La sfida di Gioia Tauro

INFRASTRUTTURE
La sfida di
Gioia Tauro
Sovrastrutture stradali in area interportuale:
l’ampliamento dei piazzali “alti fondali”.
Con un obiettivo: raddoppiare i volumi
di traffico nel prossimo quinquennio
Antonio Montepara, Felice Giuliani
Antonio Montepara, professore Ordinario di “Costruzione di Strade, Ferrovie e Aeroporti” presso la
Facoltà di Ingegneria e presso la Facoltà di Architettura dell’Università degli Studi di Parma
Felice Giuliani, professore associato di “Progettazione Avanzata di Infrastrutture Viarie”, “Cantieri e
Impianti per Infrastrutture”, “Tecnica ed Economia dei Trasporti” e “Controlli sui materiali stradali e
sperimentazione” della Facoltà di Ingegneria dell’Università degli Studi di Parma
L
e azioni intraprese ed in progetto sul porto di Gioia Tauro sono
finalizzate a consolidare e ad
ampliare le potenzialità del porto, già da
tempo dotato di grande capacità operativa e con trend di crescita che porteranno al raddoppio dei volumi di traffico
nel prossimo quinquennio. I volumi del
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traffico di container, in soli dieci anni di
attività risulta particolarmente importante. Nel corso dell’anno 2005 sono stati
movimentati 3.160.981 TEUs.
Nell’anno 2004 il numero complessivo di
TEUs movimentati da e verso altri porti
nazionali è stato pari a 345.145, il che
conferma la rilevante funzione dello sca-
lo, quale sorgente di traffico. Lo sviluppo
delle infrastrutture stradali e ferroviarie
dell’area prefigura un aumento delle
merci movimentate con modalità non
marittima. Il nuovo piazzale si inserisce
dunque in un contesto di vivace incremento delle attività portuali dove i requisiti prestazionali delle infrastrutture devono tenere il passo delle ambiziose esigenze del mercato.
L’ampliamento delle aree di stoccaggio “alti fondali” del terminal
di Gioia Tauro
Oltre 26.000 m2 di pavimentazione in
elementi autobloccanti in calcestruzzo,
circa 19.000 m2 di pavimentazione semirigida rinforzata, per complessivi 45.600
m2 di estensione, l’ampliamento delle
aree di stoccaggio del terminal lato Gioia
Tauro della banchina “alti fondali” rappresenta il più recente intervento realizzato
nell’attivissima area portuale calabrese.
La sovrastruttura dei piazzali, dimensionata in considerazione della gravità del
traffico pesante previsto e dello stazionamento nell’area in oggetto di grandi carichi statici, è chiamata ad assolvere alle
funzioni richieste con le condizioni climatiche tipicamente mediterranee che
compor tano elevate temperature al
suolo. La particolarità dell’intervento
consiste nella realizzazione di una sovrastruttura di tipo semirigido con conglomerati bituminosi rinforzati in alternativa
alla soluzione della pavimentazione rigida
in calcestruzzo.
L’esercizio della parte già esistente della
struttura portuale ha reso necessaria la
programmazione di interventi specifici
sulla banchina e nell’area di manovra dei
mezzi “Straddle carrier”, in particolare
per salvaguardare la funzionalità della
pavimentazioni, anche in conglomerato
cementizio armato, che sono state più
volte interessate da un diffuso degrado
superficiale.
Le opere previste, iniziate a febbraio del
2005 e concluse in 180 giorni, incremen-
tano dunque l’estesa area di stoccaggio a
servizio della banchina terminal container di Gioia Tauro.
Condizioni di carico nei piazzali di
stoccaggio
La severità del traffico veicolare previsto
e dello stazionamento nell’area di grandi
carichi statici si somma alla presenza di
speciali mezzi meccanici mobili atti al trasporto ed alla sovrapposizione di più
container.Tali mezzi, denominati Fork Lift
Truck, data la loro struttura e la contenuta velocità di marcia, impongono alla
pavimentazione grandi sforzi concentrati,
amplificati dalle azioni di sterzatura, accelerazione e frenatura proprie di questi
potenti veicoli, il più delle volte circolanti
con diversi container pieni impilati. Tali
mezzi, comprensivi di spreader, possiedono peso a vuoto dell’ordine dei 500 kN
e costituiscono un potenziale carico
dinamico superiore a 950 kN.
