Infrastrutture | Nuova linea ferroviaria algerina

Tecnologia italiana per i 132 km di alta velocità

Per il primo progetto pilota della nuova linea ferroviaria Oued Tlelat-Tlemcen (Trans Magrheb) 56 viadotti e ponti per un totale di 17.100 m, 160 opere idrauliche di protezione sia scatolari che tubolari e 15 sottovia, tutti ricuciti con la viabilità esistente.

All’interno del progetto internazionale della linea ferrovia denominata Trans Magrheb che unirà le sponde dell’atlantico con quelle del Mar Rosso si inquadra, in territorio algerino, il 1° lotto della nuova linea ferroviaria elettrificata a doppio binario Oued Tlelat-Tlemcen.

Algeria | I viadotti eccezionali hanno consentito il superamento di lunghi tratti di depressione del terreno montuoso altrimenti difficile da raccordare con un tracciato ferroviario di tipo tradizionale.

Algeria | I viadotti eccezionali hanno consentito il superamento di lunghi tratti di depressione del terreno montuoso altrimenti difficile da raccordare con un tracciato ferroviario di tipo tradizionale.

L’opera si sviluppa su un tracciato di 132 km ricompresi fra la cittadina di Oued Tlelat e la città capitale della cultura Magrhebina 2012, Tlemcen, nella regione dell’Oranese ubicata nel nord ovest dell’Algeria. Il Governo Algerino, nel quadro di rinnovamento del trasporto su rotaia, ha previsto di realizzare una dorsale subparallela alla linea di costa che unisca il confine con il Marocco a quello tunisino con una linea elettrificata a 220 Km/h con caratteristiche costruttive moderne, di cui il lotto oggetto del presente articolo è il primo progetto pilota. Dopo una gara internazionale, alla quale hanno partecipato i principali competitors mondiali la società Condotte si è aggiudicata l’appalto che è stato stimato circa 1.500 mln di euro.

Inquadramento terrioriale
La nuova linea ferroviaria a doppio binario Oued Tlelat-Tlemcen si sviluppa su un tracciato di 132 km con caratteristiche geometriche compatibili con una velocità di progetto pari a 220 km/h completando per i primi 80 chilometri il corridoio infrastrutturale attrezzato, creato per alloggiare la strada statale nazionale, l’autostrada, la linea ferroviaria storica e la nuova linea ferroviaria. Il tracciato insiste su un area molto varia sia dal punto di vista morfologico che geologico.
Il primo tratto (di circa 80 km) insiste su un territorio collinare caratterizzato da molti corsi d’acqua a carattere torrentizio con un alternanza geologica che spazia dai tufi , alle torbe, alle marne compatte, ai residui alluvionali più o meno cementati; un secondo tratto invece attraversa un territorio morfologicamente molto più accidentato con rilievi e piccole valli con una predominanza di calcare e calcareniti alle volte molto compatte sebbene fratturate.

Il progetto
Il tracciato è caratterizzato dai limiti geometrici imposti dalle norme europee per una velocità di progetto di 220 km/h, pendenze massime dell’1,6%, interasse binari di 4,20 m, raggi curvatura minimi di 1.850 m, sovralzo massimo in curva di 160 mm, raccordi altimetrici minimi di 17.000 m, scartamento europeo.

Algeria | Le opere di movimento terra per la formazione del tracciato ferroviario coinvolgono circa 18 milioni di mc di materiali, variabili da sciolti a rocciosi, richiedendo un elevato numero di mezzi meccanici di grandi dimensioni.

Algeria | Le opere di movimento terra per la formazione del tracciato ferroviario coinvolgono circa 18 milioni di mc di materiali, variabili da sciolti a rocciosi, richiedendo un elevato numero di mezzi meccanici di grandi dimensioni.

Per superare le asperità del terreno la linea è stata dotata di 56 viadotti e ponti per un totale di 17.100 m, una galleria di 660 m; la continuità idraulica è assicurata da 160 opere idrauliche di protezione sia scatolari che tubolari mentre la permeabilità territoriale viene garantita da 66 cavalcaferrovia, anche multicampata, e 15 sottovia, tutti ricuciti con la viabilità esistente. Completano la linea tre stazioni, di cui due esistenti ma completamente rinnovate, sia come piazzali che come edifici.

