Innovative solutions for the Marchetti Viaduct

FROM THE FLOOD IN 2000 TO AN ADVANCED ENGINEERING INFRASTRUCTURAL SOLUTION DEVELOPED TO MAKE THE MOTORWAY LINK ROAD IN THE AREA OF IVREA SAFE. FOCUS ON THE INNOVATIVE SOLUTIONS OF THE NEW “MARCHETTI VIADUCT”: FROM WIND ASSESSMENT TO THE NATURAL VENTILATION SYSTEM.

 The need to create a new “Marchetti Viaduct”, on the A4/5 Iv‑

rea‑Santhià motorway link became necessary following the floods

in October 2000, when an exceptional rise in the level of the Dora Baltea

caused the flooding of extensive urban areas and extremely severe

damage to the road, motorway and railway infrastructures in the area

corresponding to the so‑called “Ivrea hydraulic intersection node”. On

that occasion, a large portion of the A4/5 Ivrea‑Santhià motorway link,

at the junction with the A5 Torino‑Ivrea‑Quincinetto and close to Borga‑

ta Marchetti, was completely swept away by the mass of water which,

after overflowing from the River Dora Baltea and swamping a stretch

of the A5 north‑west of Ivrea, tumultuously flowed along the bed of the

Ribes and smashed into the motorway link next to a modest construc‑

tion which was unable to cope with such a catastrophic event.

In the wake of the event, it was immediately clear that something in

the lay of the land had changed. In fact, as summarised by the Riv‑

er Basin Authorities commenting on what had happened: “We were

faced with intense but not exceptional rainfall which caused the hy-

drographical system to overflow, to a much greater extent than during

similar conditions in the past”. After the crisis in 2000, the River Basin

Authorities decided to redefine the delimitation of the alluvial plains.

All the information available acknowledges the emergence of a new

situation, determined by a combination of two factors:

• the increased intensity and frequency of critical weather conditions;

• the hydraulic regulation of the stretch of the Dora Baltea and its trib‑

utaries in Valle d’Aosta.

Nodo di Ivrea

Viadotto laboratorio

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In August 2002, a new delimitation of the alluvial plains was drawn up, using as reference a flood that, with a return period of 200 years, was as‑

sessed somewhere around 2800 m3/s at the Tavagnasco section on the Dora Baltea. This provision was communicated to all the parties concerned.

ATIVA SpA (www.ativa.it), the company that holds the license for operation of the A5 Torino‑Ivrea‑Quincinetto motorway and the A4/5 Ivrea‑San‑

thià link, and an addressee of the communication issued by the River Basin Authorities, had to cope with much more catastrophic situa‑

tions than those imagined at the

time of construction on the ba‑

sis of the historical data availa‑

ble at the time. Consequently, it

was not possible to intervene on

stretches of the motorway that

had been destroyed “merely” by

rebuilding the motorway and re‑

storing it to its previous status. It

was necessary to carry out spe‑

cific studies in order to find out

whether the layout of the existing

motorway structures was suited

to the new situation portrayed

by the River Basin Authorities,

and what steps could and had

to be taken in order to make the

stretches of motorway affected

by the new alluvial basins safe.

This concern was consequential

to two important factors:

1. Rendering del nuovo Viadotto Marchetti, oggi in costruzione

2. Localizzazione dell’intervento

3. Danni dell’alluvione del 2000

Ha collaborato ATIVA Engine-ering, a cui fa capo la Direzio-ne Lavori e che ha coordinato la progettazione con il suppor-to del prof. P. Pistoletti.

Contribution to the article has been

given by ATIVA Engineering that is

in charge of the construction site

management and that carried out

the road design in cooperation with

prof. P. Pistoletti.

