Infrastrutture ferroviarie | Nuova Stazione

Alta velocità a Bologna: tra i più grandi scavi a cielo aperto in ambito urbano

Costituita da un camerone interrato, la nuova stazione Av è stata realizzata mediante uno scavo a cielo aperto tra i più grandi realizzati in Europa in ambito urbano e si sviluppa su tre livelli collegati da un sistema di scale mobili fisse e ascensori.

La stazione Av di Bologna, inserita in un più ampio progetto di riconfigurazione del nodo ferroviario , è stata ideata per consentire il transito contemporaneo e separato su due livelli (linea ordinaria Fs in superficie e linea Av in galleria).
Costituita da un camerone interrato, la nuova stazione Av è stata realizzata mediante uno scavo a cielo aperto tra i più grandi realizzati in Europa in ambito urbano e si sviluppa su tre livelli collegati da un sistema di scale mobili fisse e ascensori.
Il camerone sotterraneo, dalle imponenti dimensioni, consente ai treni il passaggio a 160 km/h e utilizza tecnologie d’altissima avanguardia in campo edile, civile e impiantistico.
La stazione Av, inserita in un più ampio progetto di riconfigurazione del nodo ferroviario di Bologna (nuovo tratto ferroviario Av in galleria di penetrazione urbana, nuovo collegamento stradale con la tangenziale e un potenziale collegamento su ferro con l’aeroporto), è stata progettata per consentire il transito contemporaneo e separato su due livelli dei convogli della linea ordinaria Fs in superficie, e di quelli della linea Av in galleria. Ciò ha portato un’opera con strutture realizzate sino a una profondità di 25 m, sviluppandosi al di sotto dei binari 12, 13, 14 e 15 (provvisoriamente rimossi per consentire la realizzazione della stazione Av) della storica stazione Centrale, condividendo con essa la funzione di hub e l’integrazione con i sistemi di trasporto pubblico.

L’area di scavo del camerone è stata a contatto con la rete dei binari posti in superficie e con il traffico dei viaggiatori costantemente in esercizio.

Nuova Stazione Alta velocità a Bologna | L’area di scavo del camerone è stata a contatto con la rete dei binari posti in superficie e con il traffico dei viaggiatori costantemente in esercizio.

Grazie alla realizzazione di un nuovo sottopasso per i viaggiatori, e all’adeguamento dimensionale dei prolungamenti dei sottopassi pedonali esistenti, si sono potuti potenziare gli accessi della stazione storica e della nuova stazione Av da piazza delle Medaglie d’Oro e da via de’ Carracci, migliorando la continuità tra centro storico e il quartiere Bolognina storicamente divisi dai binari, conseguendo in tal modo un notevole incremento della «permeabilità» presente prima dei lavori.
L’opera, realizzata dal Gruppo Astaldi, è stata commissionata da Rete Ferroviaria Italiana (Gruppo Fs Italiane) ed è stata progettata a livello esecutivo da Italferr (la società di ingegneria dello stesso Gruppo Fs Italiane) che ne ha svolto anche la direzione lavori e il coordinamento della sicurezza nell’esecuzione dei lavori.
Costituita da un camerone interrato, la nuova stazione Av è stata realizzata mediante uno scavo a cielo aperto tra i più grandi realizzati in Europa in ambito urbano.

Per la realizzazione del camerone, i binari superiori e tutte le opere insistenti sono state oggetto di completa demolizione e rimozione.

Nuova Stazione Alta Velocità a Bologna | Per la realizzazione del camerone, i binari superiori e tutte le opere insistenti sono state oggetto di completa demolizione e rimozione.

Il camerone sotterraneo (640 m di lunghezza, 41 m di larghezza e 23 m di profondità) si sviluppa su tre livelli collegati da un sistema di scale mobili fisse e ascensori:

  • il piano Av (- 23 m), costituito da 4 binari – denominati 16, 17, 18 e 19 – dedicati ai treni veloci e 2 banchine specializzate per i servizi nord-sud (direzione Roma/Napoli) e est/ovest (direzione Milano/Torino e Verona/Bolzano);
  • il piano intermedio hall Av (-15 m), destinato ai servizi ferroviari (biglietterie self service, desk informativi, bagni) e commerciali (bar, edicola, eccetera) per i viaggiatori;
  • il piano Kiss&Ride (- 7 m), una strada sotterranea che attraversa la stazione in senso longitudinale, utilizzata, come sosta breve, da taxi, auto private, mezzi di servizio e mezzi di soccorso per carico e scarico persone (ingresso da via Fioravanti, uscita per i taxi su via de’ Carracci) e, come sosta lunga, grazie al collegamento con il parcheggio interrato dei Salesiani (488 posti disponibili, entrata su via Matteotti e su via Serlio). Dal Kiss&Ride si può inoltre accedere alle aree parcheggio (circa 300 posti) dei due mezzanini sottostanti.

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DEFINIZIONE PROGETTUALE
In fase progettuale e, successivamente realizzativa, si sono analizzati e portati a sintesi efficace molteplici fattori esterni e condizioni al contorno quali la necessità di garantire l’esercizio della stazione storica evitando subsidenze a tergo degli scavi di stazione dove hanno sede i binari, il mantenimento della viabilità locale limitando le interferenze con la viabilità di cantiere, la salvaguardia degli edifici prospicienti l’area di cantiere, la tutela dell’ambiente idrico sotterraneo e la tutela dell’ambiente nelle sue varie forme e aspetti: rumore, vibrazioni e polveri.
L’insieme di tutto ciò, unitamente alle notevoli dimensioni dello scavo, ha richiesto l’utilizzo di molteplici soluzioni specifiche sia per le opere di confinamento dello scavo che per le relative modalità di approfondimento, richiedendo una progettazione strettamente integrata dei diversi interventi.
A tal riguardo Astaldi Spa ha adottato tecniche e soluzioni innovative come l’applicazione dei consolidamenti Csm (cutter soil mixing) a terreni fini coesivi, armature di diaframmi a T in carpenteria metallica, sequenze di lavorazione/montaggio di carpenterie metalliche con funzione dapprima provvisionale e poi definitiva.

