Intervento di miglioramento sismico del Viadotto Caldarola sulla SS 77 in provincia di Macerata

La memoria illustra gli interventi di ripristino e miglioramento sismico del Viadotto Caldarola ubicato sulla SS 77 “Val di Chienti” a seguito del terremoto del Centro Italia del 2016.

Il viadotto, che attraversa il fiume Chienti fra i comuni di Serrapetrona e Caldarola in provincia di Macerata, ha uno sviluppo complessivo di 397 m, con 11 campate da circa 36 m costituite da impalcati semplicemente appoggiati larghi 16 m, in grado di ospitare due carreggiate stradali.

Ogni impalcato è costituito da 6 travi pre-sollecitate con cavi post-tesi. Il miglioramento sismico è stato ottenuto introducendo degli isolatori in neoprene armato con nucleo in piombo, in grado di produrre un significativo aumento dello smorzamento e quindi una rilevante riduzione delle azioni sismiche orizzontali sulle sottostrutture. Il sistema di isolamento è stato abbinato a dispositivi elastici non lineari reagenti solo a compressione, posizionati tra le testate di due travi con funzione anti-martellamento.

Sostituiti gli appoggi con isolatori elastometrici con nucleo in piombo per il miglioramento sismico 

Il Viadotto Caldarola è ubicato tra i km 62+213 e 62+623 della SS 77 “Val di Chienti” e attraversa il fiume Chienti fra i comuni di Serrapetrona e Caldarola in provincia di Macerata.

E’ costituito da 11 campate aventi luce di circa 36 m in asse pile con impalcati semplicemente appoggiati, che ospitano due corsie per ogni senso di marcia, per una lunghezza complessiva di circa 397 m.

FIGURA 1: Prospetto longitudinale del viadotto

La costruzione dell’opera risale agli anni 1973- 1976 e il collaudo al 1980. A seguito del terremoto del Centro Italia del 2016 l’opera aveva subìto danni localizzati in corrispon- denza dei baggioli con fessurazioni ed espulsione del copriferro. 

FIGURA 2: Foto aerea del viadotto

Il viadotto era inoltre interessato da uno stato di degrado piuttosto avanzato, principalmente dovuto ad infiltrazione delle acque di piattaforma.

Il Committente è così pervenuto alla decisione di eseguire un intervento di miglioramento sismico e al contempo operare il ripristino strutturale degli elementi danneggiati dal sisma o interessati da degrado. Nella presente memoria si illustra la soluzione adottata per il miglioramento sismico dell’opera, che è consistita nella sostituzione degli appoggi esistenti con isolatori elastomerici con nucleo in piombo (LRB, Lead Rubber Bearing) e l’inserimento di dispositivi anti-martellamento tra le testate degli impalcati.

I risultati ottenuti dalle verifiche sismiche, condotte con analisi dinamiche non lineari, hanno consentito di valutare l’efficienza della soluzione proposta sia in termini di abbattimento delle ordinate spettrali per effetto dell’elevato smorzamento degli isolatori, sia di contenimento degli spostamenti relativi in corrispondenza dei giunti per la presenza dei dispositivi anti-martellamento.

Particolare attenzione è dedicata, infine, alle fasi esecutive di sollevamento degli impalcati, sostituzione degli appoggi e ripristino strutturale. I lavori sono stati eseguiti nel periodo Giugno - Settembre 2018 per un importo pari a circa 1.758.000 €.

Descrizione dell'opera

L’impalcato ha una larghezza complessiva di 16.00 m a contenimento della piattaforma stradale di 15.20 m e due cordoli di 0.40 m per l’alloggiamento delle barriere di sicurezza.

La campata tipo è costituita da 6 travi in c.a.p. lunghe 35 m aventi sezione a doppio T di 1.98 m di altezza, 5 traversi, di cui 3 intermedi e 2 d’appoggio, aventi sezione rettangolare larga 30 cm pre- sollecitati con cavi post-tesi e una soletta in c.a. di 22 cm di spessore.