1. Rendering of the new Marchetti Viaduct under construction

2. Construction works location

3. Damages caused by the flood in 2000

 L’ esigenza di provvedere alla realizzazione di un nuo‑vo “Viadotto Marchetti”, sulla bretella autostradale A4/5 Ivrea‑Santhià, è nata all’indomani degli eventi

alluvionali dell’ottobre 2000, quando un’eccezionale onda‑ta di piena della Dora Baltea aveva provocato l’allagamento di ampie aree urbanizzate e serissimi danni alle infrastrut‑ture stradali, autostradali e ferroviarie nell’area corrispon‑dente al cosiddetto “nodo idraulico di Ivrea”. In quell’oc‑casione un’ampia porzione del rilevato autostradale della bretella A4/5 Ivrea‑Santhià, presso l’interconnessione con la A5 Torino‑Ivrea‑Quincinetto e in adiacenza alla borga‑ta Marchetti, venne completamente asportata dalla massa d’acqua che, dopo essere tracimata dal fiume Dora Baltea e avere sommerso un tratto della stessa A5 a Nord‑Ovest di Ivrea, era tumultuosamente defluita attraverso l’alveo del Rio Ribes e aveva investito la bretella autostradale in corri‑spondenza di un modesto manufatto assolutamente sotto‑dimensionato per un evento così catastrofico.A seguito di quanto accadde fu subito chiaro che qualcosa era mutato nell’assetto del territorio. Infatti, come ebbe a

sintetizzare l’Autorità di Bacino commentando quegli even‑ti: “Abbiamo di fronte piogge con intensità elevata ma con frequenza di superamento non eccezionale che hanno dato luogo a deflussi nella rete idrografica molto più gravosi ri-spetto a quelli che si sono manifestati in passato in occasio-ne di eventi meteorici confrontabili”. Dopo la crisi del 2000 l’Autorità di Bacino sentì l’esigenza di ridefinire la delimi‑tazione delle fasce fluviali. Le informazioni disponibili con‑cordarono infatti nel riconoscere l’emergere di una nuova situazione determinata dalla concomitanza di due fattori:• l’accentuazione dell’intensità e della frequenza dei feno‑meni meteorologici critici;• la regimazione idraulica dell’asta della Dora Baltea e dei suoi affluenti in territorio valdostano.Nell’agosto 2002 fu definita una nuova delimitazione delle fasce fluviali assumendo come piena di riferimento quella con tempo di ritorno di 200 anni, valutata dell’ordine di 2800 mc/s alla sezione di Tavagnasco sulla Dora Baltea. Tale prov‑vedimento venne poi notificato a tutti i soggetti interessati.La Società ATIVA SpA (www.ativa.it), concessionaria

DALL’ALLUVIONE DEL 2000 A UNA SOLUZIONE INFRASTRUTTURALE DI INGEGNERIA AVANZATA SVILUPPATA PER METTERE IN SICUREZZA IL NODO DELLA BRETELLA AUTOSTRADALE CHE GRAVITA INTORNO A IVREA. FOCUS SULLE INNOVAZIONI DEL NUOVO “VIADOTTO MARCHETTI”: DALLA CARATTERIZZAZIONE DEL VENTO ALL’IMPIANTO DI VENTILAZIONE NATURALE.

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Giovanni OssolaPresidente ATIVA

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• the need to intervene on an important international motorway providing access to and from France, for which Ativa has to guarantee effi‑

ciency and functionality;

• the need to reduce the current hydraulic risk.

The new delimitation of the alluvial plains along the Ivrea hydraulic intersection node highlighted a forecast of total collapse of the motorway

system north, west and south of Ivrea in the event of floods with a flow capacity of approximately 2,800 m3/s. Analysis of these problems led

to the drawing up of an extensive hydraulic adaptation project for the link between the Ivrea‑Santhià bypass and the A5 Torino‑Ivrea motor‑

way. This project envisages operations, along an entire stretch of about 10 km, intended to raise the level of the motorway and adapt the ex‑

isting crossings in order to guarantee the minimum safety clearance.

For the stretch of the Ivrea‑Santhià link in particular, which had been demolished by the flood, the analysis led to provisions for replacement

of the stretch of motorway and of the 12‑metre span bridge that previously existed near Borgata Marchetti, with the construction of a viaduct ‑

called the “Marchetti Viaduct” ‑ with an overall span of 250 metres and a height that would allow the free flow of water from the Dora Baltea

converging into the paleochannel of the Ribes in the event of flooding. In relation to this announcement, the construction of the “Marchetti Vi‑

aduct” represents a first operational lot in the series of operations planned to reduce interference between the alluvial plains of the Ivrea hy‑

draulic intersection node and the A5 Torino‑Quincinetto and A4/A5 Ivrea‑Santhià motorways. The construction of this first operational lot will

help the local reduction (as far as the construction of the viaduct can help in terms of water levels) of the risk relating to Borgata Marchetti and,

with regard to the raised stretch only, will improve the safety of the access routes.