I rinvenimenti archeologici emersi durante le fasi preliminari di scavo.

Nuova Stazione Alta Velocità a Bologna | I rinvenimenti archeologici emersi durante le fasi preliminari di scavo.

Prima di procedere all’inizio delle lavorazioni vere e proprie si sono resi necessari la demolizione e la ricostruzione alcune opere civili, l’armamento e gli impianti esistenti nell’area Fs (binari da 12 a 15), la parzializzazione di via de’ Carracci da 2 sensi a senso unico e la realizzazione di due sottovia per il transito diretto tra l’area di lavoro e l’area di cantiere collocata nello scalo di Arcoveggio.
Tutte le lavorazioni della nuova stazione Av si sono svolte sotto continuo e diffuso monitoraggio dell’area di scavo, dei fabbricati lungo via de’ Carracci, della sede dei binari Rfi e delle strutture della nuova stazione. Per la gestione della molteplice strumentazione, il sistema di monitoraggio è stato implementato di una piattaforma web interattiva, così da interrogare in qualsiasi momento da remoto le diverse strumentazioni in campo, ottenendo i dati in tempo reale.

Opere perimetrali di sostegno degli scavi: paratoie di primo e secondo salto.

Nuova Stazione Alta Velocità a Bologna | Opere perimetrali di sostegno degli scavi: paratoie di primo e secondo salto.

CONCEPT STRUTTURALE
La struttura portante del camerone interrato è particolarmente innovativa: si basa sul concetto della volta applicato alla spinta delle terre e consente di avere ampi campi di paratia (le voltine) libere da elementi di contrasto sia orizzontale sia verticale. Le voltine scaricano le loro spinte su importanti contrafforti: gli speroni.
Il piano hall Av si presenta come un ampio open space che si affaccia sul piano ferro sottostante attraverso un patio centrale e un grande vuoto a doppia altezza, illuminato dall’alto e ritmato da colonne di importanti dimensioni a sostegno dei binari della sovrastante stazione di superficie, denominato «la cattedrale».
Tale spazio è attraversato da due passerelle aeree panoramiche (circa 100 m) che collegano i parcheggi con la hall Av, in prossimità dell’area di ristoro, sovrappassando il piano ferro Av (fly over).
Il progetto della stazione prevede una eventuale ulteriore fase di sviluppo che contempla la realizzazione di una piastra ponte al di sopra dei binari dalla quale si potrà accedere, mediante scale mobili e ascensori, agli attuali marciapiedi a servizio del traffico regionale e metropolitano e, quindi, ai treni a lunga percorrenza Av.

Idrofresa all’opera per il trattamento cutter soil mixing del terreno prima dell’annegamento della gabbia delle voltine e degli speroni.

 Nuova Stazione Alta Velocità a Bologna | Idrofresa all’opera per il trattamento cutter soil mixing del terreno prima dell’annegamento della gabbia delle voltine e degli speroni.

In tal modo la nuova stazione Av offre al viaggiatore un servizio adeguato all’importanza del nodo ferroviario di Bologna e alla città uno spazio poliedrico, una piazza coperta attrezzata con spazi commerciali, per la cultura e per il terziario, dove incontrare gente, fare shopping, vedere uno spettacolo e salire a bordo dei treni.
L’architettura degli interni ha richiesto uno studio approfondito dei materiali finali posti in opera: le lastre ceramiche di grandi dimensioni per il rivestimento delle voltine e degli speroni, di colore grigio, che assicurano al contempo una finitura liscia e pulita e il rispetto del carattere massivo delle strutture, il glass-fibre reinforced concrete per il rivestimento prefabbricato delle grandi colonne, il vetro, trasparente o bianco, unito all’acciaio per creare gli spazi, riflettere la luce e collegare la stazione interrata con l’esterno, il porfido rosso in lastre levigate per le pavimentazioni.

Le voltine. Una volta preparato il terreno si è proceduto all’infilaggio di metà gabbia della voltina attraverso l’utilizzo delle gru cingolate presenti in cantiere.

Nuova Stazione Alta Velocità a Bologna | Le voltine. Una volta preparato il terreno si è proceduto all’infilaggio di metà gabbia della voltina attraverso l’utilizzo delle gru cingolate presenti in cantiere.

SOSTENIBILITÀ AMBIETALE
Per la realizzazione di Bologna Centrale Av sono stati utilizzati materiali caratterizzati da alti valori di resistenza meccanica e chimica, stabilità e durevolezza che garantiranno benefici per le future attività di manutenzione.
Le pareti interne sono in gran parte in vetro, con caratteristiche di elevata resistenza al fuoco, per aumentare il comfort ambientale, la diffusione della luce naturale e la luminosità. Inoltre l’illuminazione, con impianti a tecnologia Led a lunga durata, permette di diminuire i consumi energetici del 50% circa, contribuendo a contenere l’inquinamento atmosferico e un sensibile abbattimento dei costi di manutenzione.