L’infrastruttura tecnologica
Dal punto di vista tecnologico la linea è dotata di binari E-60, traverse monobloc M450 wg di lunghezza 242 cm, attacchi Vosshlo W14 e ballast calcareo con altezze minime sotto traversa di 35 cm. L’elettrificazione è assicurata da una catenaria 1 x 25.000 alimentata da tre sottostazioni elettriche che garantiscono anche la ridondanza funzionale.
Il segnalamento è del tipo Ermts livello 2 in grado di funzionare in modo degradato a livello 1; inoltre per garantire un’adeguata interoperabilità del materiale rotabile esistente è stato integrato anche un sistema di segnalamento luminoso semplificato.

Algeria | Il tracciato ha riguardato ampie zone di terreni sciolti, composti prevalentemente da materiali argillosi, difficilmente lavorabili nei periodi ad alta piovosità.

Algeria | Il tracciato ha riguardato ampie zone di terreni sciolti, composti prevalentemente da materiali argillosi, difficilmente lavorabili nei periodi ad alta piovosità.

Le comunicazioni sono state realizzate secondo gli standard del Gsm-Rail e la linea è equipaggiata con tutte le dotazioni di sicurezza e le ridondanze previste dalle norme europee.
Le stazioni sono dotate dei sistemi di telecomunicazione e informazione ai passeggeri più moderne integrate e interfacciate con la centrale di comando dell’intero sistema ferroviario algerino.

Descrizione delle opere
Il progetto delle opere ha seguito le imposizioni delle norme europee in particolare gli Eurocodici con gli annessi nazionali francesi. I viadotti di linea sono realizzati con impalcati misti acciaio calcestruzzo a 4 travi, sia su fondazioni su pali di grande diametro, più raramente micropali, sia su fondazioni superficiali.
Le luci medie di tali viadotti sono comprese fra i 30 e i 40 m e le altezze fra i 10 e 40 m. Fanno eccezione un viadotto defi nito «speciale» con luci da 60/80 m e due viadotti defi niti «eccezionali » con luci da 85/130 e pile di altezze fi no a 114 m.
I cavalcaferrovia stradali sono invece realizzati con impalcati in calcestruzzo armato precompresso.

I viadotti eccezionali
Le opere più rappresentative della linea ad alta velocità Oued Tlelat – Tlemcen risultano esser i due viadotti, soprannominati eccezionali a seguito delle dimensioni realizzate. Queste opere, sia per le caratteristiche delle strutture sia per le prestazioni richieste dalla linea ad alta velocità, sono di fatto delle opere prime. Ambedue i viadotti, con luci variabili tra 85 e 130 m, sono realizzati con impalcati reticolari metallici a cassone di altezza pari a 13 m con soletta in calcestruzzo armato gettata su predalles metalliche e pile cave in calcestruzzo armato di altezza massima pari a 114 m.

Algeria | Rendering del viadotto eccezionale al Pk96 caratterizzato dalla sezione reticolare metallica di sostegno della piattaforma ferroviaria a una altezza di circa 130 metri.

Algeria | Rendering del viadotto eccezionale al Pk96 caratterizzato dalla sezione reticolare metallica di sostegno della piattaforma ferroviaria a una altezza di circa 130 metri.

Di questi, il più importante è il viadotto posizionato alla progressiva km 96 di lunghezza complessiva pari a 1.780 m che consente l’attraversamento dell’ampia vallata dell’Oued Isser con tracciato planimetrico rettilineo, pendenza longitudinale costante pari al 1,2% e formato da 5 impalcati distinti, così costituiti:

  • impalcato continuo a 4 campate di lunghezza 450 m e luci 95+2 x 130+95 m;
  • impalcato in semplice appoggio di luce 85 m;
  • impalcato continuo a 7 campate di lunghezza 840 m e luci 95+5 x 130+95 m;
  • impalcato in semplice appoggio di luce 85 m;
  • impalcato continuo a 3 campate di lunghezza 350 m e luci 95+130+95 m.