The motorway will be considered safe only when all the operations of the project to reorganise the Ivrea hydraulic intersection node have been

completed. The combination of these operations will ensure the stability of the motorway system and guarantee efficiency even in the case of

events close to the flood threshold of 2,800 m3/s, envisaged in the delimitation of the new alluvial plains.

The project envisages the construction of a stretch of motorway on a viaduct measuring 250 metres, including the operations needed to adapt

the stretches of access to the viaduct. This operation does not change the type of motorway link, which retains the same features, and does

not change the working conditions (type and intensity of traffic). In the project layout, the new viaduct will guarantee better road safety and will

allow a better regulation of vehicle traffic flows than what is currently guaranteed by the existing temporary configuration. From the localisa‑

tion viewpoint, the work planned will be adjacent to the existing temporary motorway carriageway. The need to build a single‑span viaduct nar‑

rowed down the choice to just a few design solutions, so an arched bridge has been envisaged, built to a prestigious design and in a light grey

4. Construction product section

debba essere soggetta ad interventi di sopraelevazione del profilo autostradale e di adeguamento degli attraversamenti esistenti in modo da garantire il franco minimo di sicurezza.In particolare, per il tratto della bretella Ivrea‑Santhià che era stato demolito dalla piena, l’analisi ha condotto a pre‑vedere la sostituzione del rilevato e del ponticello di luce 12 m, precedentemente esistenti nei pressi della borgata Mar‑chetti, con la costruzione di un viadotto ‑ denominato “Via‑dotto Marchetti” ‑ con luce complessiva di 250 m e di altez‑za tale da consentire il libero deflusso delle acque esondate dalla Dora Baltea e convogliate nel paleoalveo del Rio Ri‑bes durante i fenomeni alluvionali. Relativamente a quanto enunciato, la realizzazione del “Viadotto Marchetti” rappre‑senta quindi un primo lotto funzionale del più ampio pro‑getto di interventi previsti per ridurre le interferenze tra le fasce fluviali del nodo idraulico di Ivrea e le autostrade A5 Torino‑Quincinetto e A4/A5 Ivrea‑Santhià. La realizzazio‑ne di questo primo lotto funzionale concorre a migliorare localmente (nella misura in cui vi può concorrere, in termi‑ni di livelli idrometrici, la realizzazione del tratto in viadot‑to) la situazione di rischio relativa a Borgata Marchetti e, li‑mitatamente al tratto rialzato, a mettere in sicurezza i piani viari. La messa in sicurezza del nodo autostradale potrà es‑sere ovviamente raggiunta solo al momento della comple‑ta realizzazione di tutti gli interventi previsti nel progetto di sistemazione del nodo idraulico d’Ivrea. L’insieme di tali in‑terventi è in grado di assicurare la stabilità del sistema au‑tostradale e di garantirne l’efficienza anche in caso di even‑ti al limite delle portate di piena pari a 2.800 m3/s previste nella delimitazione delle nuove fasce fluviali.