Gli speroni sono gli elementi di controspinta per le voltine. La gabbia metallica presente all’interno della sezione in calcestruzzo è caratterizzata da un passo molto fitto di piatti e di elementi di ancoraggio. Per il loro varo si è reso necessario l’utilizzo di carri ponte presenti lungo l’area di cantiere.

Nuova Stazione Alta Velocità a Bologna | Gli speroni sono gli elementi di controspinta per le voltine. La gabbia metallica presente all’interno della sezione in calcestruzzo è caratterizzata da un passo molto fitto di piatti e di elementi di ancoraggio. Per il loro varo si è reso necessario l’utilizzo di carri ponte presenti lungo l’area di cantiere.

CAMERONE
L’impianto strutturale del camerone è stato realizzato attraverso: opere perimetrali di sostegno degli scavi (paratie-voltine, speroni e diaframmi puntone), opere di fondazione (tampone di fondo in jet-grouting, pali e micropali di ancoraggio contro sottopressioni) e strutture in elevazione (telai metallici e solai in c.a.).
La struttura della stazione è organizzata in modo modulare su 6 assi di progetto longitudinali (da A ad F) e su 54 assi di progetto o sezioni trasversali (allineamenti da 0 a 53), con interassi per la massima parte di 12 m.
Le pareti sono costituite da diaframmi perimetrali per lo più curvilinei in c.a. (voltine) connesse a speroni posti a interasse appunto di 12 m, in grado di sopportare tutta la spinta che il terreno scarica direttamente, più tutta quella che gli viene trasferita dalle voltine.
Solo in corrispondenza delle estremità del camerone le paratie di chiusura delle testate sono state realizzate con superfici piane. Occorreva fornire già in fase costruttiva un contrasto alle paratie di testata del camerone interessate dallo sbocco delle rispettive gallerie ferroviarie della linea Av in approccio alla stazione, creando in tali zone strutture «scatolari» rigide cui affidare la resistenza alle azioni orizzontali statiche e sismiche.
Considerata la presenza di edifici e dei binari in esercizio a tergo delle paratie perimetrali, è stata realizzata una «cinturazione» protettiva degli scavi dei diaframmi mediante consolidamento del terreno (Csm) per evitare rischi di sgrottamenti in corrispondenza delle intercalazioni di sabbie e ghiaie sulle pareti di scavo dei pannelli di paratia (con connesse eventuali subsidenze a tergo in fase di scavo e/o interruzioni strutturali dei pannelli in fase di getto).

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A valle dell’esecuzione delle attività propedeutiche alla preparazione del sedime del camerone di stazione (rimozione del sedime ferroviario Fs – binari da 12 a 15) si è proseguito con la realizzazione della paratia di pali dal diametro pari a 800 mm con passo di 1 m che ha consentito di effettuare lo scavo dei primi livelli distributivi di stazione scendendo con il piano di lavoro sino al fondo dello strato di interesse archeologico, a quota -7 m dal piano di campagna. Per il sostegno del fronte sotto traffico stradale lato Carracci, e ferroviario lato Fs, si è fatto ricorso fino a quattro ordini di tiranti provvisori, con passo variabile da 1 a 2 m, successivamente detensionati.
L’impostazione del piano di lavoro principale a circa -7 m dal piano viario di via Carracci ha permesso di proteggere meglio gli edifici lungo Carracci e l’area Fs da rumore, vibrazioni e polveri, e anche di operare in sicurezza, con le macchine operatrici più pesanti, le successive movimentazioni anche impegnative di grandi volumi di materiali ed elementi strutturali prefabbricati di notevoli dimensioni, come le gabbie di armatura degli speroni.

Completate le prime paratoie e conseguentemente realizzati gli speroni e le voltine in calcestruzzo armato, il cantiere ha potuto procedere all’allontanamento di tutto il terreno presente all’interno del nuovo spazio della stazione.

Nuova Stazione Alta Velocità a Bologna | Completate le prime paratoie e conseguentemente realizzati gli speroni e le voltine in calcestruzzo armato, il cantiere ha potuto procedere all’allontanamento di tutto il terreno presente all’interno del nuovo spazio della stazione.

Da questa quota inoltre sono state realizzate anche le opere di fondazione della stazione (micropali armati dal diametro di 250 mm e lunghezza pari a15,00 m in numero di 104 per allineamento, pali dal diametro di 1000 mm e lunghezza pari a 17 m in numero di 42 per allineamento nelle sole zone di testata – allineamenti 0-4 e 50-53 – e nella zona denominata Torre – allineamenti 22-25), differenziate in funzione delle aree, delle esigenze strutturali in corso d’opera e delle distribuzioni dei carichi connesse alla futura possibilità di espansione del progetto a firma dell’arch. Isozaki.
L’intera struttura del camerone è stata irrigidita e solidarizzata a tali strutture di testata mediante una trave continua di coronamento scatolare e monolitica con profilo a C, utilizzata in corso d’opera come pista di cantiere per il transito dei mezzi da cui effettuare le operazioni di getto dei conglomerati cementizi, a mezzo di autopompe, e le attività di movimentazione dei materiali, a mezzo di autogru, e in fase di esercizio della stazione destinata a ospitare al suo interno gli impianti.
La stessa struttura definitiva della stazione è organizzata secondo telai portanti principali in carpenteria metallica disposti lungo gli allineamenti quindi trasversalmente all’asse maggiore – in corrispondenza degli speroni.

Liberata la prima parte di terreno è stato possibile realizzare la mega trave a C di coronamento delle «pareti» ancora annegate all’interno del terreno in modo da irrigidire l’intero camerone. Sono state impiegate notevoli quantità di acciaio ad alte prestazioni.

