Più elevati Carichi di Rottura
Con le difficoltà imposte dal sistema climatico e dal sistema dei trasporti di San Francisco da affrontare, ed il fascino e l’orgoglio civico della città da sostenere, l’obiettivo del progetto di restauro antisismico risulta alquanto inusuale, forse unico. È considerato il più cospicuo e significativo progetto di miglioramento dalla data di inaugurazione del ponte nel 1937. Selezionato nel 1999 come una delle "10 Maggiori realizzazioni edili del XX secolo", con un sondaggio internazionale condotto per il ConExpo-Con/Agg, il ponte, con i suoi 63 anni di età, rappresenta ben più di un tesoro e di un punto di riferimento della città. Esso continua a costituire la via d'accesso alla città da nord per le squadre di emergenza a servizio della comunità, oltre a rappresentare il percorso preferenziale per oltre 41 milioni di automobilisti all’anno. Oltre 10 milioni di visitatori si recano annualmente a vedere e percorrere il ponte, secondo le statiche del Golden Gate Highway & Transportation.
Situato in una zona classificata a Rischio sismico Quattro, il più alto negli Stati Uniti, il ponte richiede speciali attenzioni e disposizioni di protezione antisismica. A dispetto del suo eccellente progetto, della coscienziosa manutenzione e di una storia di significativi miglioramenti strutturali, il ponte potrebbe cadere nel corso di un terremoto di magnitudo 7.0 o superiore, che si verificasse nella faglia di San Andreas di Hayward.
Un terremoto verificatosi nel 1989 nelle vicinanze di Lorna Pietra evidenziò la vulnerabilità ed il pericolo di crollo del ponte per danni dovuti ad un terremoto, difronte al pubblico televisivo mondiale che assisteva all’incontro San Francisco Giants e Oakland A's delle World Series. Ciò diede inizio ad uno studio dettagliato su cui in seguito è stato basato il progetto di restauro antisismico. Lo studio prevedeva la riprogettazione ed il restauro del ponte per garantire la resistenza ad un terremoto della magnitudo massima credibile di 8.3.
Le torri: una sola storia
Il restauro antisismico del Golden Gate Bridge comprende l’aggiunta di elementi in acciaio e calcestruzzo per il rafforzamento generale delle strutture allo scopo di ridurre gli effetti delle violente sollecitazioni e delle conseguenze di un terremoto.
Il restauro include inoltre l’aggiunta di piloni cavi gettati in opera, supporti in calcestruzzo, elementi strutturali in acciaio e smorzatori per il ponte principale e per i relativi viadotti d'accesso. Buona parte dei lavori di restauro antisismico è incentrata sulla ricostruzione delle quattro torri e sulla costruzione di sostegni temporanei all’esterno di ciascuna di esse. Con la prima fase di sollevamento sincronizzato, il carico del ponte verrà trasferito dalle torri ai sostegni temporanei. Una volta completata questa leggera ma significativa modifica, le vecchie torri saranno demolite sezione per sezione fino al livello del suolo.
I sostegni temporanei rimarranno in posizione per circa due mesi, mentre le squadre costruiranno le fondazioni rinforzate ed assembleranno la nuova torre in acciaio. Al termine dei lavori sulla nuova torre, una seconda fase di sollevamento sincronizzato eleverà il ponte per trasferirne nuovamente il carico sulla torre appena completata. Mentre il progetto globale viene considerato un’operazione di restauro, esso coinvolge ben più della sostituzione delle torri e dei relativi componenti. In generale, il ponte, le torri e le fondazioni sono state considerevolmente migliorate.
Approssimativamente 900 tonnellate d’acciaio sono state aggiunte per sostituire o rinforzare gli elementi del traliccio esistente. È stato necessario completare questa fase del progetto prima della rimozione delle torre. Specifici isolatori e smorzatori di sollecitazioni sismiche verranno aggiunti nel corso dei lavori, mentre le campate, ora separate, verranno collegate in modo da muoversi assieme in caso di terremoto. Come ulteriore misura protettiva, al termine dei lavori il ponte poggerà su supporti isolatori antisismici in gomma posti sulla sommità delle torri.
Muovere il complesso con incredibile precisione L’enormità del progetto si trasforma in un’opera ingegneristica di estrema precisione da realizzare nell’ambito di pochi centimetri, per trasferire il ponte dalle torri originali ai pilastri temporanei e successivamente di nuovo sui sostegni definitivi. Come apparato primario di movimento è stato scelto un sistema di sollevamento sincronizzato Enerpac, in seguito ad un esame di numerose altre opzioni di sollevamento ed una stretta collaborazione tra Balfour Beatty e Don Bishel di Enerpac. Tra la società contraente e Bishel, che vanta oltre 16 anni di esperienza nell’ingegneria idraulica, si sono tenuti numerosi incontri di pianificazione e di avanzamento.
La massiccia opera di sollevamento viene accuratamente controllata da una postazione centralizzata. Un’unità di controllo basata su microprocessori offre un’interfaccia per il controllo delle operazioni di sollevamento e abbassamento ed una seconda interfaccia per il monitoraggio della fase di posizionamento, in una singola postazione. La tecnologia digitale governa i movimenti di sollevamento e abbassamento automatico sincronizzato per un massimo di otto punti di sollevamento. Alcuni sensori di alta precisione (1 mm) sono collegati al carico per garantire un accurato controllo del posizionamento.
Per ciascun sollevamento sono impiegati ventiquattro cilindri a controdado Enerpac da 200 tonnellate (serie CLL). I cilindri a singola azione con richiamo a molla sono uniti in gruppi di quattro e posizionati alla base di ciascuno dei sei piloni. Ciascun gruppo agisce come una singola unità nel corso di un sollevamento. Il collegamento del gruppo è realizzato con un collettore singolo, in modo che tutti e quattro i cilindri ricevano gli stessi comandi idraulici ed elettronici inviati dall’unità di controllo.
Le fasi preparatorie per una fase di sollevamento comprendono l’allentamento dei bulloni che uniscono il ponte alla torre ed il posizionamento dei cilindri fino a portarli a contatto con il ponte.
I controlli di programma prevedono l’esecuzione del sollevamento in incrementi di 5 mm (2 decimi di pollice). A questo punto gli operatori controllano la pressione presente in ciascun cilindro, prima di passare all'estensione successiva. Il distacco dalla torre generalmente avviene a circa 15 mm (0,6 pollici). Quindi i gruppi di cilindri vengono disattivati e l’operazione viene ripetuta su ciascuna delle altre basi della torre.
Il complesso generale delle operazioni richiede circa 30 minuti, buona parte dei quali è impiegata per il controllo ed il monitoraggio dello stato di sollevamento. In ciascuna fase sono necessarie frequenti letture e verifiche, prima di dare inizio alla fase successiva.
I gruppi di cilindri Enerpac vengono mantenuti in posizione abbassata per un periodo di 24 ore prima di avviare il processo di disassemblaggio della torre. Quindi rimangono in posizione finché i lavori di costruzione della nuova torre permanente non sono completati. A quel punto, viene avviato il processo di abbassamento con uguale accuratezza.
Al momento attuale una delle quattro torri è stata sostituita, mentre una seconda torre è prossima al completamento. In tutto, le corse di sollevamento ed abbassamento per ciascuna torre ammontano ad appena 38 mm (1 ½ pollici). Tuttavia, dato il peso e la natura dell’opera di sollevamento, il suo successo deve misurarsi in termini di precisione e potenza e non di distanza.
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