dell’autostrada A5 Torino‑Ivrea‑Quincinetto e della bretel‑la di collegamento A4/5 Ivrea‑Santhià, dovette ‑ quale de‑stinataria, tra gli altri, della notifica dell’Autorità di Bacino ‑ misurarsi con scenari ben più catastrofici di quelli che erano stati ipotizzati all’epoca della costruzione in base ai dati sto‑rici allora disponibili. Non fu possibile pertanto intervenire sui tratti autostradali devastati pensando “semplicemente” di ripristinare il corpo autostradale riportandolo alla situa‑zione precedente. Fu necessario intraprendere studi speci‑fici allo scopo di conoscere se l’assetto delle infrastrutture autostradali esistenti fosse adeguato al nuovo scenario rap‑presentato dalla Autorità di Bacino, e quali misure si potes‑sero e si dovessero adottare per la messa in sicurezza del‑le tratte autostradali interessate dalle nuove fasce fluviali.Tale preoccupazione era conseguente a due importanti fattori:• la necessità di intervenire su un’importante arteria au‑tostradale di collegamento internazionale e di transito da e per la Francia, di cui Ativa deve garantire l’efficienza e la funzionalità;• la necessità di ridurre la situazione di rischio idraulico at‑tualmente delineata.La nuova delimitazione delle fasce fluviali nel nodo idrauli‑co di Ivrea mise in evidenza una previsione di totale collasso del sistema autostradale a nord‑ovest e a sud di Ivrea, nel caso di un evento alluvionale che determinasse un’onda di piena con portata di circa 2.800 m3/s. L’analisi di tali criticità ha condotto all’elaborazione di un ampio progetto di adegua‑mento, sotto l’aspetto idraulico, del nodo di connessione tra il raccordo Ivrea‑Santhià e l’autostrada A5 Torino‑Ivrea. Tale progetto prevede che l’intera area per un tratto di circa 10 km

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colour to put it into a better context within the surrounding visual cone.

The viaduct is made with a single‑arch bridge with the road running

at low level, with a span of 250 m. The roadway, which is suspended

from the arch by suspension hangers, comprises two motorway car‑

riageways, each 14.5 m wide, plus two hard shoulders measuring 1.35

m and 1.70 m wide, for a total of 17.55 m in each direction of travel. The

metal arch, positioned above the underlying roadway, consists of a

trapezoid body with a constant section (3.5 m high, 5.9 m major base

and 3.9 m minor base), locked into the roadway at the shoulders via

two triangular bases.

The roadway consists of the central chain girder, transversal beams

positioned orthogonally to it, spaced 8 m apart and of the 20 cm thick

reinforced concrete floor cast onto metallic pre‑stressed slabs in a

thickness of 4+1 mm welded to the oars. The need to use metal cu‑

pels is due to two reasons:

• to increase staff safety as much as possible during the launch phase;

• to reduce subjection to motorway traffic during assembly.

The metal pans can be launched along with the main structures of

the bridge. This makes it possible to obtain a roadway that can be

used entirely also during work in progress, with evident benefits for

the safety of inspection staff. Moreover, the simultaneous launch with

that of the main structures, which are already practically complete,

will prevent the need to rely on motorway traffic, as it will not be nec‑

essary to use a crane on that side of the roadway.

The chain girder consists of a trapezoid body (6.85 m high, 6 m ma‑

Descrizione dell’interventoIl progetto prevede la realizzazione di un tratto autostrada‑le in viadotto di lunghezza pari a 250 m, comprensiva degli interventi necessari per l’adeguamento dei tratti di accesso al viadotto stesso. Tale intervento non cambia la tipologia dell’interconnessione autostradale che mantiene le stesse caratteristiche e non muta le condizioni di esercizio (tipolo‑gia e intensità del traffico). Nell’assetto di progetto, il nuovo viadotto garantirà migliori condizioni di sicurezza stradale e consentirà una maggiore regolarità dei flussi di traffico vei‑colare rispetto a quella garantita dall’attuale configurazione provvisoria. Dal punto di vista della localizzazione, l’opera in progetto si pone in adiacenza alla carreggiata autostradale provvisoria esistente. L’esigenza di realizzare un viadotto a campata unica ha ristretto la scelta a poche soluzioni pro‑gettuali, pertanto è stato previsto un ponte ad arco, realiz‑zato con un pregevole design e di colore grigio luce per me‑glio contestualizzarlo nel cono visuale circostante. Il viadotto è realizzato con una struttura ad arco singolo a via inferiore, con luce tra le spalle di 250 m. L’impalcato, appeso all’arco per mezzo dei pendini di sospensione, comprende due car‑reggiate autostradali, ciascuna larga 14,5 m, più due ban‑chine da 1,35 m e 1,70 m, per un totale di 17,55 m per via. L’arco metallico, situato in asse all’impalcato sottostante, è costituito da un cassone trapezio a sezione costante (altez‑za 3,5 m, base maggiore 5,9 m e base minore 3,9 m), in‑castrato all’impalcato in corrispondenza delle spalle tramite due basi triangolari. L’impalcato è costituito dalla trave ca‑tena centrale, da mensole trasversali ordite ortogonalmente ad essa con passo 8 m e dalla soletta in cemento armato di