Nuova Stazione Alta Velocità a Bologna | Liberata la prima parte di terreno è stato possibile realizzare la mega trave a C di coronamento delle «pareti» ancora annegate all’interno del terreno in modo da irrigidire l’intero camerone. Sono state impiegate notevoli quantità di acciaio ad alte prestazioni.

DIAFRAMMI PUNTONE
I diaframmi puntone realizzati in calcestruzzo armato, sono elementi strutturali con funzione di puntone di contrasto tra gli speroni contrapposti distanti tra loro 41 m e sono costituiti dalla successione di pannelli in c.a. con classe di resistenza caratteristica pari a 25 MPa, della larghezza di 1,5 m.
Il tipico si sviluppa in profondità da quota intradosso solettone di fondo (16,20 m ) sino a quota 9,20 m a eccezione dei: pannelli a contatto con gli speroni, che raggiungono quota 6,50 m; diaframmi dei puntoni della cosiddetta Zona Torri, dove il puntone si approfondisce sino a quota –0,80 m; pannelli che inglobano le colonne-pilastro (raggiungono quota –0,80 m).
Questi sono stati realizzati da quota piano lavoro 3450 m slm con calcestruzzo di resistenza caratteristica a compressione variabile con la profondità per il tratto interessato dalla successiva demolizione in fase di approfondimento dello scavo all’interno del sistema di sostegno degli scavi costituito da voltine-speroni-tampone di fondo in jet-grouting.

Con due fronti di attacco per l’escavazione, il cantiere è proceduto dalle punte verso l’interno alla realizzazione di tutte le opere per la nuova stazione. All’interno dell’area di cantiere vi è stata la presenza di numerosi mezzi di escavazione e di automezzi per il conferimento delle terre al punto di carico dei convogli ferroviari.

Nuova Stazione Alta Velocità a Bologna | Con due fronti di attacco per l’escavazione, il cantiere è proceduto dalle punte verso l’interno alla realizzazione di tutte le opere per la nuova stazione. All’interno dell’area di cantiere vi è stata la presenza di numerosi mezzi di escavazione e di automezzi per il conferimento delle terre al punto di carico dei convogli ferroviari.

Nello specifico: calcestruzzo RcK>25MPa da quota +16,2m e quota +9,20 m; calcestruzzo RcK>15MPa da quota +26,97m e quota +16,2 m; calcestruzzo RcK>2MPa da quota +33,41m e quota +26,97 m.
I diaframmi posti sotto il solettone di fondazione sono stati solidarizzati al solettone stesso mediante ancoraggio delle armature verticali.
La semina dei pannelli di ciascun puntone è stata subordinata alla modalità esecutiva dei diaframmi stessi (dimensione dell’utensile di scavo, utilizzo di speciali dispositivi di giunto come palancole metalliche, ecc.). È inoltre stata vincolata dalla presenza, su alcuni allineamenti di stazione, delle colonne-pilastro che necessariamente non potevano capitare in corrispondenza dei giunti dei pannelli, bensì inglobate all’interno delle armature dei pannelli stessi.
L’armatura dei pannelli in c.a. è generalmente composta da ferri dal diametro di 20 mm passo 150 mm per i primi 3,50 m dalla testa del diaframma e ferri da diametro di 16 mm passo 150 mm per la parte restante.
Sono state dapprima condotte le verifiche alla stabilità laterale dell’intero setto, con analisi lineare statica, buckling e analisi nonlineare statica (considerando nonlinearità di tipo geometrico), assumendo una tolleranza sulla perpendicolarità della direzione di scavo di ciascun pannello pari allo 0,5% e precauzionalmente assunto un errore di posizionamento iniziale di 10 mm.

Lo studio dell’allontanamento del materiale ha richiesto una attenta analisi dei flussi di carico e della gestione degli automezzi per consentire il lavoro in completa sicurezza di tutte le maestranze impegnate.

Nuova Stazione Alta Velocità a Bologna | Lo studio dell’allontanamento del materiale ha richiesto una attenta analisi dei flussi di carico e della gestione degli automezzi per consentire il lavoro in completa sicurezza di tutte le maestranze impegnate.

Pertanto, nei calcoli si è considerata una eccentricità max tra due pannelli contigui pari a 28 cm. Per tener conto dei suddetti valori di verticalità nell’esecuzione del diaframma è stato sviluppato un modello agli elementi finiti bidimensionale, che schematizza il diaframma in calcestruzzo delle dimensioni 1,50×2,80 m, con un elemento avente una larghezza reagente di 1 m, caricato lateralmente in modo non simmetrico (passando così da uno stato di sollecitazione a compressione semplice a uno di presso-flessione).
In maniera del tutto cautelativa, il modello ha tenuto conto del confinamento laterale al puntone offerto dal jet-grouting, assegnando alle molle di vincolo una rigidezza pari a quella di un terreno non trattato, ridotta di un fattore pari a 2, e del contrasto offerto dal diaframma successivo, posizionandolo nella posizione più sfavorevole (errore di verticalità opposto al precedente). Successivamente si sono dimensionate le armature dei pannelli prendendo in esame le sollecitazioni di trazione agenti sui puntoni nelle diverse aree della stazione (metodo di scavo top-down – zona testate – e bottom-up – resto stazione Av). Si sono così individuate per le verifiche tre zone di stazione (Testate, Zona Torri, campi tra allineamenti 4-21 e 26-50).

La realizzazione delle strutture di sostegno dei vari orizzontamenti è stata resa possibile grazie all’utilizzo di carpenterie metalliche ad alte prestazioni abbinate a predalles.

