Il complesso montaggio di Cimolai del nuovo ponte in acciaio Drini in Albania

Il ponte più grande d’Albania collega ora il Paese all’Europa dell’Est

Contesto strutturale e dati principali dell’opera

Il New Drini Bridge, situato nel nord-est dell’Albania, è un ponte ad arco a spinta eliminata, con catena mista costituita da travi in acciaio, dalles e soletta in calcestruzzo armato, di luce tra gli appoggi pari a 271 m.

L’arco centrale, elemento distintivo della struttura, presenta una configurazione unica, biforcandosi ai terzi fino alle imposte. Il ponte, il più grande mai realizzato in Albania, è stato concepito per sostituire un precedente manufatto in calcestruzzo e consente l’attraversamento del lago di Fierza, favorendo il collegamento tra il sud del Paese e le principali vie di comunicazione verso l’Europa dell’Est.

Perché il cantiere era bloccato: criticità iniziali e tempi

La struttura in acciaio corten, del peso di circa 5.000 tonnellate e assemblata dietro la spalla lato Kukës, è stata abbandonata da altra ditta italiana di carpenteria, impossibilitando l’impresa generale Salillari LTD, concessionario nazionale si primaria importanza, a completare l’opera per la mancanza della documentazione di montaggio. La necessità di recuperare i ritardi e rispettare l’obiettivo di inaugurare il ponte entro giugno 2024 ha reso la situazione particolarmente critica.

La Cimolai S.p.A. è stata quindi incaricata di intervenire su due fronti principali: il rilievo completo sul posto dello stato del ponte e delle attrezzature di cantiere, e la validazione e ricostruzione del progetto di montaggio, redatto ex novo in tempi estremamente ridotti. In soli due mesi sono stati prodotti oltre 250 disegni di progetto e dieci relazioni di calcolo, a supporto di un nuovo piano di montaggio completo di verifiche strutturali e costruttive.

Durante la fase di revisione sono emerse criticità significative, tra cui una deviazione geometrica dell’arco di circa 690 mm rispetto al nodo di progetto e difettosità nelle saldature rilevate dall’Istituto Italiano della Saldatura (IIS). Tali problemi sono stati risolti mediante interventi di rinforzo locale e rifacimento delle saldature, fino al raggiungimento dei requisiti previsti dalle normative europee.

Per l’esecuzione delle operazioni di montaggio, Cimolai ha progettato e realizzato circa 1.500 tonnellate di attrezzature speciali in acciaio, necessarie per le complesse fasi di varo terrestre e misto navale-terrestre. Il ponte, il cui arco era inizialmente sostenuto da tre torri provvisorie alte fino a 70 metri, una volta scaricata e rimossa la torre centrale, è stato movimentato mediante sistemi di strand-jacks, slitte idrauliche pivotanti e natanti in calcestruzzo che hanno sostenuto metà del peso della struttura durante l’attraversamento del lago di Fierza.

Una volta completate le manovre di varo e posizionamento, l’intero manufatto è stato calato da 1° m di altezza fino agli appoggi definitivi mediante un sistema idraulico a 16 punti di sollevamento. Le fasi finali hanno riguardato la posa delle predalles prefabbricate, il getto della soletta in calcestruzzo armato, la realizzazione del manto stradale e l’installazione degli arredi viari.

Considerazioni di calcolo

Parallelamente alla pianificazione e all’esecuzione delle operazioni di montaggio, è stata condotta un’estesa attività di analisi e validazione numerica a supporto della progettazione e delle fasi di varo.

Il software Straus7  è stato massicciamente impiegato per la validazione del modello FEM globale, per le fasi di varo a stage con torri traslanti temporanee, per le macchine e attrezzature di spinta, slittamento e controllo, per le torri su barges ballastabili e, infine, per l’interazione suolo struttura delle pesanti vie di corsa di lancio e approdo, che sono state necessarie per il traghettamento del ponte intero da una sponda all’altra del lago con livello variabile di oltre dieci metri. Mediante il potente modulo API di Straus7, i numerosi i modelli locali in elementi plate necessari alla valutazione di giunti, imbozzamento e saldature sono stati approntati e risolti con la consueta agilità.

In particolare, con riferimento alle analisi numeriche eseguite, data la contemporaneità della progettazione su molti fronti, in un tempo assai ridotto, non è stato possibile seguire un percorso “direct route”, dalla prima all’ultima fase, ponendo le verifiche a strascico una dopo l’altra dietro al progetto (tecnica questa che permette di non trascurare nessun dettaglio); piuttosto si è proceduto a salti, individuando inizialmente le fasi più critiche in termini di attrezzatura da produrre, fidando nella possibilità di ricucire le fasi sotto il profilo della continuità strutturale eventualmente con un passaggio intermedio o attrezzatura addizionale.