spessore 20 cm gettata su predalles metalliche di spessore 4+1 mm saldate ai remi. L’esigenza di impiegare coppelle metalliche è dovuta essenzialmente a due motivi:• aumentare per quanto possibile la sicurezza del persona‑le in fase di varo;• ridurre la soggezione al traffico autostradale in fase di montaggio.Le coppelle metalliche possono infatti essere varate insieme alle strutture principali del ponte. Questo permette di otte‑nere un impalcato interamente percorribile anche in fase di avanzamento, con evidente vantaggio per la sicurezza del personale dedicato al controllo. Inoltre il varo contestuale a quello delle strutture principali, già praticamente comple‑te, evita di dipendere dal traffico autostradale non essen‑do necessario l’intervento di gru da quel lato dell’impalcato. La trave catena è costituita da un cassone trapezoidale (al‑tezza 6,85 m, base maggiore 6 m e base minore 3,9 m) la cui sommità giace al di sopra del piano di scorrimento stra‑dale, riparando così gli attacchi delle funi da possibili dan‑neggiamenti causati accidentalmente dai veicoli in transi‑to. Il cassone, in corrispondenza dei diaframmi trasversali, è appeso ai pendini e quindi all’arco ed è vincolato su ogni spalla per mezzo di dispositivi di appoggio multidirezionali a pendolo semplice posti a interasse di 13 m in corrisponden‑za dei traversi di appoggio. In mezzeria è posta una guida unidirezionale con spina a rottura necessaria per equilibra‑re i carichi trasversali da vento. I 26 pendini d’appensione saranno realizzati con trefoli a fili paralleli con quattro livel‑li di protezione dalla corrosione. Di particolare interesse è l’utilizzo di acciaio termomeccanico S460, materiale mag‑

4. Sezione del manufatto autostradale

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jor base and 3.9 m minor base) the summit of which is above the roadway, protecting the cable connections from possible damage caused

accidentally by moving vehicles.

The body, in line with the transversal diaphragms, is suspended from the arch on hangers and fastened to each shoulder with multi‑direction‑

al supports with a single vertical connection installed with a distance between centres of 13 m in line with the supporting crosspieces. In the

centre is a one‑way guide with a break‑out spine to balance the load in crosswinds.

The twenty six suspension hangers will be made of parallel cable strands with four layers of protection against corrosion. Particularly inter‑

esting is the use of S460 thermo‑mechanical steel, which offers higher performance than the more common S355 steel. The higher quality of

S460 steel consists not only in the better mechanical features but also in the greater flexibility, due to the fact that it is thermo‑mechanical and

giormente performante rispetto al più comune acciaio S355. Il maggior pregio dell’acciaio S460 consiste non solo nelle maggiori caratteristiche meccaniche ma anche nella mag‑giore duttilità, in quanto appunto termomeccanico a grana fine, con conseguenti benefici di saldabilità e durabilità. Ul‑teriore vantaggio è la conseguente riduzione della quantità di acciaio strutturale, e quindi delle masse. Ciò ha permes‑so di ottimizzare le palificate di fondazione delle spalle per la diminuzione dei carichi agenti sui pali. Anche il montag‑gio/varo della struttura beneficia di tale riduzione, in quan‑to i pesi da movimentare saranno minori.