Nuova Stazione Alta Velocità a  Bologna | La realizzazione delle strutture di sostegno dei vari orizzontamenti è stata resa possibile grazie all’utilizzo di carpenterie metalliche ad alte prestazioni abbinate a predalles.

SPERONI
Lo sperone è l’elemento resistente della paratia perimetrale di stazione che assolve alla funzione di sopportare tutta la spinta che il terreno scarica direttamente, sommata a quella trasferita dalle voltine.
Per compattare ulteriormente i tempi di realizzazione della stazione sono state apportate delle migliorie tecniche che hanno visto l’eliminazione dei tiranti provvisori dagli speroni, l’eliminazione delle controvoltine, l’introduzione di diaframmi in calcestruzzo armato con funzione di puntone di contrasto tra gli speroni contrapposti e la variazione delle caratteristiche del trattamento in jet-grouting del terreno. Così facendo, sono state prese in carico nelle analisi esperite per determinare lo stato di sollecitazione dell’elemento sperone immaginando lo stesso come unico elemento resistente.
L’assenza in termini di resistenza del contributo prodotto dall’effettiva rigidezza del tampone di fondo in jet-grouting e le spinte particolarmente elevate indotte dai diaframmi puntone (differenza di quanto previsto in Pe), hanno comportato l’adozione di gabbie di armatura in carpenteria metallica di tipo pesante (l’armatura a flessione è costituita da lamiere in acciaio rese collaboranti tramite la predisposizione di pioli Nelson, mentre l’armatura a taglio è costituita da profili metallici a L e con mezze hem 200 bullonate alle lamiere suddette).

Travi e puntoni sono realizzati in carpenterie metalliche. Le operazioni di varo sono state organizzate a fronte delle compresenti lavorazioni in cantiere.

Nuova Stazione Alta Velocità a Bologna | Travi e puntoni sono realizzati in carpenterie metalliche. Le operazioni di varo sono state organizzate a fronte delle compresenti lavorazioni in cantiere.

Ciascuna gabbia di armatura dello sperone è caratterizzata da un peso di circa 88ton ed è costituita da due semi gabbie in carpenteria metallica giuntate tra loro con 736 bulloni. Ogni semi gabbia ha impiegato calcestruzzo Rck 350 Kg/cmq, acciaio d’armatura FeB44k controllato, acciaio S355 J2G3 per i piatti e S355 J0 per i profili non saldati, mentre i bulloni sono classe 10.9 e 8.8.
Operativamente per ciascuno sperone sono state dapprima assemblate le due semi gabbie di armatura (carpenteria con armatura lenta) nelle aree di cantiere attrezzate; successivamente, sono state trasportate all’interno del camerone in prossimità della sede definitiva e, eseguito lo scavo con benne, si è proceduto a calarle realizzando il giunto bullonato e il completamento della vestizione con armatura lenta nella zona a cavallo del giunto. Infine, si è eseguito il getto di calcestruzzo per il completamento dello sperone.
Per la movimentazione e l’inserimento nel cavo delle suddette gabbie di armatura, si è ricorso a 2 gru a portale (carriponte con portata 100 ton) appositamente realizzate.

Per l’ ingresso lungo il lato del quartiere Bolognina si è impiegata tecnologia metallica realizzata in officina e assemblata al piede del cantiere.

Nuova Stazione Alta Velocità a Bologna | Per l’ ingresso lungo il lato del quartiere Bolognina si è impiegata tecnologia metallica realizzata in officina e assemblata al piede del cantiere.

Le operazioni di inserimento delle gabbie di armatura degli speroni, come anche le successive operazioni di getto, sono state eseguite con procedure atte a garantire una estrema precisione. A tal riguardo, sono state appositamente progettate e costruite particolari attrezzature ausiliarie provvisorie.
Sulle gabbie di armatura degli speroni sono state alloggiate le predisposizioni (boccole e alloggiamenti chiavi di taglio) per il successivo fissaggio delle travi puntone (a mezzo di barre filettate o barre dywidag in funzione degli allineamenti e dei piani di stazione interessati). Pertanto, la corretta posizione plano-altimetrica delle travi puntone è vincolata dalla posizione degli speroni e le tolleranze risultano piuttosto restrittive (le forature presenti sulla piastra di base del puntone, eseguite in stabilimento, hanno un diametro di 60 mm mentre le barre di ancoraggio hanno diametro 48 mm, che si traduce in una tolleranza di +/- 6 mm).
Altro vincolo sul posizionamento delle gabbie di armatura degli speroni era rappresentato dal perfetto allineamento che si doveva raggiungere tra le gabbie di armatura degli speroni contrapposti: sulle travi puntone erano presenti le predisposizioni, eseguite in stabilimento, dei collegamenti bullonati con le colonne metalliche dei telai strutturali che, partendo dal piano Av, proseguono con continuità sino al solaio Fs.

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PUNTONI, COLONNE E SOLAI
I solai sono stati realizzati posizionando lungo l’asse longitudinale giunti ogni 60 m al fine di consentire le dilatazioni dovute alle variazioni termiche. La stazione risulta così suddivisa in 11 settori ciascuno dei quali comprende 6 allineamenti, a meno dei settori 10 e 11 che comprendono rispettivamente 5 e 4 allineamenti.
I solai, a eccezione delle sole zone di testata, sono sostenuti dalle travi dei telai principali disposte in corrispondenza dei vari allineamenti mediante apparecchi di appoggio ispezionabili/sostituibili e sono vincolati allo spostamento nel piano da crociere di controvento che li bloccano agli speroni.
La conformazione strutturale dei solai è assimilabile a quella di una trave continua disposta su 6 appoggi. Contrariamente a quanto previsto in progetto esecutivo nel quale gli appoggi degli allineamenti centrali erano fissi e quelli degli allineamenti laterali scorrevoli, in fase costruttiva si è optato per una modifica dello schema di vincolo che prevede solai flottanti, collegati agli speroni con croci di controventamento in carpenteria metallica, posizionati nel campo centrale. Tale soluzione è legata alla eliminazione del getto di rivestimento delle travi puntone ed ha consentito una semplificazione delle lavorazioni con una conseguente contrazione dei tempi di realizzazione.