La scelta di tali scansioni è stata imposta dalle verifiche di stabilità del binario e dal rispetto della normativa vigente che impone una lunghezza massima dilatabile di 450 m. Tra ciascuna tratta sono disposti degli importanti apparecchi di dilatazione del binario, fuori dalla produzione standard, che consentono spostamenti fino a ±500 mm.
Particolare è il sistema di vincolo, per ciascuna tratta si sono adottati appoggi fissi sulle pile centrali e appoggi mobili sulle pile laterali con la sola eccezione delle campate isostatiche da 85 m del primo viadotto che hanno uno schema cerniera-carrello.
Gli appoggi fissi sono del tipo a calotta sferica acciaio-Smf, che è un materiale di ultima generazione dotato di resistenza e durata maggiore del teflon, e sono in grado di assorbire 7.000 ton di carico verticale e circa 2.000 ton di carico orizzontale.
In aggiunta, a seguito della differente altezza delle pile con appoggio fisso, variabile tra 73 e 114 m, e al fine di ripartire più omogeneamente le forze orizzontali parallele all’asse dell’impalcato, sono stati cantierizzati dispositivi oleodinamici del tipo «shock transmitter» che consentono i movimenti lenti dovuti a variazione di temperatura dell’impalcato e ritiro della soletta e si bloccano sotto le azioni impulsive come il sisma, il vento e la frenatura dei convogli ferroviari.
Tali dispositivi sono costituiti da cilindri oleodinamici, fissati con cerniere tridimensionali alle strutture, di corsa ±200 mm sulla pila 7 e ±500 mm sulla pila 6, più distante dal centro termico dell’impalcato. Per le tratte laterali, dove i valori delle forze orizzontali superano le 4.000 ton, si è ricorso a vincoli meccanici in carpenteria metallica, più adatti all’assorbimento di forze di questa entità.

Progetto della struttura
Il progetto della struttura ha comportato l’utilizzo di diversi modelli di calcolo agli elementi finiti in funzione del tipo di analisi effettuata. Per le verifiche e analisi di impalcato si è utilizzato un modello tridimensionale dove ciascun elemento del cassone metallico è stato schematizzato con un elemento trave e l’influenza della deformazione delle pile è tenuta in conto attraverso delle molle puntuali di rigidezza equivalente.
Attraverso tale analisi è stato possibile controllare le caratteristiche dinamiche della struttura che sono risultate le più restrittive per il dimensionamento. In particolare si è ottenuto: frequenza orizzontale di impalcato fo= 1.21 H e frequenza verticale di impalcato fv= 1,65 Hz.
La verifica dinamica dell’intero viadotto al passaggio dei convogli ferroviari è stata invece eseguita con un’analisi dinamica al passo facendo variare la velocità dei convogli da 10 a 250 km/h. Il modello utilizzato per questa analisi è un modello bifilare dove l’impalcato è schematizzato con due allineamenti di elementi trave al fine di poter tenere in conto sia i modi flessionali che torsionali.
Infine per l’analisi sismica globale, riferita a un accelerazione al suolo di 0,15 g con terreno tipo C, si è utilizzato un modello unifilare dove l’impalcato e le pile sono schematizzati con elementi trave di rigidezza equivalente.
L’analisi sismica, eseguita con il metodo dell’analisi di frequenze con spettro di risposta, ha evidenziato le seguenti caratteristiche: frequenza del primo modo di vibrazione trasversale del viadotto fT = 0,422 Hz e frequenza del primo modo di vibrazione longitudinale del viadotto fL = 0,477 Hz.
Un’analisi particolarmente approfondita è stata dedicata allo studio degli effetti del vento che, viste le caratteristiche geomorfologiche della zona e di rigidezza della struttura, sono risultati dimensionanti per la tratta centrale rispetto agli effetti sismici. Il comportamento aerodinamico e aeroelastico della struttura è stato studiato su modelli in scale presso la Galleria del Vento presso il Criaciv (centro di ricerca interuniversitario di aerodinamica delle costruzioni e ingegneria del vento) di Firenze.

Metodi costruttivi
Le fondazioni dell’opera sono costituite da pozzi di diametro massimo pari a 28 m e profondità pari a 30 m realizzati scavando all’interno di una paratia circolare di pali di diametro 1,2 m ed effettuando il riempimento con Rcc (rolled compacted concrete). Lo studio del sistema fondazionale è stato svolto utilizzando il software Plaxis 3D schematizzando il terreno di fondazione con elementi tridimensionali e legame costitutivo elasto-plastico-viscoso. Con tale modello sono state valutate anche le matrici di rigidezza terreno-struttura utilizzate nell’analisi globale del viadotto.

Algeria | I viadotti correnti presentano alla base delle travi metalliche convenienti apparecchi di appoggio in grado di assorbire sia i movimenti naturali della struttura che quelli che si trasmettono al passaggio del convoglio ferroviario ad alta velocità.

Algeria | I viadotti correnti presentano alla base delle travi metalliche convenienti apparecchi di appoggio in grado di assorbire sia i movimenti naturali della struttura che quelli che si trasmettono al passaggio del convoglio ferroviario ad alta velocità.