Galleria del ventoVista la complessità dell’opera sono stati svolti studi in gal‑leria del vento per la valutazione delle forze statiche equi‑valenti agenti sull’arco e per l’analisi del comportamento di‑namico della struttura. Tali analisi sono state condotte dal Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni, dell’Ambiente e del Territorio (DICAT) dell’Università degli Studi di Geno‑va. Come primo passo è stata eseguita la caratterizzazione del vento. In particolare, sfruttando i dati raccolti dalle sta‑zioni meteorologiche di Milano Malpensa, Novara Cameri e Torino Caselle relativi a un periodo di circa 50 anni, sono state ricavate le velocità in funzione delle varie direzione del vento. Confrontando i dati ricavati con le prescrizioni della normativa italiana si è visto che la velocità media del ven‑to di progetto è lievemente maggiore di quella prescritta in forma adirezionale per un vento proveniente da Nord; è in‑vece molto minore per vento proveniente da Sud alle quo‑te superiori a 10 m. Successivamente, mediante un’anali‑

si di un modello sezione dell’impalcato, sono stati valutati i coefficienti di drag, lift e momento per calcolare le forze statiche equivalenti. I carichi ricavati sono stati applicati al modello di calcolo per eseguire le opportune verifiche di re‑sistenza e stabilità degli elementi principali.

Ventilazione naturalePer le componenti portanti del viadotto, realizzate con cas‑soni chiusi in acciaio, è stato previsto un impianto di venti‑lazione naturale. Si tratta di un’applicazione altamente in‑novativa, impiegata per la prima volta a un ponte a struttura metallica e proposta dalla Bovema Italia. Si tratta di una so‑luzione nuova a un problema noto. È infatti un dato storico facilmente riscontrabile che una delle criticità fondamentali delle strutture cassonate metalliche consiste nell’accumulo di condensa all’interno delle travi, fenomeno dovuto al dise‑quilibrio termico e igrometrico tra l’aria presente all’interno del volume delle travi e l’aria esterna. È stato quindi di fon‑damentale importanza trovare una soluzione che permet‑tesse di evitare la formazione della condensa e i fenomeni di corrosione dell’acciaio che essa innesca, allo scopo di pro‑lungare il più possibile la vita utile dell’opera. La soluzione proposta è stata studiata per sfruttare in maniera ottimale la conformazione geometrica e strutturale del viadotto; si tratta di un intervento progettato organicamente alla pro‑gettazione/realizzazione della carpenteria metallica. L’in‑tero sistema è stato dimensionato per far sì che il tasso di rimozione del vapor d’acqua in eccesso sia tale da impedi‑re, nelle normali condizioni operative, l’accumulo di acqua in fase liquida sulle pareti interne o, quanto meno, da con‑

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5. Stazioni meteo coinvolte nel progetto di caratterizzazione del vento

6, 7, 8. Componenti dell’avanzato sistema di ventilazione naturale del viadotto

5. Weather Stations involved in the wind assessment project

6, 7, 8. Components of the Viaduct advanced natural ventilation system

fine textured, with consequent benefits in terms of welding and durability. Another advantage is the consequent reduction of the amount of

structural steel and therefore in weight. This has made it possible to optimise the pilings of the shoulder foundations, diminishing the loads on

the piles. The erection/launch of the structure also benefits from this reduction, in that there will be less weight to move.

Given the complexity of the work, studies have been carried out in a wind tunnel to assess the equivalent static forces applied to the arch and

to analyse the dynamic behaviour of the structure. These tests were carried out by the Department of Construction Engineering, the Environ‑

ment and the Territory (Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni, dell’Ambiente e del Territorio ‑ DICAT) of the University of Genoa. The first

step was the characterisation of the wind. Using the data collected by the Milan Malpensa, Novara Cameri and Turin Caselle weather stations

over a period of about 50 years, speeds relating to different wind directions were calculated. Comparing the data obtained with the require‑

ments contained in Italian legislation, we saw that the average wind speed considered in the project was slightly higher than that indicated

for an adirectional wind blowing from north. It is much lower for a wind blowing from south at heights of more than 10 m. Subsequently, test‑

ing a roadway section model, the drag, lift and momentum coefficients were assessed in order to calculate the equivalent static forces. The

load value yields were applied to the calculus model to carry out the appropriate tests on the resistance and stability of the main elements.

For the load‑bearing components of the viaduct, made with closed steel bodies, a natural ventilation system was envisaged. This is a high‑

ly innovative application, used for the first time in a metal bridge and proposed by Bovema Italia. It is a new solution to a well‑known problem.