Interni  della stazione. Il camerone sotterraneo (640 m di lunghezza, 41 m di larghezza e 23  m di profondità) si sviluppa su tre livelli collegati da un sistema di scale mobili fisse e ascensori.

Stazione Alta Velocità  a Bologna | Interni della stazione. Il camerone sotterraneo (640 m di lunghezza, 41 m di larghezza e 23 m di profondità) si sviluppa su tre livelli collegati da un sistema di scale mobili fisse e ascensori.

I solai interrati di stazione (vav, Park e Kiss&Ride) sono stati realizzati principalmente con elementi prefabbricati autoportanti alveolari di altezza 36 cm (per i solai Park e Kiss& Ride) e di altezza 42 cm (per il vasv) con luci di circa 10,50 m, solidarizzati con un successivo getto di calcestruzzo dello spessore di 8cm armato con rete elettrosaldata. Le aree di solaio interessate da carichi elevati (scale mobili, ascensori, zone impianti, ecc.) e geometrie atipiche sono state realizzate con calcestruzzo armato gettato in opera e profili metallici annegati.
Il solaio di copertura o solaio Fs in quanto sede dei binari ferroviari adibiti a traffico locale, è stato calcolato come un ponte ferroviario, ed è realizzato con elementi prefabbricati in c.a. autoportanti dello spessore di 50 cm solidarizzati da successivo getto in c.a. dello spessore di 30 cm. Per i campi che vedono la presenza dei sottopassi sospesi si è adottata la soluzione di solaio a travi metalliche incorporate nel getto che consente la riduzione dello spessore del solaio e il rispetto dei franchi di progetto in corrispondenza dei sottopassi stessi.
Materiali utilizzati sono stati: calcestruzzo per gli elementi prefabbricati C 45/55; calcestruzzo per i getti dei solai interrati C28/35; calcestruzzo per i getti del solaio Fs C35 / 45; acciaio armatura lenta FeB44k controllato in stabilimento Φ<=26 mm e FeB38k controllato in stabilimento Φ>=26 mm.

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Per la posa degli elementi prefabbricati si è ricorso a dispositivi del tipo scatole a sabbia, costituiti da una cornice in polistirolo riempita al suo interno con sabbia, disposti sulle piattabande superiori dei profili a doppio T delle travi puntone. Successivamente alla solidarizzazione dei prefabbricati dei solai sono stati rimossi i suddetti dispositivi con l’ausilio di specifici punteruoli (tolta quindi la sabbia), e sono stati così messi in carico gli appoggi definitivi ubicati in corrispondenza della longherina centrale delle travi puntone.
Nella zona centrale della stazione, per esigenze legate alla movimentazione dei pesanti elementi strutturali in acciaio, unitamente all’esigenza di ottenere elevata precisione per la loro installazione, è stata adottata una sequenza di scavo con tecnica bottom-up, installando man mano a contrasto tra gli speroni le travi puntone in carpenteria metallica, in corrispondenza dei livelli di solaio. I puntoni del primo ordine dall’alto sono stati sospesi alla trave di coronamento a C, mentre quelli dei livelli successivi, via via più profondi, sono stati sospesi con pendini ai puntoni del livello superiore.
Le travi puntone in acciaio corten (costituite da profili a doppio T accoppiati) sono state realizzate in tre parti assemblate in opera, con lunghezze complessive calcolate tenendo conto di un franco di circa 14cm per compensare effetti termici, irregolarità degli speroni, necessità di movimentazione.
Si è ricorso all’utilizzo di acciaio a seguito dell’eccessivo incremento delle sollecitazione di flessione e taglio sullo sperone indotto dalla deformazione viscosa dei puntoni (ascrivibile al carico assiale dovuto alle spinte del terreno).
Le piastre di attacco delle travi puntone sono state inghisate agli speroni mediante barre filettate e/o barre dywidag in funzione delle sollecitazioni più importanti come per il solaio di copertura, soggetto a frenatura treni, e successivamente è stata operata la regolazione dell’area di contatto con malte tipo Emaco.
Le travi puntone sono state progettate come un cassone torso-rigido alla Bredt nel quale le pareti sono costituite dalle anime delle travi metalliche e dai tralicci di controvento superiore e inferiore.
Le travi puntone della zona centrale di stazione sono state infine protette dal fuoco (in classe R 180 quelle del solaio Fs e R 120 quelle dei piani interrati) mediante l’applicazione di un rivestimento in lastre di calciosilicato con spessori variabili da 20-35 mm. Solamente per i solai delle due testate, completamente realizzati, gettati in opera e solidarizzati alle paratie perimetrali tramite apposite «attese», le travi puntone risultano completamente annegate all’interno del getto dei solai.
Le strutture portanti verticali della stazione sono realizzate mediante colonne metalliche (con profili a doppio T opportunamente tamburati in determinati tratti) con maglia regolare su quasi tutta la pianta, in numero di 4 su ciascun allineamento di stazione, da solettone Av di fondo a solaio superiore Fs.

