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Turchia: “retrofitting & strenghtening” del Viadotto 1
PROGETTAZIONE

Turchia: “retrofitting & strenghtening” del Viadotto 1

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L'esperienza di Astaldi: i danni recati dal terremoto del 1999

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Nel corso di questi ultimi anni abbiamo assistito sempre più frequentemente a disastri atmosferici di varia natura con gravi danni per le infrastrutture, ma soprattutto per le numerose perdite di vite umane. Anche in Turchia, dove lavoriamo da diversi anni, abbiamo avuto nel corso del 1999 l’esperienza di assistere impotenti allo scatenersi dell’immensa forza della natura con i due terremoti del 17.08 nella zona di Kocaeli (Izmit) che provocò circa 30.000 vittime e 150.000 senzatetto e quello che ci ha investito più da vicino il 12.11 con magnitudo 7,2 e che fece circa 20.000 vittime con epicentro in prossimità proprio nella zona dei nostri lavori, a circa 12 km dal Viadotto 1 e una stazione sismografica nelle vicinanze di Bolu registrò un PGA (Peak Ground Acceleration) di 0,8 g.
Era stato da poco ultimato questo viadotto per l’intera sua lunghezza di circa 2.400 metri, nel lotto 2 dell’Autostrada Anatolica Gumusova-Gerede, tra Istanbul ed Ankara, e la struttura fu sottoposta ad un collaudo, “full scale” non previsto, all’interno della zona più sollecitata dal terremoto. Infatti, proprio a circa due terzi del viadotto l’evento sismico aveva generato la rottura di una faglia (lateral fault slip) in direzione NO-SW.
Il viadotto era stato progettato prendendo come dato sismico un EGA (effective round acceleration) pari a 0,4 g, in accordo con le raccomandazioni AASHTO allora in vigore (edizione 1989), questi parametri erano relativi ad un terremoto con periodo di ritorno di 500 anni. Dopo i primi momenti di panico, pur se gravemente danneggiato, si costatò che l’impalcato era rimasto in piedi, nonostante alcune pile fossero state diversamente dislocate dalla loro posizione originale dal movimento della faglia, con spostamenti intorno ai 100-120 centimetri e con alcune campate che erano sospese nel vuoto al di fuori dell’area d’appoggio sui pulvini, sostenute solo dai ferri e dal calcestruzzo della soletta di collegamento tra gli impalcati.
È forse ancora oggi l’unico esempio di struttura sottoposta ad evento sismico di notevole rilevanza e attraversante una faglia attiva ad aver retto alla furia della tremenda scossa combinata con uno spostamento fisico delle strutture principali che non abbia subito danni definitivi che avrebbero sicuramente compromesso il suo recupero e meritandosi il riconoscimento della rivista specializzata ENR - Special Advertising Section come “Best Projects” 1999. Se fosse stato già in esercizio e aperto al traffico non avremmo avuto altre vittime e questo è lo scopo del progettare correttamente e del buon costruire secondo le regole della qualità e lo stato dell’arte.
Dopo i primi giorni vissuti tra la paura di subire ulteriori altre forti scosse che avrebbero potuto aggravare le già precarie condizioni di stabilità, non solo quelle dovute all’inevitabile sciame sismico, cominciarano i primi contatti con vari esperti per stabilire il da farsi e come la notizia di questo viadotto rimasto in piedi miracolosamente cominciò a propagarsi tra gli esperti del settore, iniziò una lunga processione di tecnici da tutto il mondo che venne a vedere da vicino questo esempio unico.
Alla fine dei numerosi consulti il progetto per la riabilitazione e la messa in sicurezza del viadotto fu affidato al Prof. G.M.Calvi dell’Università di Pavia e a M.J.N. Priestley, professore emerito della UC a San Diego che studiarono da esperti, vista la loro professionalità e le numerose applicazioni del recente passato, su come poter salvare il viadotto e adeguarlo a più severi parametri in grado di sopportare ancora meglio eventuali nuovi sismi.

Il viadotto era stato progettato dallo Studio Macchi di Milano in collaborazione con l’ing. Paolo Versace della Technital di Verona, e con la consulenza del Prof. Vincenzo Pane dell’Università di Perugia per i terreni di fondazione. Era costituito da due carreggiate separate e indipendenti della larghezza di 17,50 metri, con 7 travi precompresse da 36 metri per campata, semplicemente appoggiate con soletta continua per 10 campate gettate in opera.
Tutte le travi erano adagiate su appoggi POT multi-direzionali della FIP, libere di scorrere su piani d’acciaio inox lucidato in condizioni normali per 32 centimetri e con un massimo in campo plastico di 48 centimetri e bloccate da speciali dissipatori (denominati EDU, Energy Dissipation Units, forniti dall’ALGA) in grado di dissipare, tramite la duttilità elasto-plastica dei suoi componenti metallici, sia le sollecitazioni termiche e sia parte dell’energia indotta dal movimento dell’impalcato in caso di sisma, questo per ridurre gli sforzi sia sulle pile, per non sovraccaricarle eccessivamente che sulle fondazioni. Inoltr, per proteggere la struttura da eventuali collassi dell’impalcato, secondo le raccomandazioni AASHTO, in corrispondenza dei giunti, qui ogni 400 metri, gli impalcati erano ancorati con dei trefoli ad un blocco di calcestruzzo armato del pulvino.
Grazie a questi dispositivi la struttura è riuscita a dissipare parte dell’energia prodotta, ma non in maniera sufficiente tale da non provocare danni alle parti in calcestruzzo e a questi dispositivi, anche perché il movimento complessivo generato dal sisma e dalla faglia è stato più del doppio rispetto a quella di progetto.
Da quest’esperienza sconvolgente si è passati alla verifica puntuale d’ogni parte della struttura verificando i possibili danni sui pali, plinti di fondazione, pile e pulvini, spalle e solette dell’impalcato.
Fortunatamente è stato minimo il danno sui pali, su qualche plinto di fondazione si è proceduto a farne di nuovi a coronamento del contorno e ricollegando i ferri d’armatura del plinto stesso alla struttura in calcestruzzo con un nuovo getto e generando l’allargamento della base, per le pile invece nessuna è stata fessurata o danneggiata; soltanto in corrispondenza del piano di scorrimento della faglia si è verificato un fuori piombo di circa 3° che è stato riassorbito al momento del sollevamento dell’impalcato, essendo così le deformazioni subite dalla struttura ancora tutte nel campo elastico.
Dal risultato di quest’analisi è partito l’adeguamento della struttura ai nuovi parametri sismici richiesti dal Cliente: periodo di ritorno = 2000 anni al quale corrisponde un PGA DI 0,8g e considerazione del “near field effect” secondo quanto previsto dalle normative sismiche AASHTO in definizione nel 2001 e con una nuova filosofia progettuale, sulla base delle esperienze fatte in altre parti del mondo, soprattutto negli USA, dove è in corso da diversi anni per molti dei ponti e viadotti l’adeguamento delle strutture a sopportare terremoti di più alto grado sismico.

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