Un sistema idraulico flessibile per la posa di quattro ponti diversi

I tecnici stanno costruendo una nuova circonvallazione che cinge la città spagnola di Teruel e, in collaborazione con gli specialisti Eneparc, hanno sviluppato un sistema idraulico di posa molto flessibile che può essere adattato per la posa in controtendenza o in discesa di tutti e quattro i ponti del nuovo raccordo di 16,6 km dell’autostrada tra Valencia e Saragozza.

Il nuovo raccordo farà parte dell’autostrada Valencia-Saragozza attualmente in costruzione. I lavori per la realizzazione dell’autostrada consistono per lo più nell’adeguamento a standard autostradali dell’esistente tracciato a una corsia. Tuttavia a Teruel, dove il percorso attraversa il centro della città, si è resa necessaria la costruzione di un raccordo di circonvallazione.

Presi singolarmente, i quattro nuovi ponti che formeranno parte del raccordo attorno a Teruel, nel nordest della Spagna, non sembrano potersi prestare a una posa di ponti a spinta. Sono strutture di modeste dimensioni, la più lunga delle quali arriva a soli 325 m, anche se sono tutte formate da una coppia di viadotti gemelli, uno per carreggiata.

Per quanto simili, queste strutture non sono però identiche (differiscono principalmente per pendenza, convessità del piano stradale e curvatura). Tuttavia la società appaltatrice Dragados ha deciso di realizzarle col sistema dei ponti a spinta, operando in stretta collaborazione con Enerpac (specialista in sistemi idraulici integrati per l’ingegneria civile) al fine di sviluppare un sistema semplice e flessibile, adattabile alle quattro strutture.

A Posa dei ponti in controtendenza e in discesa

I quattro ponti, ciascuno formato da una struttura gemella per un totale di otto piani stradali da posare, sono stati progettati per essere quanto più possibile simili tra loro e consentire quindi di spostare le apparecchiature di posa da un sito all’altro senza troppe complicazioni. Tutti i segmenti hanno la stessa sezione trasversale e la distanza tra le pile (52 m) è costante in tutte le strutture.

Vi sono, tuttavia, delle differenze. Come sottolineato da Polimon, a tutta prima non sembrano differenze rilevanti, ma in fase di progettazione del getto e della posa si sono rivelate abbastanza significative. Il ponte numero uno prevede un piano sostanzialmente diritto, con un dislivello longitudinale del 4% e una pendenza trasversale tra il bordo interno e quello esterno di ciascun piano stradale del 2%. Il ponte numero due ha un piano curvo, con un raggio di 3200 metri, mentre il numero tre e il numero quattro hanno un raggio di 5000 metri. Su questi tre ponti il dislivello longitudinale è identico, ossia dell’1,3%; tuttavia, mentre due verranno posati in contropendenza, il terzo lo sarà in discesa. La pendenza trasversale dei due piani stradali del ponte numero due è del 2,7% per entrambi, con una diminuzione verso il centro della carreggiata; un andamento simile è previsto anche per i ponti numero tre e quattro, anche se qui la pendenza trasversale è ridotta al 2%.

Così la Drace e la specialista Enerpac hanno messo a punto un sistema che potrà essere utilizzato per tutte e quattro le strutture, e l’intero “impianto”, sia il cantiere di colata sia le attrezzature di posa, potranno essere spostati da un sito all’altro dopo la conclusione delle opere di ciascuna struttura. Sono stati realizzati due gruppi di attrezzature, per permettere di costruire e posare contemporaneamente i due piani stradali paralleli di ciascuna struttura. Quando si arriva agli ultimi due ponti, che sono quasi adiacenti tra loro, si procederà alla costruzione di un piano stradale per volta, per limiti di spazio in corrispondenza degli appoggi di fondazione.

Sistema idraulico di spinta e frenatura

I problemi di spazio hanno rappresentato il limite principale che, unitamente alle mediocri condizioni del terreno in corrispondenza degli appoggi di fondazione, ha impedito a Dragados di semplificare le operazioni costruendo tutti i ponti con posa in contropendenza. Anche se Polimon afferma di aver lavorato su schemi precedenti per i quali erano previsti pose in discesa, si trattava sempre di brevi distanze e all’inizio si era comunque effettuata una posa in contropendenza. Dall’esigenza di realizzare un sistema che potesse far fronte sia a pose in discesa sia ai metodi classici di posa in contropendenza, è nato un sistema di più sicura riuscita, dotato di martinetti sia di frenatura che di spinta. Ogni segmento è lungo 26 m e il collegamento del piano stradale al sistema di posa è molto semplice. Ciascun segmento viene prodotto tramite una gettata che nella parte superiore e inferiore della trave a cassone delle aperture temporanee, nelle quali vengono inseriti due speciali montanti di acciaio per la procedura di posa. La parte inferiore del montante di acciaio, che si estende al di sotto del segmento, è collegata al martinetto di posa tramite una serie di barre metalliche ad alta resistenza, collegate in serie, lunghe 6 metri e di 60 millimetri di diametro.

