Consolidamento delle antenne del Morandi all’aeroporto di Fiumicino

Il complesso imponente dell’aerostazione di Fiumicino è stato studiato e realizzato per gradi e da molti progettisti: fra essi Riccardo Morandi deve senz’altro porsi in primo piano per l’autorità delle soluzioni proposte e la complessità dei problemi affrontati. 

Il ponte di accesso al piazzale di sosta e il grande terminal sono stati da lui studiati a fondo e progettati con la consueta vitalità seppure si sia persa in fase realizzativa, essendo stata in buona parte tradita dalle occasionali collaborazioni esecutive con altri progettisti romani. 

Conservano l’originale impostazione progettuale il complesso di aviorimesse, officine e uffici per il Centro di Manutenzione Aeroplani dell’Alitalia. L’intero complesso copre una superficie di circa 52.000 m². 

La zona frontale è occupata da un edificio per uffici di otto piani in elevazione e uno interrato, di pianta rettangolare. Sul suo retro è allocato un complesso di officine meccaniche a un solo piano, per una superficie complessiva di 14.000 m². Ai due lati, simmetricamente rispetto a un piano passante per il centro del rettangolo che delimita l’edificio, vi sono due indipendenti corpi di fabbrica per il ricovero degli aeromobili.

Ogni aviorimessa ha dimensioni planimetriche 220x85 metri e si articola in una grande aula di 200x60 metri, completamente libera da appoggi intermedi, e in un edificio appendice su due piani di lunghezza pari a quello dell’aula e larghezza di 25 metri.

Questi brevi cenni sulle dimensioni volumetriche e planimetriche imposte dal tema danno un’idea delle problematiche statico-funzionali affrontate dall’ing. Morandi nel progetto poi realizzato nei primi anni 60.

Principale e architettonicamente caratteristico quello della copertura dell’aviorimessa vera e propria dovendosi tener presente che, oltre agli appoggi interni, anche la parete esterna verso le piste di volo doveva risultare praticamente inesistente per consentire l’apertura completa in caso di ingresso simultaneo dei grandi apparecchi. Essa, pertanto, non poteva essere risolta che come un organismo a se stante, formato da portoni ad elementi verticali indipendenti, scorrevoli su guide a terra e vincolati in alto ad una rotaia sostenuta da una trave in acciaio a reticolo spaziale triangolare (reticolare a due campate) che, non facente parte della struttura della copertura, per i suoi 100 metri di luce, assorbe interamente le azioni di spinta che il vento esercita sui portoni.

La copertura dell’aviorimessa, perciò, e quella della retrostante appendice, sono legate in un’unica soluzione strutturale e vincolate solo alla parete longitudinale di divisione fra l’aula e il retro, parete che doveva considerarsi completamente chiusa e che costituisce il “tagliafuoco” obbligatorio in questi edifici e quindi ottimamente sfruttabile dal punto di vista statico.

La lunga serie di travi curve a forma di grande falce, prefabbricate e snodate tra loro a mezzo di cerniere, sono appoggiate alla parete tagliafuoco e vincolate alla parete estremale dell’appendice retrostante che risulta quindi tesa. L’attuale chiusura dei vani non consente di leggere appieno l’arditezza della soluzione che realizza uno sbalzo di 60 metri su tutta la parte dell’aviorimessa, lasciando senza fiato chiunque visiti il sito.

Tutti i pilastri e i piani intermedi sono eseguiti in conglomerato cementizio armato. La copertura è costituita da una serie di nervature parallele in cemento armato precompresso, collegate da elementi piani (le dalle), opportunamente nervati e ciascuno munito di un foro rettangolare, chiuso da una cupoletta di laminato plastico trasparente. Ogni nervatura, posta ad interasse di 5.26 m, si articola a sua volta in tre nervature (L1, L2, L3) snodate tra loro a mezzo, oltre che dalla pilastrata intermedia e da quella perimetrale retrostante, da un sistema di stralli precompressi vincolati in maniera da formare un sistema staticamente determinato.

Tutte le nervature, le dalle e le antenne che appartengono alla copertura sono state prefabbricate. Le armature di precompressione sono realizzate con fili di acciaio del diametro di 7 mm, posti in tensione con il sistema Morandi.

Gli stralli che sostengono la copertura sono protetti da guaine di calcestruzzo, poste anch’esse in coazione da opportune operazioni di successive tesature dei fili di acciaio, con il duplice obiettivo di evitare la loro fessurazione e ridurre l’escursione tensionale nell’acciaio.

Le antenne di sostegno dei tiranti sono cavalletti alti 15 m e sono costituite da elementi verticali prefabbricati in calcestruzzo armato (ritti) di geometria e dimensione variabile: alla base e alla sommità hanno sezione quadrata di 55 cm e diventano ottagoni di 80 cm a metà altezza. Alla base sono vincolate con una cerniera cilindrica, in testa risultano collegati da una trave trasverso.  