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L’esigenza di ricorrere all’acciaio anche per i pilastri è stata dettata sia dall’entità dei sovraccarichi ferroviari, sia dalla necessità di resistere all’urto dei treni in caso di svio, cosa che i pilastri in solo calcestruzzo non sarebbero in grado di sopportare.
Nella stazione si distinguono due tipologie di telai strutturali: i telai cosiddetti ordinari, ovvero quelli le cui strutture verticali portanti sono costituite da pilastri e che presentano una certa regolarità, sia in termini di disposizione in pianta, sia in termini di continuità della stilata dei pilastri sino in fondazione (assenza di pilastri in falso); i telai cosiddetti speciali, ricadenti nelle zone di testata dove non essendo stato possibile mantenere la verticalità delle colonne provenienti dai piani superiori (causa il tracciamento dei binari Av variabile in prossimità degli imbocchi alle gallerie per lo sfioccarsi lungo le banchine), si è ricorso alla realizzazione di setti portanti in c.a.
Unica eccezione infine è rappresentata dalla zona della cattedrale, allineamenti da 11 a 19, dove i pilastri presentano caratteristiche speciali (diametro 2 m) per la maggiore luce libera di inflessione interpiano a seguito dell’assenza di un solaio intermedio.
Completato lo scavo e il solettone in c.a. sede della linea ferroviaria Av, si è proceduto alla messa in opera delle colonne metalliche di stazione solidarizzandole al solettone stesso mediante adeguate chiavi di taglio alloggiate in apposite predisposizioni dima e tirafondi, e successivamente alle travi puntone a mezzo di collegamenti bullonati.
A livello solaio Fs, in considerazione delle notevoli sollecitazioni in gioco, le colonne presentano un capitello metallico appositamente predisposto caratterizzato da un perno metallico passante in grado di minimizzare sulle strutture stesse gli effetti prodotti dai momenti.
Tutte le colonne di stazione sono poi architettonicamente rivestite con gusci in Grfc (Glass Reinforced Concrete: materiale composito a matrice cementizia rinforzato con fibra di vetro e additivato con copolimeri acrilici) di finitura, per conferire una adeguata impermeabilità all’acqua e durabilità, e riempiti al loro interno con calcestruzzo al fine di conferirne la resistenza di protezione al fuoco.

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TRAVE A «C»
Le pareti dello scavo della stazione sono costituite da diaframmi perimetrali per lo più curvilinei in c.a. (voltine e paratie rettilinee nelle due zone di testata), a contrasto su diaframmi a T (speroni) posti a interasse di 12 m.
L’intera struttura del camerone è stata irrigidita e solidarizzata a tali strutture di testata mediante una trave continua di coronamento scatolare e monolitica, cosiddetta trave a C, di altezza 8 m e collegata alle teste diaframmi.
Questo manufatto è destinato in fase di esercizio della stazione a ospitare internamente i sotto-servizi e gli impianti della stazione. La soletta superiore di questo manufatto inoltre è stato utilizzato in corso d’opera come impalcato di transito dei mezzi d’opera, da cui sono state effettuate le operazioni di getto dei conglomerati cementizi a mezzo di autopompe unitamente alle attività di sollevamento materiali a mezzo di autogru.

VOLTINE
La paratia perimetrale dello scavo di stazione è costituita da una successione di voltine connesse agli speroni posti a interasse 12 m, le quali hanno la funzione di trasferire la spinta che il terreno esercita su di esse, direttamente agli speroni.
Le voltine, costituite ciascuna da 6 pannelli di paratia in calcestruzzo armato delle dimensioni 120×280 cm con altezza pari a 23 m sono state eseguite ognuna in due fasi utilizzando benne a valve circolari; in un primo momento realizzando la prima semi-voltina, con l’esecuzione di due diaframmi primari e uno secondario, e successivamente all’inserimento della gabbia di armatura e al getto di calcestruzzo, si è proseguito con la realizzazione dell’altra semi-voltina.
Per la realizzazione del giunto in chiave della voltina è stato predisposto nella prima semi-voltina uno specifico tubo in pvc pesante (diametro pari a 900 mm), appositamente di tipo fragile e riempito con ghiaia, quindi rimosso durante lo scavo del pannello di chiave della seconda semi-voltina.
Lo scavo dei pannelli a contrasto con gli speroni è stato effettuato con l’ausilio di un particolare rostro, così da metterne a nudo le superfici in calcestruzzo degli speroni già realizzati e destinate a ricevere la spinta trasmessa dal le voltine. Tale sistema è stato, preliminarmente all’esecuzione della paratia, analizzato con specifico campo prova con il quale si è verificato il mutuo contatto sia tra i due manufatti nella connessione tra i diaframmi sperone e voltina, sia la giunzione in chiave tra le due semi-voltine.
L’armatura verticale delle voltine è costituita da ferri dal diametro di 20 mm passo 200 mm lungo tutta l’altezza, integrati nella zona di contatto tra il piano Av e la voltina, con un ulteriore ferro dal diametro pari a 24 mm con passo 200 mm posizionato sul lato terra. L’armatura orizzontale è costituita da ferri diametro pari 16 mm con passo 200 mm, costanti su tutta l’altezza. È inoltre presente un’armatura di collegamento delle barre longitudinali costituita da spilli dal diametro pari a 10 mm con passo 400/400 mm.