Le pile cave sono realizzate a sezione rettangolare con spigoli arrotondati a sezione variabile in funzione dell’altezza e per la loro realizzazione si è impiegato il metodo costruttivo con casseforme rampanti per conci di 4,5 m.
L’impalcato è posto in opera tramite varo a spinta da entrambe le spalle; è preassemblato in conci da circa 50 m di lunghezza, con giunzioni bullonate.
Una volta assemblato il concio, questo viene varato a spinta tramite un sistema di martinetti idraulici cavi (strand jacks) e da rulliere in grado di sopportare un carico verticale massimo di 1.200 ton. Per il varo è stato impiegato un avanbecco metallico di lunghezza pari a 70 m circa in grado di svolgere tutto il lavoro in circa 18 mesi.

L’organizzazione del cantiere
L’organizzazione del lavoro è stata suddivisa in tre tronchi in funzione delle barriere fisico-geografiche presenti sul tracciato. Sono state realizzate quattro basi per alloggi uffici e mense, sei campi industriali completi di officine, laboratori, centrali di betonaggio (120 mc/h) su tre campi industriali sono state anche montate ulteriori tre centrali per il misto cementato (80 mc/h).
Due centrali per i bitumi, un impianto di prefabbricazione predalles, tre campi per la sagomatura del tondo per calcestruzzo armato e prefabbricazione delle gabbie dei pali, due centrali di frantumazione con lavaggio inerti per una potenzialità di 400 ton/h ciascuna completano le installazioni industriali.
Si è presa in gestione una cava per i materiali inerti necessari alle opere, oltre a ben 12 cave di prestito per rilevati. La conduzione è stata affidata a circa 200 impiegati, quadri e dirigenti espatriati e a circa 4.500 operai impiegati e quadri algerini. Un lavoro di tale ampiezza ha fra le sue criticità anche la gestione delle importazioni e a tale scopo si è affittata per due anni un’intera banchina di un porto industriale utilizzata senza sosta da una media di 3/4 navi mese dedicate ai materiali necessari al progetto oltre alle navi di linea utilizzate per le attrezzature e macchinari.

Sei gru a torre Potain
Un importante contributo al cantiere algerino è arrivato da Manitowoc, gruppo sempre presente nei più rilevanti progetti in Italia e a livello internazionale, essendo uno dei marchi più utilizzati dalle grandi società di costruzioni italiane. Anche in questo caso, con la fornitura di sei gru a torre Potain modello Mdt268, l’impresa si è avvalsa della collaborazione dello staff tecnico Manitowoc che ha studiato la soluzione più efficace in relazione alle specifiche esigenze del cantiere africano.
Le macchine installate da Potain prevedono altezza sotto gancio che variano da 60 a 120 m in funzione del viadotto da costruire. Tutte sono composte da torre in acciaio scatolata con dimensioni planimetriche di 2×2 m. Con bracci da 65 m assicurano una portata massima di 12 t e una portata in punta di 2,9 t.
In particolare, le gru Potain utilizzano motori di sollevamento Optima a variazione di frequenza che consentono di adattare la velocità di lavoro in base al peso del carico sollevato, al fi ne di usare la piena potenza del motore a vantaggio della produttività della macchina.
Parametrando la velocità all’angolo di lavoro, caratteristica fondamentale soprattutto alle grandi altezze, si limitano le oscillazioni del carico in movimento, sia in fase di accelerazione sia di decelerazione, restituendo il pieno controllo negli spostamenti. Anche la rotazione può essere confi gurata in funzione della sensibilità dell’operatore migliorandone la precisione, la produttività e la qualità del lavoro in generale.
A tale proposito va sottolineata l’importanza della cabina Ultra View che offre una visibilità grandangolare con i suoi 9 mq di superfi cie vetrata. La cabina è dotata di un nuovo sistema di climatizzazione e della guida con cloche supportata dal sistema Dialog Visu II che offre informazioni fondamentali quali altezza e posizione del carico sul braccio, peso del carico sollevato, momento, tipo di rinvio selezionato e velocità del vento.
Il display visualizza anche eventuali guasti comunicandoli in codici per una facile identifi cazione della soluzione. In optional è infi ne offerto il Top Tracing II, il sistema di ultima generazione per il controllo dell’area di lavoro e delle interferenze tra gru prodotto da Manitowoc.




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