Prova di carico statica per simulare carichi eccezionali dovuti al trasporto di navi

05/12/2014 7145

Fabrizio Davì*, Stefano Bufarini*, Vincenzo D'Aria*
Roberto Pierini**, Laura Consolini**, Enrico Petrelli**, Giacomo Piccinetti**

* Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Architettura - Laboratorio Ufficiale Prove Materiale e Strutture - Università Politecnica delle Marche.
** Libero professionista.

Prova di carico statica per simulare carichi eccezionali dovuti al trasporto di navi da diporto sulle strutture del cavalcaferrovia posto al km 156+587 della linea ferroviaria Bologna-Lecce nel Comune di Fano (PU)

PREMESSA
La città di Fano (PU) è sede ormai da tempo di numerosi cantieri per la costruzione di grandi natanti da diporto (barche, yacht, ecc…) che hanno la necessità di trasportare le imbarcazioni dai luoghi di costruzione alle strutture del porto per il varo a mare. Da anni si discute sulla necessità di costruire un'apposita via di accesso al porto che consenta di trasportare in sicurezza le navi ed arrechi il minor disturbo possibile alla cittadinanza. Ad oggi esiste una sola strada percorribile, con enormi disagi, per condurre le navi al porto ed essa attraversa la linea ferroviaria in prossimità della stazione su di un cavalcaferrovia, costituito da un ponte in calcestruzzo armato di tre campate che si trova al Km 156+587 della Rete Ferroviaria Italiana (RFI) sulla Linea Bologna - Lecce (Foto n.1).

 

Foto n.1 - Vista del ponte a tre campate lato sud

Nel giugno 2012 l'Amministrazione Comunale di Fano decide di condurre uno studio in merito alla Valutazione della Sicurezza delle strutture esistenti del cavalcaferrovia di Viale Cesare Battisti in Fano, in relazione alle azioni eccezionali (D.M. 14/08/2008 “Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni”) derivanti dal transito di un convoglio per il trasporto di navi da diporto e di progettare ed eseguire una prova di carico statica sull'impalcato del manufatto.
Il lavoro è finalizzato a garantire il passaggio in sicurezza di un carico eccezionale prefissato sulle strutture dell'impalcato del cavalcaferrovia, in modo da fornire un documento certificato all'Ufficio Tecnico del Comune di Fano, utilizzabile per le autorizzazioni ai transiti di carichi eccezionali.
Il lavoro di seguito presentato è articolato in fasi successive ed è iniziato con lo studio del manufatto, il rilievo e la determinazione dei dettagli costruttivi delle sezioni degli elementi strutturali più significativi. Si è poi proceduto alla simulazione del comportamento strutturale dell'opera attraverso la creazione di un modello strutturale tridimensionale con elaboratore elettronico che ha consentito di prevedere gli abbassamenti attesi durante la prova di carico e di effettuare le verifiche di resistenza nelle sezioni più significative e sollecitate.
Infine, il giorno 20 luglio 2012 ha avuto luogo la prova di carico statica sulle strutture del ponte per simulare il transito di convogli eccezionali per il trasporto di navi da diporto.

RICERCA STORICA, RILIEVO E DETTAGLI COSTRUTTIVI

Il ponte è stato ricostruito nei primi anni '50 dopo che la precedente struttura era stata completamente distrutta a seguito di eventi bellici.
L’opera è costituita da un ponte a tre campate in c.a. realizzato in opera con una carreggiata stradale a due corsie che collega il centro della città di Fano alla zona mare. E’ di proprietà della Rete Ferroviaria Italiana (RFI) ed è utilizzata e gestita dall’Amministrazione Comunale di Fano.
Lo studio è iniziato con l'analisi storica di tutta la documentazione reperita presso gli Archivi delle Ferrovie dello Stato, gli Uffici del Comune di Fano, dell'Archivio di Stato, dell'ex Genio Civile e da privati cittadini. Purtroppo non si sono reperiti elaborati tecnici, né relazioni di calcolo, ma solo documentazione non significativa dal punto di vista tecnico. Invece, preziosissimo è stato il reperimento di alcune fotografie dell'epoca di costruzione raffiguranti alcune delle carpenterie metalliche poste prima dei getti, molto utili nella determinazione dei dettagli costruttivi e nella pianificazione della campagna di indagini strumentali.
Si è poi proceduto con il rilievo geometrico della struttura, con la definizione di alcuni dettagli costruttivi degli elementi più significativi ed alla determinazione delle caratteristiche meccaniche dei materiali quali calcestruzzo e barre di armatura.

