ABBIAMO OSPITI/INGEGNERIA – I ponti dell’era moderna

Articolo di Massimo Cestelli Guidi, Autore Ospite de La Lampadina

Prima dell’inizio dell’era moderna, nel passato, per scavalcare corsi d’acqua, valli, ecc. i ponti sono stati realizzati in muratura sia con materiale naturale, la pietra, sia con materiale artificiale, mattoni in laterizio. La tipologia strutturale era l’arco e si dovevano realizzare più archi affiancati quando l’elemento naturale da superare aveva dimensioni notevoli.
Nell’era moderna e contemporanea per realizzare ponti e viadotti, tipo quelli eseguiti in Italia per le autostrade, i materiali utilizzati sono stati il calcestruzzo armato (cemento armato normale o precompresso) e l’acciaio.
Il problema economico per realizzare archi in cemento armato di gran luce, era costituito dalla necessità di eseguire costose centine in legno per sostenere i getti di calcestruzzo armato degli archi. Per valli molto profonde, il costo di queste centine si avvicinava quasi al costo delle strutture finali in cemento armato, ossia in questi casi l’opera costava quasi il doppio.
A partire dagli anni settanta, in Italia, l’avvento del computer ha consentito non soltanto tempi brevi per la progettazione dei ponti e dei viadotti, ma anche la possibilità di realizzare nuove tipologie strutturali con modalità costruttive che evitavano l’uso di centine, e quindi opere finali più economiche.
Si tratta di una prima tipologia costituita dai ponti in cemento armato i cui impalcati (l’impalcato di un ponte o di un viadotto è costituito dalle strutture orizzontali, mentre i piloni sono le strutture verticali) vengono realizzati per tratti (denominati conci) e assemblati a sbalzo dai piloni.
L’altra tipologia è quella dei ponti in acciaio strallati i cui impalcati, sempre costruiti per conci, vengono poi realizzati assemblando i conci in opera, e sostenendoli con stralli. Quest’ultima tipologia negli ultimi decenni, per le grandi luci, ha soppiantato quella dei ponti in cemento armato, anche perché il materiale acciaio negli ultimi tempi è diventato più competitivo rispetto al cemento armato.
Ne è un esempio il nuovo ponte di Genova, ponte che sostituisce il ponte Morandi, ponte per il quale è stato previsto un impalcato in acciaio, realizzato per conci, conci prefabbricati negli stabilimenti FINCANTIERI. Molti si saranno chiesti perché un ponte viene costruito in uno stabilimento che costruisce navi. Il motivo è dovuto sia ai tempi brevi imposti per la realizzazione dell’opera, sia perché i conci di questo impalcato sono molto simili ai tratti dello scafo di una nave.
Prendendo in considerazione la prima tipologia, quella dei ponti in cemento armato i cui impalcati vengono costruiti per conci, ci si può rendere conto perché il computer è risultato essenziale per poter realizzare questa modalità costruttiva. Questa modalità consiste nell’effettuare i getti dei conci su delle casseforme scorrevoli, a partire a sbalzo dai piloni, nelle due direzioni.
Due sbalzi costruiti a partire da piloni contigui, devono necessariamente incontrarsi, con la precisione di un centimetro, al centro della campata per non creare dislivelli sull’impalcato del ponte. Questo incontro, che appare abbastanza semplice a raggiungere con la precisione richiesta, in realtà è il risultato di calcoli complessi, da effettuare in tempo reale durante la costruzione. Calcoli che solo il computer consente di eseguire.
La difficoltà è costituita dalle deformazioni che subiscono gli sbalzi, per ogni getto dei conci, durante la costruzione. Senza addentrarci troppo nella parte tecnica, si deve però comprendere che le deformazioni delle strutture sono di due tipi :
– Le deformazioni elastiche che avvengono istantaneamente quando si caricano le strutture, e scompaiono del tutto quando le si scaricano (proprio come quando si tira un elastico che poi torna normale quando si mollano i lembi);
– Le deformazioni viscose o deformazioni lente che avvengono lentamente nel tempo e permangono quando si scarica la struttura. Queste deformazioni, di tipo plastico, sono più complesse a valutare perché dipendono da vari fattori, due dei quali sono il valore del carico ed il tempo trascorso dalla messa in carico.
È comprensibile quindi che la valutazione di queste deformazioni, (molto complessa soprattutto per la seconda), man mano che si realizzano i conci, valutazione necessaria per annullare con l’orientazione delle casseforme questi cedimenti, risulterebbe quasi impossibile se non si effettuassero i calcoli con il computer.
Anche la seconda tipologia, ossia quella dei ponti in acciaio strallati, viene realizzata per conci e risulta necessario anche in questo caso per valutare le deformazioni l’uso del computer. Questa tipologia viene realizzata per grandi luci, ma luci inferiori a 900- 1000 metri poiché per luci superiori resta solo la tipologia dei ponti sospesi, tipo Golden Gate a S. Francisco, tipologia illustrata in un precedente articolo su La Lampadina.
Per i ponti strallati la realizzazione avviene prefabbricando fuori opera i conci metallici e quindi assemblandoli a sbalzo da ogni pilone, sempre contemporaneamente nelle due direzioni. Mentre nei ponti in cemento armato si effettua la precompressione dei nuovi conci per la stabilità e per il collegamento al già costruito, nel caso dei ponti strallati queste funzioni vengono realizzate con due stralli disposti ai lati di ogni concio.
Il più grande ponte ad arco in cemento armato realizzato nel mondo, il ponte realizzato alla fine degli anni ’70 in Iugoslavia fra la terraferma e l’isola KRK (isola di Veglia) ha una luce di circa 400 metri.
Il ponte è stato realizzato per conci, partendo a sbalzo dalle imposte dell’arco, con le stesse modalità descritte sopra per i ponti in cemento armato.
In questo caso non si è effettuata la precompressione dei conci per la stabilità (in un arco la struttura si comprime in maniera autonoma quando entra in carico), ma durante la costruzione i conci sono stati sostenuti da stralli provvisori.

– Ponte in cemento armato costruito a sbalzo: Kaita Bridge (Hiroscima, Giappone ), campata centrale di 250 m di luce, anno 1990.
– Ponte strallato in acciaio: Stonecatters Bridge (Hong Kong), luce 1018 m, anno 2000.

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