al rinforzo locale delle travi reticolari principali, con il fine di consentire il passaggio del traffico leggero anche con il mutato schema statico dell’impalcato nell’evenienza del collasso della pila. Tale intervento è caratterizzato dalla realizzazione di un avvolgimento in calcestruzzo armato degli elementi diagonali e dei nodi adiacenti della travatura reticolare in corrispondenza della posizione dei nuovi sostegni (complessivamente 8 campi di trave reticolare -quattro per direzione).

I lavori di realizzazione delle pile e di rinforzo del ponte sono iniziati il 30 novembre 2010 e si sono ultimati con le operazioni di collaudo statico eseguite il 30 dicembre 2010; consentendo la riapertura del ponte il 31 dicembre 2011. Questa fase di lavori per la prima messa in sicurezza si è conclusa in 44 giorni a partire dal rilievo dei dissesti nel giunto dell’impalcato.

 

Le opere di consolidamento dell'impalcato metallico

Le operazioni di monitoraggio e indagine sul ponte, connesse al dissesto di pila n. 9, hanno comportato vari accertamenti e rilievi preliminari dello stato di degrado relativo a tutti gli elementi strutturali. Tali attività, realizzabili solo grazie all’installazione di tre ponteggi mobili che consentono l’accesso alla parte intradossale dell’impalcato, hanno evidenziato una situazione di degrado generalizzato, con particolare riferimento ad alcuni elementi metallici affetti da avanzati fenomeni di corrosione. Per tale motivo si è dato immediatamente corso alla progettazione e tempestiva esecuzione di una serie di interventi di rinforzo localizzato sugli elementi strutturali dell’impalcato.

 

Corrosione dell'impalcato in acciaio

Corrosione dell'impalcato

 

Tra gli altri interventi meritano attenzione quello eseguito per gli elementi tesi o compressi delle briglie inferiori della due travi reticolari del ponte. Il rinforzo, realizzato in 26 punti critici lungo il ponte, è progettato per ripristinare situazioni soggette a diversi livelli di carico e danneggiamento e definisce tre possibili livelli di intervento. Si sono impiegate barre diwydag ad alta resistenza, utilizzate come armatura all’interno di travi composte acciaio-calcestruzzo, realizzate mediante getti all’interno della preesistente sezione metallica (con profilo a “U”) del corrente. Il collegamento tra la nuova parte resistente in calcestruzzo e i piatti in acciaio dei correnti è realizzato mediante barre filettate ad alta resistenza che lavorano a taglio in combinazione a  nuovi piatti di riscontro in testata ai conci di getto.

 

Rinforzo delle briglie inferiori

Rinforzo delle briglie inferiori

 

Si sono eseguite operazioni di pulizia, sabbiatura, primerizzazione e verniciatura finale degli elementi in acciaio costituenti l’intradosso del ponte. Le operazioni di pulizia e sabbiatura sono risultate indispensabili per le attività d’indagine del deterioramento e per la preparazione dei componenti sui quali effettuare gli interventi di ripristino e rinforzo.

Le attività di rinforzo di natura “sartoriale” hanno compreso:

- Rinforzo a taglio delle connessioni di estremità dei traversi secondari. L’elemento è costituito da un piatto metallico in acciaio S355 sagomato in modo da potersi alloggiare sulla connessione chiodata esistente e collegato all’anima della trave con bulloni M24. 

- Posa, lungo i correnti inferiori della travatura reticolare, di profili sagomati in acciaio al fine di ripristinare la connessione anima-ala del profilo metallico, compromessa per corrosione delle chiodature di collegamento tra le due parti. Il profilo di rinforzo è connesso agli elementi esistenti mediante saldatura.

- Nelle situazioni di grave danneggiamento dei traversi o travi secondarie (per esempio: lesione passante tra ala ed anima diffusa a tutta lunghezza), poiché l’elemento non era in grado di offrire alcuna garanzia certa circa il proprio livello di sicurezza, si è proceduto con la realizzazione di un rinforzo in calcestruzzo armato in grado di assorbire l’azione sollecitante di progetto. In alcuni casi la trave in calcestruzzo è stata corredata di ringrossi laterali per avvolgere e consolidare i nodi di attacco delle travi terziarie qualora anch’esse presentassero situazioni di grave danneggiamento della piastra di attacco o lungo l’anima resistente a taglio.

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