FIGURA 3: Sezione trasversale dell'impalcato

L’armatura di precompressione delle travi principali è costituita da 6 cavi parabolici, di cui 4 da 16 e 2 da 12 trefoli da (1/2)”. I traversi d’appoggio sono precompressi con 2 cavi da 8 trefoli da (1/2)”, mentre quelli intermedi hanno in più un cavo da 16 trefoli. Tutti i cavi sono post-tesi e caratterizzati da ter- minali d’ancoraggio tipo Morandi M5.

FIGURA 4: Foto dal basso

Foto 5: Prospetto longitudinale della trave principale con andamento dei cavi

Figura 6: Sezione trasversale e cavi di precompressione delle travi principali

Pile

Le pile sono a fusto unico di sezione rettangolare cava, di dimensioni 9.00x2.50 m con un setto interme- dio, ed hanno altezza variabile da 3.32 a 22.85 m. Le pareti del fusto hanno spessore di 40 cm, mentre gli elementi trasversali hanno spessore di 30 cm.

Le travi sono sostenute da un pulvino a sezione piena con sbalzi laterali di 3.375 m a sezione varia- bile da 2.00 m a 0.75 m.

Le fondazioni sono costituite da zattere di dimensioni 16.00x8.70x2.50 m su 14 pali di 1.00 m di diametro.

Figura 7: Geometria delle pile

Figura 8: Foto di una pila

Spalle

Le spalle sono di tipo scatolare con parete frontale di 1.25 m di spessore, paraghiaia di 0.30 m, muri anda- tori di 1.95 m e risvolti laterali di 4.00 m. La spalla lato Macerata è addossata ad uno scatolare senza ri- svolti laterali. Entrambe le spalle sono fondate su 11 pali trivellati di 1.00 m di diametro disposti a quinconce.

Figura 9: Foto della spalla lato Foligno

Appoggi

Gli appoggi delle travi sono in neoprene armato di dimensioni 600x800 mm con doppia lamina e spessore complessivo di 38 mm.

Danni prodotti dal sisma e stato di degrado

A seguito delle scosse sismiche che avevano colpito il Centro Italia nel 2016, il viadotto aveva riportato danni principalmente localizzati in corrispondenza dei baggioli, con fessurazioni diagonali ed espulsione dei copriferro. Tali danni si erano sovrapposti allo stato di degrado piuttosto avanzato che era già presente nelle zone di appoggio.

Lo stato di conservazione del viadotto era infatti caratterizzato dalla presenza di alcune importanti cri- ticità, riguardanti principalmente i giunti, i pulvini e le solette, tali da richiedere interventi di ripristino.

I giunti non erano più in grado di garantire la tenuta delle acque di piattaforma e gli intradossi delle solette che escono a sbalzo dalle testate delle travi risultavano interessati da un forte degrado superfi- ciale con espulsione del copriferro e ossidazione delle barre di armatura.

I pulvini presentavano anch’essi un avanzato stato di degrado che interessava i baggioli e le superfici esposte alla percolazione delle acque fuoriuscite dai giunti, con ammaloramenti del copriferro e ossidazione delle barre.

Figura 10: Stato di degrado di a) giunti e pulvini, b) travi e soletta e c) baggioli.

Un ulteriore elemento di degrado era costituito dai discendenti pluviali, non tutti efficienti, che ri- versavano le acque di piattaforma all’intradosso degli sbalzi della soletta e sulle travi di bordo.

L’impalcato presentava infine alcuni campi di soletta fortemente degradati, con distacco del copriferro e ossidazione delle barre, a causa delle infiltrazioni delle acque provenienti dalla piattaforma stradale per cattivo funzionamento del manto di impermeabilizzazione.

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La presente memoria è tratta da Italian Concrete Days - Aprile 2021

organizzati da aicap e CTE

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