Nella condizione di moto stazionario e
nella fase statica, tale peso complessivo si
ripartisce in modo diseguale fra due assi:
anteriore, costituito in genere da due
coppie di ruote gemellate, e posteriore
ad asse singolo. Sulla verticale dell’asse
anteriore, che risulta maggiormente caricato, si innalza il braccio meccanico di
sollevamento container. In fase progettuale, ai fini del dimensionamento della
pavimentazione, può ritenersi necessario
attribuire l’intero carico proprio all’asse
anteriore, in considerazione delle fasi di
frenatura o di altre configurazioni particolarmente gravose.
La pressione di contatto al suolo, riconducibile in prima approssimazione alla
pressione gonfiaggio dei pneumatici, è
dell’ordine di 1,2 MPa ma necessita
comunque di una quantificazione specifica che tenga conto di azioni esasperate
che si originano laddove il carrello sollevatore effettua movimenti rotatori di piccolo raggio, con una delle ruote che funge da perno a terra. Le configurazioni di
carico in esercizio risultano, in ogni caso,
diverse e riconducibili a situazioni non
proprie della tradizionale progettazione
Ampliamento dei piazzali “alti fondali”
Oltre 26.000 m2 di pavimentazione in elementi autobloccanti in calcestruzzo, circa 19.000 m2 di
pavimentazione semirigida rinforzata, per complessivi 45.600 m2 di estensione, l’ampliamento delle
aree di stoccaggio del terminal lato Gioia Tauro della banchina “alti fondali” rappresenta il più
recente intervento realizzato nell’attivissima area portuale calabrese.
stradale. Alle pressioni esercitate a terra
dalla singola ruota di Staddle Carrier o di
Stracker (15.000 daN) si devono aggiungere azioni di più complessa modellazione quali il potenziale urto fra container, la
conformazione in linea o puntuale degli
appoggi degli stessi, le importanti azioni
tangenziali.
Geologia e caratteristiche geotecniche dei terreni di sottofondo
La natura dei terreni presenti in situ,
essenzialmente sabbiosa, non ha richiesto interventi di sostituzione o di stabilizzazione chimica. Un’incisiva azione di
compattazione meccanica, esercitata da
rulli vibranti di peso elevato, ha consentito il raggiungimento del necessario
addensamento per le caratteristiche portanti richieste. Le indagini geognostiche
basate su sondaggi e prove penetrometriche dinamiche hanno infatti evidenziato una formazione più superficiale da
sabbie grigio-giallastre poco addensate
(primi 2÷3 metri di profondità), o molto
addensate a profondità maggiori estese
fino a circa 80÷90 metri.
Scelta della sovrastruttura
La destinazione d’uso del piazzale e della
viabilità connessa hanno richiesto la realizzazione di una sovrastruttura di elevata
capacità portante, individuata in una pavimentazione di tipo semirigido costituita
da una fondazione in misto granulare
stabilizzato con cemento Portland di 45
cm di spessore, uno strato di binder in
conglomerato bituminoso realizzato con
bitume modificato di tipo hard (10 cm)
ed un manto di usura speciale tipo Splittmastix Asphalt (SMA) di 5 cm di spessore. All’interfaccia fra gli strati bituminosi è
stata inserita una geogriglia in fibra di
vetro. La superficie stradale risulta in tal
modo rinforzata nei confronti delle severe azioni di punzonamento, scelta progettuale mirata a tutelare la regolarità e
la stessa integrità dei piani carrabili e delle aree di stoccaggio.
Il dimensionamento degli spessori degli
Imboccatura
Bacino di rotazione - Sud
Bacino di rotazione - Nord
Banchina per transhipment container
Banchina per transhipment automobili
Banchina per traffico commerciale e passeggeri
larghezza
diametro
diametro
lunghezza
lunghezza
lunghezza
280 m
750 m
450 m
3011 m
384 m
991 m
Banchina per darsena di servizio
Banchina pontoni
Canale
Profondità fondali
lunghezza
lunghezza
larghezza
12,50 - 18,00 m
257 m
200 m
210 m
Progetto&Pubblico 26/2006 Settembre • 37
INFRASTRUTTURE
strati legati a bitume tiene in debito conto la capacità della rete di assorbire le
tensioni di trazione esistenti all’interfaccia
fra manto superficiale SMA e strato di
binder, quest’ultimo sovrapposto allo
strato in misto cementato che costituisce l’elemento eminentemente portante
della sovrastruttura.