There is historical knowledge of the fact that one of the most critical issues in metal structures of this kind consists in the accumulation of con‑

densation inside the girders, due to the thermal and hygrometric imbalance between the air contained in the girders and the air outside. Con‑

sequently, it was of fundamental importance to find a way of preventing the formation of condensation and the subsequent corrosion of the

steel in order to extend the useful life of the object for as long as possible. The solution proposed was studied in order to make the best possi‑

ble use of the geometric and structural conformation of the viaduct; an operation designed as part of the design/construction of the metallic

structural carpentry. The whole system was sized to ensure that the speed of the removal of excess water vapour would prevent the formation

of condensation on the inner walls under normal working conditions or at least to allow its swift removal to minimise corrosion.

The natural ventilation system comprises the following elements:

• 13 natural vents made of nautical aluminium, for the constant extraction of air from inside the chain girder, and eight performing a similar job

along the arch, installed along the whole upper band. For each one, round holes are envisaged to supply the minimum surface calculated to

extract the air from inside.

sentire la sua rimozione in tempi brevi, così da minimizza‑re il fenomeno della corrosione. Il sistema di ventilazione naturale comprende i seguenti elementi:• 13 ventilatori naturali, in alluminio marino, per l’estrazio‑ne ognitempo dell’aria interna dalla trave catena, e 8 per un’analoga funzione per l’arco, installati tutti sulla piatta‑banda superiore. Per ognuno di essi sono previsti degli op‑portuni fori circolari aventi lo scopo di fornire la superficie minima calcolata per l’estrazione dell’aria interna.• Sistema di 22 gruppi di 4 fori circolari disposti in linea, nella piattabanda inferiore della trave catena, per l’ingres‑so dell’aria fresca di ricambio. Sistema di 4 gruppi di 3 fori circolari disposti a quadrato, sulle pareti laterali della trave ad arco nei pressi del congiungimento con la trave catena, per l’ingresso dell’aria fresca di ricambio. Al fine di preveni‑

re l’ingresso laterale di acqua piovana, i fori circolari saran‑no coperti con griglie a persiana.

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• a system of 22 groups of four round holes arranged in line, on the lower band of the chain girder, to allow the entrance of fresh air. A system

of four groups of three round holes arranged in a square on the side walls of the arch where it joins with the chain girder, to allow the entrance

of fresh air. To prevent the lateral entrance of rainwater, the round holes will be covered by louvers.

• a grating measuring approximately 1000 x 1000 mm housed in each of the two service entrance doors at the two ends of the chain girder, to

provide an additional fresh air entrance for the ventilation of the arch.

Bird guards are fitted in each of the openings envisaged.

The ventilation system in question does not have moving mechanical parts to pressurise the air inside the girders. All air movements will be

generated by the thermodynamic values naturally present inside and around the volumes considered. Thermo‑convection will force hot air

upwards. Large amounts of air and hot vapours are disposed of through natural vents. The system works without consuming energy. Ventila‑

tion is accentuated by the wind’s action on the cover. The modular self‑supporting structure easily covers the holes in the roof.

The forecasts assume natural laminar movements. Even in the worst conditions for the chain girder, with an air uptake height of just 7.6 m, at least

1.6 volumetric air changes an hour are guaranteed. It is considered that this hourly capacity, combined with a normal painting cycle, can pre‑

vent corrosion triggered by condensation in the internal volumes. This forecast is backed up by the fact that the system presents self‑regulating

characteristics. In the warm season, when the atmospheric humidity is higher, the volumetric rate of exchange exceeds two volumes an hour.

Higher performances are envisaged in the arch. This is due mainly to the fact that the air uptake height is much higher. However, this rate of

exchange is considered adequate, taking into account the finer section and the presence of the ladders inside. Under these conditions, their

air flow is choked and, in certain cases, might not locally conserve the laminar characteristics.

The forecast quantity of water vapour removed per unit of time has been calculated, considering a guaranteed average rate of exchange, in

relation to the change in air density and the quantity of water vapour corresponding to the dew point. The system also confirms its self‑reg‑

ulating characteristic with the forecast water vapour capacity, in that the higher extraction capacity corresponds to the warm season, when

the air saturation point is higher.