Per una posa standard in contropendenza, i martinetti (che per sviluppare la potenza richiesta possono arrivare a quattro, con capacità di 150 tonnellate e 600 mm di corsa ad alta pressione) vengono collocati sugli appoggi di fondazione, dietro ad uno speciale “blocco di rinforzo”. Tra l’appoggio e la forma di gettata sono previsti due supporti provvisori, sormontati da piastre scorrevoli e, sulla sommità delle pile, vengono installate coperture di acciaio sopra i supporti di deformazione, fissate in posizione per la procedura di posa. Una volta terminato il ponte, il piano stradale viene sollevato, le piastre rimosse e i supporti di deformazione lasciati liberi per la normale funzione.

Prima della posa, i tecnici hanno calcolato il peso totale da muovere (il giusto numero di segmenti più la testa di posa) e l’attrito da vincere. Questi dati hanno consentito di determinare con precisione quanto caricare i martinetti affinché la posa riuscisse. I quattro martinetti di ciascun sistema di posa sono in grado di fornire fino a 600 tonnellate di spinta, ma i tecnici hanno stimato che ne siano sufficienti solo 440.

Per ogni operazione di posa viene impostato un valore minimo e un valore massimo, programmato nell’unità di controllo PLC del sistema idraulico. Il valore massimo è importante tanto quanto quello minimo anche nelle pose in contropendenza, perché la richiesta di una spinta troppo elevata può indicare che qualcosa non funziona. Il sistema è programmato per arrestarsi automaticamente qualora venisse superato il valore massimo, e impone ai tecnici di verificare che tutto stia procedendo secondo i programmi.

Sulla sommità di ciascun pilone c’è una coppia di guide laterali che servono a mantenere corretto l’allineamento durante la posa. L’attrito dei supporti e l’irregolarità della corsa dei martinetti possono comportare una perdita di allineamento del piano stradale per un massimo di 60 mm. Carlos Polimon spiega che il gruppo operativo ha messo a punto un sistema molto semplice e sta procedendo con una posa a settimana per piano stradale, ossia un totale di 52 m di piano. Le pose vengono effettuate di lunedì, mentre la preparazione del calcestruzzo del segmento successivo ha luogo i giovedì e i venerdì seguenti. Qui si sta raggiungendo una velocità di posa di circa 10 m/ora: si tratta di un dato decisamente positivo, soprattutto se raffrontato a progetti precedenti, in cui il massimo livello raggiunto è stato di 4,5 m/ora.

La zona di gettata si trova dietro ai piedritti di ciascuna struttura e dispone di un insieme di casseforme per la gettata di segmenti da 26 m di lunghezza. Ciascun gruppo di casseforme viene servito da una sua gru a torre; una per due gruppi non avrebbe fornito sufficiente flessibilità. Anche la cassaforma, del produttore Peri, è stata progettata per essere riutilizzata su tutti i ponti, nonostante le differenze di curvatura dei piani già menzionate. La cassaforma è una struttura suddivisa in tre moduli che insieme, raccordati da vari elementi che tengono conto delle curvature, costituiscono l’intera lunghezza di un segmento. L’efficienza operativa deriva dal fatto che il processo di disarmo è automatizzato: la struttura esterna della cassaforma si rovescia all’esterno sul martinetto idraulico che la sostiene, mentre la parte interna può essere trasportata fuori dal segmento su un carrellino che corre sul binario provvisorio della linea mediana del segmento. Una complicazione aggiuntiva del processo di gettata è che richiede la precompressione per post-tensione e ciò rende necessario un adattamento della cassaforma interna.

La costruzione dei primi ponti servirà come una specie di allenamento per quelli che andranno posati in discesa. Il personale di cantiere avrà l’opportunità di acquisire familiarità con tutti gli altri componenti del processo di costruzione, prima di dover affrontare una procedura di posa modificata. È chiaro che per questa parte del lavoro si è resa necessaria una forza di frenatura attiva e non si è potuto fare unicamente affidamento sull’attrito per rallentare l’unità.

Di conseguenza, è stata riorganizzata la disposizione dei martinetti: due rimangono in corrispondenza dei piedritti, come accade per le normali procedure di posa, mentre gli altri due vengono collocati sulla parte posteriore del segmento da posare. Questi ultimi fungeranno da martinetti frenanti; le barre d’acciaio verranno fate passare nella parte frontale, si estenderanno per tutta la lunghezza fino ai martinetti posteriori e lo stesso in direzione opposta, onde trasferire i martinetti di carico dietro ai martinetti di frenatura. I martinetti per il trasferimento del carico entrano in scena per mantenere il segmento in posizione quando gli altri martinetti sono stati estesi in tutta la loro lunghezza e occorre liberarli per accorciarli di nuovo.

Sistema per il recupero della testa

Oltre che nel sistema di posa, il dispositivo idraulico Enerpac è installato sulla parte anteriore della testa di posa. Due martinetti della capacità di 40 tonnellate e con una corsa di 400 mm correggono la deviazione di circa 300 mm quando la testa del piano stradale raggiunge i piloni. La deviazione è provocata dalla luce relativamente lunga (52 metri) tra un pilone e l’altro.