La posizione della rete, nelle ipotesi di
lavoro di questo intervento, è 5 cm al
di sotto della quota di progetto. La
verifica dello stato tensionale in esercizio della geogriglia è suppor tata da
algoritmi di soluzione del problema del
multistrato elastico, scaturiti dall’applicazione della teoria di Boussinesq, modello ricorrente nella progettazione delle
sovrastrutture stradali. Un’analisi integrativa agli elementi finiti ha consentito
di evidenziare l’apporto strutturale della geogriglia che inibisce in modo significativo la trasmissione delle tensioni di
trazione negli strati più profondi.
Caratteristiche del manto Splittmastix e
del rinforzo con geogriglia in fibra di vetro
Necessariamente proprio allo strato di
usura realizzato con conglomerato
bituminoso tipo Splittmastix Asphalt
(SMA) è richiesto il compito più oneroso, ovvero di costituire un rivestimento concepito per resistere ad azioni concentrate in presenza di temperature particolarmente elevate. L’adozione di uno strato di usura tipo Splittmastix Asphalt, costituito da una miscela di
pietrischetti, graniglie, sabbia di frantumazione e filler, in aggiunta di bitume
modificato di tipo Hard, consente di
ottenere elevate proprietà meccaniche
necessarie per lo specifico impiego. La
particolare distribuzione granulometrica, abbastanza discontinua, offre un
maggiore contributo di resistenza
dovuto all’incastro delle frazioni più
grosse che, unitamente alle indispensabili qualità del bitume modificato di
tipo Hard, costituiscono una risposta
efficace ai fenomeni di ormaiamento.
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La sovrastruttura
La destinazione d’uso del piazzale e della viabilità connessa
hanno richiesto la realizzazione di una sovrastruttura di elevata capacità portante, individuata in una pavimentazione di
tipo semirigido costituita da una fondazione in misto granulare stabilizzato con cemento Portland di 45 cm di spessore, uno
strato di binder in conglomerato bituminoso realizzato con
bitume modificato di tipo hard (10 cm) ed un manto di usura
speciale tipo Splittmastix Asphalt (SMA) di 5 cm di spessore.
All’interfaccia fra gli strati bituminosi è stata inserita una geogriglia in fibra di vetro. La superficie stradale risulta in tal
modo rinforzata nei confronti delle severe azioni di punzonamento, scelta progettuale mirata a tutelare la regolarità e la
stessa integrità dei piani carrabili e delle aree di stoccaggio.
La struttura realizzata è costituita dunque da manto SMA su geogriglia in
fibra di vetro, di tipo autoincollante,
costituita da una trama in fibra resistente alle elevate temperature di stesa del
conglomerato bituminoso, con allungamento massimo a rottura, nelle due
direzioni di lavoro, del 4% ed una resistenza a trazione longitudinale e trasversale superiore a 120 kN/m.
Una mano di attacco realizzata con lo
stesso bitume modificato tipo Hard
dello strato di usura, in ragione di 1,5
kg/m 2, costituisce un ulteriore elemento di continuità e collaborazione
fra gli strati.
I requisiti richiesti all’aggregato grosso
di un manto Splittmastix sono quelli
propri degli aggregati provenienti dalla
frantumazione di rocce di natura eruttivo-magmatica di elevate qualità.
Altrettanta importanza va attribuita al
filler, presente in modo significativo
all’interno della miscela e la cui additivazione con calce idrata conferisce al
mastice bituminoso benefici tangibili in
termini di rigidezza, adesione e durabilità. Le condizioni di stesa dei conglomerati SMA, nell’ottica del raggiungimento delle migliori prestazioni, richiedono la massima attenzione alla preparazione dei piani di posa. Regolarità e
pulizia rappresentano condizioni essenziali per le quali l’interposizione dei
rinforzi e la mutua collaborazione strutturale degli strati hanno ragione d’essere. Come noto, il massimo coordinamento fra i mezzi di cantiere, un’adeguata velocità di avanzamento della finitrice, il controllo della temperatura, l’energica ed immediata compattazione
sono gli elementi fondamentali del successo finale.
Per gentile concessione della rivista “Quarry & Construction”
dove l’articolo dei professori Montepara e Giuliani è stato pubblicato in versione integrale nel mese di marzo.