These innovative technical solutions have been implemented in order to ensure that the Marchetti Viaduct will have adequate operational char‑

acteristics, solidity and durability. Not only does it have to span the riverbed of the Ribes ‑ a usually small watercourse for which a 250‑metre

viaduct might seem somewhat oversized ‑ it also has to guarantee the vehicle passage and safety of the motorway if exceptional weather con‑

ditions transform the modest stream into a raging river, as happened during the floods of 2000. nn

• Grata di circa 1000 x 1000 mm alloggiata in ognuna delle due porte d’entrata di servizio poste alle due estremità della trave catena, per fornire un ingresso supplementare di aria fresca per la ventilazione della trave ad arco.In ognuna delle aperture previste sono installati dei dispo‑sitivi antivolatile. Il sistema di ventilazione in oggetto non presenta parti meccaniche in movimento atte a fornire pres‑surizzazione all’aria presente all’interno delle travi. Tutti i movimenti dell’aria saranno forniti invece dai valori termo‑dinamici naturalmente presenti all’interno e attorno ai vo‑lumi considerati. L’aria calda, per i moti termoconvettivi, si dirige verso l’alto. Grandi quantità d’aria e di fumi caldi sono smaltiti tramite ventilatori naturali. Il sistema funziona senza consumo di energia. La ventilazione è accentuata dall’azione del vento sulla copertura. La struttura autoportante a mo‑duli copre in modo agevole le aperture preparate sul tetto.Le previsioni ipotizzano movimenti naturali a regime lami‑nare. Anche nella condizione più sfavorevole, cioè quella della trave catena, con un’altezza di salita dell’aria di soli 7,6 m, vengono comunque garantiti almeno 1,6 ricambi volumetrici per ora. Si ritiene che tale portata oraria, com‑binata con un normale trattamento di verniciatura, possa evitare fenomeni di corrosione innescati da accumuli di ac‑qua in fase liquida nei volumi interni.Questa previsione è rafforzata dal fatto che il sistema pre‑senta caratteristiche autoregolanti. Infatti nella stagione calda, quando l’umidità atmosferica è più elevata, il tas‑so volumetrico di ricambio supera i 2 volumi per ora. Nella trave ad arco sono invece previste prestazioni più elevate. Ciò è dovuto principalmente al fatto che l’altezza di salita

dell’aria è di gran lunga maggiore. Si ritiene tuttavia che tale tasso di ricambio sia adeguato, tenuto conto della se‑zione più esigua e della presenza della scalinata interna. In queste condizioni, infatti, il flusso d’aria risulta strozzato e in certi casi potrebbe non conservare localmente le carat‑teristiche di laminarità.È stata calcolata la quantità prevista di vapore d’acqua ri‑mossa per unità di tempo, ipotizzando un tasso medio ga‑rantito di ricambio, in funzione della variazione della den‑sità dell’aria e della quantità di vapore corrispondente al punto di rugiada. Il sistema conferma la sua caratteristi‑ca autoregolante anche nelle previsioni di portata di vapor d’acqua, in quanto la maggiore capacità estrattiva corri‑sponde alla stagione calda, quando il punto di saturazione in aria è più elevato.

Osservazioni  conclusiveQueste soluzioni tecniche innovative sono state adottate nell’ottica di assicurare al Viadotto Marchetti adeguate ca‑ratteristiche di funzionalità, di solidità e di durabilità. L’ope‑ra infatti assolve non solo alla funzione di sovrapassare l’al‑veo del Rio Ribes ‑ un corso d’acqua normalmente assai esiguo e per il quale un viadotto di 250 m di lunghezza po‑trebbe apparire sovradimensionato ‑ ma soprattutto quel‑la di garantire la transitabilità e la sicurezza del corpo au‑tostradale qualora il modesto rio, per effetto di particolari condizioni meteorologiche, si trasformi in una grande fiu‑mana, come si è dovuto constatare in occasione dell’even‑to alluvionale del 2000. nn

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