In questo, un ruolo particolare lo ha avuto la modellazione, la verifica e il rinforzo delle pile provvisorie e dei cambi di schema statico che si sono resi necessari per portare il ponte nella posizione di traversata lacustre in schema di appoggio-appoggio ad esso più congeniale.

Al modello generale in elementi beam, sono stati aggiunti, dove necessario, descrizioni più dettagliate in elementi plate, comprensive di costole di irrigidimento verticali, trovando necessario addizionare irrigidimenti longitudinali saldati nelle zone prive di verifica EN1993-1-5 Annex C positiva.

Sia per l’imbozzamento che per le saldature, ci si è avvalsi di consolidati, ma in continuo sviluppo e miglioramento, post-processori di biblioteca che utilizzano le API (Application Program Interface) di Straus7 in ambiente C#.

Le risultanze di tali passaggi numerici hanno portato anche a rinforzi di diagonali presenti e alla creazione di percorsi alternativi per permettere il passaggio dello sforzo verticale e di taglio dalle colonne agli organi di traslazione.
Nella configurazione finale di traversata, è stato necessario verificare pannelli e saldature della parte posteriore dove un vistoso puntone provvisorio ha convogliato lo sforzo trasmesso dall’arco fuori dalla sede definitiva degli appoggi, la cosiddetta “scarpa”, verso il molto più esile incrocio tra la trave-catena e il traverso.

Anche questa zona è stata accuratamente descritta mediante elementi “plate” eseguendo verifiche a buckling con patch-loading dovuto all’organo di traslazione. Gli interventi hanno riguardato irrigidimenti aggiuntivi e alcune saldature della zona, che sono state “ricaricate” per rispettare i limiti di norma.

Insostituibili, fuor di retorica, proprio in questo contesto sincopato, l’enorme quantità di calcoli eseguiti on-fly di cui nessun budget potrà mai tener conto, mediante formule a mente e calcolatrice, che ha permesso un disegno di progetto agile ed essenziale, ma ricco di tutti quei dettagli necessari a una precisa modellazione costruttiva, cui segue una razionale produzione d’officina.  

Il protocollo Cimolai e la necessità di una norma europea

L’articolato montaggio del ponte Drini e tutta l’ingegnerizzazione a supporto ha riconfermato un protocollo interno, di derivazione Eurocodice, ma elaborato da Cimolai S.p.A., per la valutazione della Erection Class, ovvero del livello di difficoltà del montaggio, elaborato sulla base di diversi parametri. Proprio agli stakeholders spetterebbe la compilazione e la discussione di tale documento già in sede di progetto di esercizio, ovvero ben prima di iniziare qualsiasi attività di cantiere, per evitare che il montaggio si trasformi in un complesso o ancor peggio improvvisato esercizio di ingegneria acrobatica.

L'esperienza dell'Azienda Cimolai S.p.A. ha definito, applicando il protocollo al montaggio del ponte Drini, così come si è presentato con un'elevata quantità di valutazioni eccedenti le normali difficoltà, la classe di appartenenza come ERC3b, ovvero la quinta e ultima raggiungibile mediante l’analisi, rispetto a un massimo di sei, dove il sesto e massimo livello, ERC4, è riservato a opere uniche, di irripetibile straordinarietà, come per esempio le operazioni di trasporto transoceanico e montaggio delle gates del canale di Panama, la rimozione della nave da crociera Costa Concordia o la costruzione di un grande ponte sospeso sul mare, come il Ponte di Messina.

Manca oggi, del tutto, un simile documento nel panorama normativo, che dovrebbe giocoforza inquadrarsi in un inedito Eurocodice per le operazioni terrestri, sulla scorta della “DNVGL-ST-N001 - Marine operations” che con le sue oltre 500 pagine costituisce un saldo riferimento del settore delle operazioni di montaggio e assemblaggio in mare.

Si ritiene infatti che senza documenti di guida di questo tipo per i montaggi e operazioni terrestri, per una megastruttura, ma anche per un piccolo ponte, le analisi dei costi e dei rischi di montaggio possano risultare, solo sommarie. In calce si riporta il quadro sinottico di tale protocollo per stimolare sull’argomento la riflessione da parte della spettabile comunità delle costruzioni.

INFO
Inizio lavori (Cimolai S.p.A.): Maggio 2023
Fine lavori: Maggio 2024
General Contractor: Salillari L.t.d.
Montaggio: Cimolai S.p.A.
Project Manager: eng. Marco Sciarra – Cimolai S.p.A.
Progetto esecutivo: eng. Giorgio Rizzo
Progetto di montaggio e varo: eng. Alessandro Catanzano – Cimolai S.p.A.
Analisi ingegneristiche navali e marittime: eng. Alessandro Catanzano – Cimolai S.p.A.
Field Engineering: eng. Paolo Novi – Cimolai S.p.A.
Controlli NDT: Istituto Italiano della Saldatura di Genova