Il cantiere
Progetto: lavori per la realizzazione della nuova stazione Alta Velocità, linea Veloce Milano-Napoli
Luogo: nodo di Bologna
Progettazione e direzione lavori: Italferr spa
Projet manager: ing. Paola Pascucci
Direttore lavori: ing. Bernardo Carta
Coordinatore sicurezza esecuzione lavori: geom. Marco Patriarca
Esecutore dei lavori: Astaldi spa
Direttore generale estero e lavori ferroviari Astaldi spa: ing. Cesare Bernardini
Direttore centrale Astaldi Italia spa: ing. Guido Fratini
Project manager Astaldi spa: ing. Paolo Carmona
Responsabile della progettazione di commessa: ing. Luciano Gentile
Capo cantiere: geom. Antonio Di Giacomo
Responsabile servizio prevenzione e protezione: ing. Giacomo D’Amico
Controlli in fase costruttiva: Stone spa
Consulenza strutturale: Studio Associato di ingegneria M Ingegneria
Lavori di carpenteria metallica:  Ati Cordioli & C spa – Ct&N 2000 Service srl – Viscovo & C srl Ati Costruzioni Metalliche Prefabbricate Srl – Cometal spa
Opere speciali di fondazione e consolidamento del terreno: Ati Eurogeo srl – Tecnosonda srl, Di Vincenzo Dino & C. spa
Realizzazione di impianti elettrici, meccanici, speciali e tecnologici civili: Ati Sifel spa – Xfire Sistemi srl – Sm Impianti srl
Lavori di consolidamento dei terreni di fondazione: Ati Trevi spa- Vipp Lavori spa
Realizzazione di opere in calcestruzzo semplice e/o armato: Emme Costruzioni F.lli Melis srl; Esposito Costruzioni srl
Realizzazione del sistema di armamento Hypertrack: Max Bogl Gmbh & Co.Kg
Lavori di scavi, demolizioni e movimenti terra: Motem snc

Italferr spa
È la Società di ingegneria del Gruppo Ferrovie dello Stato Italiane, a cui, sin dal 1984, è affidato il compito di elaborare la progettazione, effettuare le gare d’appalto, eseguire la direzione e la supervisione dei lavori e il project management per tutti i grandi investimenti infrastrutturali del Gruppo. Italferr esporta inoltre verso terzi il know how ingegneristico di Ferrovie dello Stato Italiane attraverso la promozione e la commercializzazione, su mercati diversi da quello captive, dei propri servizi, sia all’estero che in Italia.
Il Sistema di Gestione integrato per la Qualità (Iso 9001), l’Ambiente (Iso 14001) e la Salute e Sicurezza (Ohsas 18001), per il quale Italferr ha già ottenuto la certificazione da Sgs (Societé Genèrelle de Surveillance), rappresenta un’importante garanzia per tutti i Clienti.
Le certificazioni collocano Italferr nel ristretto numero di Società in grado di fornire al Cliente prestazioni di alto livello in accordo con gli standard e i requisiti internazionali. Italferr inoltre, in linea con le politiche definite dalla Capogruppo, ha sviluppato una metodologia per la misura e la rendicontazione, su base progettuale, delle emissioni di gas serra prodotte nelle attività di progettazione e costruzione delle nuove infrastrutture di trasporto, conformemente alla Norma Uni En Iso 14064-1:2006.
Italferr infine è una delle prime società in Italia ad aver conseguito l’accreditamento come Organismo d’Ispezione per la validazione dei progetti, conformemente alla norma Iso /Iec 17020.

Astaldi Spa
Il Gruppo Astaldi è general contractor in Italia e tra i primi 100 a livello mondiale nel settore costruzioni, in cui opera anche come promotore di iniziative in project finance.
Attivo da 90 anni a livello internazionale, si propone al mercato con soluzioni chiavi in mano per iniziative complesse e integrate (progettazione, costruzione, gestione) con una expertise solida e risorse umane altamente specializzate. Ha chiuso il 2012 con un portafoglio ordini di oltre 10 miliardi di euro e ricavi per 2,5 miliardi e si posiziona al 10o posto nella classifica dei Contractor mondiali per fatturato prodotto nel comparto metropolitane, grazie a rilevanti progetti in corso in Italia e all’estero (Roma, Milano, Napoli, Varsavia, Bucarest).
Quotata in Borsa dal 2002, opera nei settori infrastrutture di trasporto, energia, edilizia civile e industriale; di recente è entrata nelle concessioni e nell’impiantistica con le controllate Astaldi Concessioni, Nbi e Sartori Tecnologie Industriali.
Con oltre 9.900 dipendenti, opera in 18 Paesi nel mondo: Italia, Europa, Turchia, Algeria sono i mercati dove è più forte la sua presenza ed è impegnata nella realizzazione di autostrade, ferrovie, metropolitane, impianti di produzione energetica. Rilevanti anche le attività in Usa e Russia (infrastrutture di trasporto), America Latina (trasporti, energia). Di recente, è entrato in Canada (energia, trasporti, edilizia civile) e ha ampliato le proprie aree di business nel settore minerario (Cile).
Tra le opere già realizzate citiamo la Stazione Av di Bologna, la linea Av Roma-Napoli, la Fiera di Rho Pero a Milano, l’Ospedale di Mestre, l’Impianto idroelettrico di Pont Ventoux in Italia, l’Autostrada dell’Anatolia, l’Aeroporto di Bodrum e la metropolitana di Istanbul in Turchia.
Tra i progetti in corso menzioniamo il nodo ferroviario di Torino, gli Ospedali Toscani in Italia e, all’’estero, il Campus Sanitario di Etlik (il più grande d’’Europa) e importanti collegamenti ferroviari e autostradali in Russia, Venezuela, Europa e Turchia.




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