Test di movimentazione delle paratoie

Le opere mobili sono costituite da schiere di paratoie installate sul fondale delle bocche di porto. Si definiscono “mobili” poiché in condizioni normali di marea sono piene d’acqua e restano adagiate nei cassoni di alloggiamento realizzati sul fondale (ciascuna paratoia è vincolata alla sua struttura attraverso due cerniere). Ciascuna paratoia è costituita da una struttura metallica scatolare che, piena d’acqua, rimane adagiata al livello del fondale del canale dentro la struttura di fondazione. Quando viene espulsa l’acqua, immettendo aria compressa, la paratoia si solleva, ruotando attorno all’asse delle due cerniere che la collegano al cassone di alloggiamento. Così la paratoia assume la posizione prefissata di esercizio.

Sfruttando la spinta di galleggiamento, le paratoie delle barriere, pur oscillando liberamente e indipendentemente per effetto del moto ondoso, sono in grado di mantenere il dislivello di marea tra laguna e mare.

Ogni paratoia, realizzata in carpenteria metallica, come una struttura di tipo navale, è corredata di alcuni componenti speciali che ne assicurano il funzionamento:

•    i gruppi cerniera-connettore, che vincolano le paratoie ai cassoni di alloggiamento e ne consentono la rotazione dalla posizione orizzontale di riposo a quella di chiusura dello sbarramento, nonché le oscillazioni sotto moto ondoso;

•    gli inclinometri, gli strumenti per rilevare e controllare l’inclinazione assunta durante l’esercizio;

•    gli ammortizzatori, che entrano in gioco quando la paratoia rientra nel suo vano di alloggiamento;

•    i tubi rigidi e flessibili che permettono l’immissione e l’espulsione dell’ aria compressa all’interno della paratoia;

•    gli elementi di gomma (parabordi e alette) che garantiscono la tenuta parziale tra paratoia e cassone di alloggiamento;

•    le vernici e gli anodi sacrificali che proteggono la paratoia dalla corrosione.

Ciascuna paratoia è dotata di quattro parabordi e di alette in gomma. I parabordi hanno lo scopo di smorzare l’impatto della paratoia sul cassone alla fine della fase di abbattimento e di sostenere la paratoia quando è a riposo all’interno del cassone di alloggiamento. Le alette di gomma sono disposte lungo gli spigoli del fasciame superiore lato mare (aletta a L) e lato laguna (aletta a P) e hanno lo scopo di ridurre il traferro per limitare la deposizione di sedimenti nel vano sottostante la paratoia, quando la paratoia giace a riposo nel cassone; di ridurre il traferro lato mare quando la barriera è alzata, limitando il flusso d’acqua generato dal battente idrostatico tra mare e laguna; di consentire un margine operativo durante le fasi di rimozione e installazione della paratoia, grazie alla loro elasticità, in modo da evitare danneggiamenti agli angoli della struttura della paratoia e al cassone di alloggiamento in caso di imprecisioni di manovra. Sono costituite da mescola di gomma, armate internamente con lamiere di acciaio vulcanizzate.  

 

L’attività di manutenzione durante l’esercizio della barriera prevede la sostituzione periodica di tutte le paratoie, con frequenza quinquennale, così da comportare la sostituzione annua di quattro paratoie per sbarramento; prevede anche la sostituzione occasionale di paratoie danneggiate, stimato in una sostituzione all’anno. Per queste operazioni è stato appositamente costruito un Jack-up, lo speciale mezzo navale che servirà per l’installazione delle paratoie e per la loro sostituzione in occasione delle periodiche manutenzioni.

Gli interventi di manutenzione ordinaria saranno programmati tra aprile e settembre, secondo un piano stabilito in anticipo. Con la manutenzione ordinaria si provvederà alla pulizia interna ed esterna delle paratoie, al ripristino delle verniciature sulle superfici danneggiate e alla sostituzione degli anodi esterni. Tale sostituzione potrà essere evitata solo se i volumi residui sono sufficienti a garantire la protezione per i successivi cinque anni. La riverniciatura completa, inclusa la sabbiatura, sarà effettuata a intervalli inferiori ai dieci anni. La sostituzione degli anodi interni è programmata ogni dieci anni.