La campagna di indagini progettata ed eseguita per la conoscenza della struttura ha raggiunto un Livello di Conoscenza "LC2", secondo le indicazioni del D.M. 14/01/2008 e della relativa Circolare esplicativa n. 617 del 02/02/2009.
Il cavalcaferrovia non attraversa la sede ferroviaria ortogonalmente, ma presenta un’inclinazione rispetto ai binari di 76°, ed è costituito da n.2 pile in c.a., entrambi aventi larghezza pari a 6,80 m e spessore pari a 0,50 m poste parallelamente alla ferrovia ed aventi, rispetto al piano finito della sede ferroviaria, una identica altezza di 5,65 m all’intradosso.
L’impalcato è realizzato con tre campate di cui le due esterne di luce netta pari a 7,00 m sono uguali, mentre quella centrale ha una luce netta di 14,50 m.
Agli estremi, il ponte si trova in semplice appoggio su due spalle in c.a., pertanto lo schema statico è riconducibile ad un “portale” a tre luci con due ritti centrali costituiti dalle pile e due appoggi agli estremi delle campate laterali.
L’intradosso dell’impalcato è perfettamente orizzontale, mentre l’estradosso è crescente dalle estremità fino al centro in modo simmetrico, tanto che le travi della struttura dell’impalcato hanno altezza della sezione variabile, da un minimo di 63 cm agli appoggi ad un massimo di 95 cm in mezzeria (Figura n.1).

Figura n.1 - Pianta e sezione elaborato grafico di rilievo

L’impalcato della campata centrale dell'opera, costituito da n.5 travi, presenta su tutto l’estradosso una soletta in c.a. dello spessore di 15 cm, mentre all’intradosso è presente una soletta in c.a. dello spessore di 20 cm nelle campate laterali ed in parte vicino agli appoggi della campata centrale. La sezione resistente di mezzeria di ciascuna trave ha una sezione a “T”, mentre la sezione resistente in prossimità degli appoggi ha una sezione a “doppio T”.
Completano la parte strutturale dell’impalcato due solette a sbalzo in c.a. che si sviluppano per l’intera lunghezza del ponte con uno sbalzo pari a 0,70 m e sono agganciate alle due travi di bordo laterali, costituenti probabilmente in origine due marciapiedi ed oggi occupate parzialmente dalla sede della carreggiata.
Per rendere l’impalcato rigido e migliorarne il comportamento torsionale, i progettisti dell’epoca hanno posizionato alcuni traversi a sezione rettangolare, di cui due visibili nella campata centrale di sezione 25x90 cm e gli altri all’interno delle campate laterali.
Nella determinazione dei dettagli costruttivi, particolare attenzione è stata riservata alle sezioni di mezzeria e di appoggio delle n.5 travi della campata centrale di maggiore luce, di cui si sono ricostruite la geometria, il numero e la disposizione delle barre di armatura. Infatti, dagli studi condotti con le simulazioni del modello strutturale si evince che tali sezioni sono quelle maggiormente sollecitate per le combinazioni di carico imposte durante la prova di carico.

All'interno dell'articolo integrale la descrizione di:

  • DETERMINAZIONE DELLE CARATTERISTICHE MECCANICHE DEI MATERIALI
  • MODELLO DI CALCOLO AD ELEMENTI FINITI
  • PROVA DI CARICO