La Bridge Engineering S.r.l. (BRENG), su incarico di Aeroporti di Roma S.p.A. (ADR), si è occupata della verifica di sicurezza nello stato di fatto e della progettazione esecutiva degli interventi di manutenzione straordinaria delle strutture di elevazione, degli hangar e delle officine annesse.

Per valutare lo stato di conservazione della copertura strallata, la società concessionaria Aeroporti di Roma ha commissionato negli anni diverse campagne di indagini di diagnostica strutturale sia statica sia dinamica. 

Sono state condotte ispezioni visive di dettaglio degli elementi strutturali, con rilievo dei quadri fessurativi. Lo stato di conservazione dei cavi di precompressione degli stralli è stato indagato con prove endoscopiche estese, che hanno fornito anche informazioni sul livello di intasamento della malta di iniezione delle guaine, mentre rilievi vacuometrici integrativi hanno permesso la stima del volume dei vuoti all’interno delle guaine.

L’analisi storico-critica della documentazione di progetto, in parte resa disponibile da ADR e in parte consultata presso l’Archivio di Stato, ha permesso, invece, una ricostruzione sufficientemente accurata della geometria dell’opera e dello schema statico interpretativo del funzionamento strutturale dell’intero complesso. 

Sulla base degli approfondimenti effettuati nelle fasi conoscitive su riportate, è stato raggiunto un livello di conoscenza LC2.

Le analisi degli effetti associati alle azioni che cimentano la struttura sono state condotte facendo riferimento a un modello di calcolo agli Elementi Finiti basato sull’impiego di elementi frame per le membrature in conglomerato cementizio, sia armato che precompresso, di elementi cable, per la modellazione dei cavi nei tiranti di sospensione della copertura, e di elementi tendon per la modellazione dei cavi di precompressione delle nervature.

In particolare, sfruttando la modellazione non lineare sono state analizzate le fasi costruttive che hanno caratterizzato la realizzazione dell’opera, ottenendo stati di sollecitazione assolutamente coerenti con quelli di progetto.

L’attendibilità del modello numerico agli Elementi Finiti è stata verificata mediante calcoli manuali che hanno riguardato sia la verifica delle sollecitazioni gravitazionali nei tiranti che il funzionamento, prevalentemente funicolare, degli stralli sotto l’azione trasversale del vento.

Le verifiche strutturali sono state condotte secondo le NTC 2018 assumendo, per i materiali, i fattori di confidenza associati al livello di conoscenza LC2. L’analisi delle azioni ha riguardato la stima dei pesi propri, strutturali e non, e delle azioni variabili equivalenti alla neve, al vento e alla temperatura. Inoltre, le verifiche strutturali agli stati Limite Ultimi sono state condotte con riferimento alla combinazione fondamentale. 

Ai fini di poter controllare il tiro negli stralli derivante dalle misure dinamiche effettuate, è stato sviluppato un modello agli Elementi Finiti tridimensionale in grado di cogliere sia i modi globali della struttura sia locali dei singoli stralli. Lo spirito col quale ci si approccia al progetto di riqualificazione di una simile opera d’arte d’ingegneria, è volto a mantenere i livelli prestazionali originali, sanando il degrado fisiologico delle strutture senza stravolgerne le caratteristiche architettoniche e strutturali.

L’importanza dell’opera e il carattere isostatico della struttura di sospensione della copertura, hanno anzitutto comportato la progettazione di un sistema di monitoraggio strutturale, attualmente in fase di installazione, che permetta di acquisire l’evoluzione temporale delle prestazioni degli elementi portanti della copertura nel corso della sua vita residua, anche in attesa di un successivo intervento volto ad aumentare le attuali capacità dell’opera, in termini di resistenza, duttilità e robustezza strutturale.

Per ridurre il quadro di degrado e rallentare il decadimento dei livelli prestazionali della struttura nel suo complesso, si interviene su tutte le superfici di tutti gli elementi strutturali delle antenne e degli stralli dell’avio 2, differenziando l’entità dell’intervento di ripristino corticale in funzione del livello di degrado riscontrato punto-punto sugli elementi stessi. Inoltre, si prevede l’iniezione delle guaine negli stralli dell’avio 2 e 3 con resina epossidica e nelle travi delle officine dove sono stati rilevati vuoti. 

In corrispondenza delle antenne, riscontrando un degrado che possa aver inficiato le armature trasversali lente, si interviene incrementando la capacità a taglio e a confinamento con il sistema di cuciture attive CAM^® tramite posa di nastri di acciaio inox. La medesima tecnologia si impiega anche come intervento sui trasversi. 

La scelta della tecnologia impiegata per il consolidamento risulta dettata fondamentalmente da alcuni necessari vantaggi della tecnologia CAM^® rispetto alle altre possibili impiegabili.

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