 

Ogni paratoia è vincolata al cassone di alloggiamento mediante 2 gruppi cerniera-connettore. In totale, quindi, sono stati prodotti 156 gruppi per 78 paratoie. La coppia di cerniere è necessaria per vincolare le paratoie ai cassoni di alloggiamento; consentire il movimento delle paratoie (sollevamento e abbassamento); assicurare la connessione tra le paratoie e gli impianti per il funzionamento delle barriere mobili. Il gruppo cerniera-connettore è costituito da una struttura di acciaio formata da tre elementi principali uniti tra loro: il maschio, la femmina e il gruppo di aggancio.
L’elemento maschio, vincolato alla paratoia, ha forma tronco conica con la parte più larga al centro e la parte più stretta in basso. La parte superiore del maschio è la vera e propria cerniera realizzata mediante una forcella dotata di una boccola sferica entro cui viene inserito il perno che vincola il maschio alla paratoia. Il perno permette alla paratoia di ruotare, oscillando liberamente sotto l’azione del moto ondoso. Il maschio ha un’altezza di oltre 2,50 m e un peso pari a 10 tonnellate. L’elemento femmina, vincolato al cassone di alloggiamento della paratoia, è costituito da una struttura scatolare, chiusa lateralmente, al centro della quale è realizzata un’apertura di forma tronco conica entro cui si inserisce l’elemento maschio. La connessione è a tenuta idraulica e in grado di trasmettere le sollecitazioni della paratoia al cassone. La femmina ha un’altezza di 1,15 m, dimensioni in pianta pari 3,37 x 3,22 m e un peso di circa 24 tonnellate. Il suo fissaggio al cassone avviene mediante 10 barre di ancoraggio, in acciaio, ciascuna con diametro di 11 cm. Il terzo componente, il gruppo di aggancio, unisce la “femmina” al “maschio” tramite un’asta pretensionata, progettato per consentire le operazione di aggancio e di sgancio, e quindi la rimozione di ciascuna paratoia, senza l’intervento di sommozzatori. Il gruppo cerniera-connettore comprende anche tutte le parti impiantistiche necessarie per il funzionamento delle paratoie: i tubi per il flusso dell’aria necessaria al loro movimento e le connessioni elettriche e meccaniche degli strumenti che rilevano l’esatta inclinazione di ciascuna paratoia in funzione. I singoli componenti del gruppo cerniera-connettore, che sono dimensionati per eventi di marea e di moto ondoso estremi, possono essere ispezionati in modo da verificarne la piena efficienza. Il maschio verrà sottoposto a manutenzione in concomitanza con gli interventi manutentori programmati per la relativa paratoia che, ogni cinque anni, sarà rimossa dalla propria sede e sostituita con altra già sottoposta a controlli. La femmina, invece, rimane vincolata ai cassoni di alloggiamento e, pur essendo dimensionata per resistere senza manutenzione per tutta la vita dell’opera, è sottoposta a periodiche ispezioni. Analogamente si procede per il gruppo di aggancio.

 

Nel progettone del 1982 sono stati esaminati 15 tipi di paratoie e viene scelta la paratoia a ventola.

Dal 1986 si compiono i primi studi su modello fisico sulla forma della paratoia a spinta di galleggiamento (cilindro verticale, orizzontale, rettangolare) presso il centro sperimentale di modelli idraulici di Voltabarozzo, presso Padova. Tra il 1987 e il 2005 vengono realizzati degli studi con modelli fisici e con modelli matematici (anche da parte del prof. Chiang Mei del Massachusetts Institute of Technology):

1. in canale a fondo costante con 3 paratoie

2. in canale a fondo costante con l’intera schiera

3. con il fondale reale per le intere schiere

4. confronto con i risultati dei modelli matematici del Prof. Chiang Mei

5. modifica dello spessore delle paratoie e dell’angolo di lavoro (da 4 a 5 m e da 50° a 42,5° a Chioggia)

6. verifica della stabilità delle nuove schiere di paratoie e con  le nuove opere complementari richieste dal Comune di Venezia (lunate e scabrezze di fondo) in scala 1:60 per Chioggia, 1:64 per Lido, 1:80 per Malamocco

7. studi di approfondimento con modelli matematici e fisici per la comprensione del fenomeno di risonanza sub-armonica e in fase per diverse geometrie per onde regolari ed irregolari in scala 1:10 e 1:30

8. analisi degli effetti scala nei modelli fisici in scala 1:60 1:30 e 1:10.