PONTI STRALLATI in Italia: i progetti dei ponti sul fiume Crati e sul fiume Elsa

I ponti strallati sono tra le strutture di maggior valore statico ed estetico, in grado di superare grandi campate e fornire una forte caratterizzazione architettonica all’ambiente in cui sono inseriti. La scelta dei diversi tipi di layout del sistema di funi, la forma e l’altezza del pilone e il tipo di ponte sono solo alcuni dei parametri che regolano il dimensionamento di un ponte strallato, per il quale l’esperienza dell’ingegnere strutturale è un punto chiave. Seteco Ingegneria S.r.l., fondata dall’ing. Pierangelo Pistoletti, è un’azienda altamente specializzata nella progettazione di ponti ed è stata coinvolta nella progettazione di alcuni dei più importanti ponti strallati realizzati in Italia. Tra i più recenti, il ponte San Francesco da Paola sul fiume Crati a Cosenza e il ponte strallato Zambra sul fiume Elsa.

I ponti strallati

Il ponte, per definizione, permette il collegamento tra due elementi che sono separati da un ostacolo di carattere antropico o naturale e consente, da sempre, la fusione di culture e civiltà, contribuendo all’evoluzione sociale dell’uomo. Il ponte, per la sua funzione, è stato ed è essenziale alla vita dei nostri spostamenti. Tale “essenzialità” si esplica tanto nella sua utilità (o necessaria presenza in un luogo), quanto nella sua espressione formale che caratterizza il luogo in cui è inserito.

Nel campo dei ponti, in particolar modo per gli impalcati di maggiore impegno statico e valenza estetica, l’acciaio strutturale trova una delle sue migliori applicazioni ed è diventato il materiale da costruzione principale per la loro realizzazione, affiancato eventualmente dal calcestruzzo per la realizzazione di solette e delle strutture di sostegno del piano stradale. L’acciaio da carpenteria, infatti, è un materiale omogeneo ed altamente performante, capace di resistere in egual modo a sollecitazioni di trazione e di compressione e con caratteristiche meccaniche praticamente permanenti. La possibilità di realizzare mediante saldatura sezioni di molteplice forma, conferisce alle strutture metalliche la possibilità di soddisfare i requisiti architettonici richiesti, conferendo pregio estetico alla costruzione. Infine, con la giusta attenzione in fase di progettazione, è possibile realizzare dettagli costruttivi facilmente ispezionabili ed eventualmente riparabili oppure, se necessario, incrementare le prestazioni di una struttura metallica prevedendo interventi di rinforzo.
Anche dal punto di vista della sostenibilità, l’acciaio da carpenteria è un materiale interamente riciclabile, aspetto che risulta premiante nel soddisfacimento dei criteri ambientali minimi (CAM) introdotti e resi obbligatori per tutte le stazioni appaltanti nell’ultima versione del Codice degli appalti.

In merito alla scelta di tipologia strutturale più idonea per un ponte, questa dipende in primo luogo dalle “luci” da coprire, ovvero dalla distanza tra gli appoggi. Le principali soluzioni, in ordine crescente di complessità, sono:

  • ponti e viadotti a travata, isostatica o continua;
  • ponti e viadotti a telaio;
  • ponti e viadotti ad arco;
  • ponti e viadotti a fune, strallati o sospesi.

Per quanto la tipologia a travata sia di gran lunga la prevalente, utilizzata circa nel 90% delle realizzazioni di impalcati da ponte, le soluzioni ad arco ed a fune forniscono strutture di grande pregio statico ed estetico, in grado di caratterizzare e valorizzare i contesti socio-ambientali in cui si inseriscono. In particolare, nei ponti strallati, l’impalcato è sorretto da una serie di cavi di acciaio, gli stralli, che risultano ancorati a piloni o torri di sostegno. Questa tipologia strutturale è spesso utilizzata per superare grandi luci, che possono arrivare fino a 1000 metri per la singola campata. Nella statica della struttura, gli stralli forniscono all’impalcato metallico supporti elastici di prefissata rigidezza, in funzione della loro area e dell’inclinazione, e supportano le flessioni longitudinali dell’impalcato. Ciascuno strallo risulta costituito da funi o da cavi formati da un numero prefissato di trefoli di piccolo diametro. La scelta della tipologia dipende dalle esigenze del progettista (figura 1).

Lo schema strutturale viene caratterizzato in base alle scelte del progettista, individuando innanzitutto l’interasse e la disposizione geometrica degli stralli. Tale scelta determina sia la diffusione del vincolo per l’impalcato che l’efficienza del sistema di supporto costituito dall’antenna.

In base alla trama delle funi, i ponti strallati si possono distinguere in due grandi famiglie: disposizione ad arpa, in cui gli stralli sono disposti tra loro paralleli, prevedendo ancoraggi diffusi sull’antenna, e disposizione a ventaglio, in cui gli stralli tendono a convergere in un unico punto della torre. Si vedono in molti casi anche soluzioni ibride tra le due, studiate per fornire un’importante caratterizzazione estetica alla struttura, pagando lo scotto di dettagli costruttivi e procedure di montaggio più complessi.

Un’altra differenziazione tra le varie tipologie di ponti strallati è determinata dalla tipologia di sospensione che può essere a singola o doppia orditura di cavi, centrale o laterale. La sospensione centrale fornisce una maggior pulizia estetica alla struttura ma rende necessario prevedere impalcati a sezione rigida a torsione

Nel caso di doppia orditura di cavi esterni invece la sezione può essere strutturalmente più semplice anche se il numero di attacchi sarà doppio. Il terzo elemento strutturale principale nei ponti strallati è l’antenna. Quest’ultima costituisce il vincolo su cui scarica tutto il sistema di sospensione. La sua forma è definita sia in funzione del numero e della disposizione dei cavi, ma anche in base all’impatto che ha sulla sezione stradale.

Si tende infatti a realizzare torri a portale o a “A” per eliminare l’interferenza tra le antenne e l’impalcato. Optando invece per un’antenna singola centrale, soluzione certamente più “pulita” dal punto di vista estetico, sarà necessario allargare la sezione per garantire lo spazio di passaggio della torre. Questo allargamento non può essere evidentemente locale e pertanto tutto l’impalcato avrà un maggiore ingombro.

Anche l’altezza della torre su cui gli stralli risultano ancorati, risulta un parametro di fondamentale importanza per il comportamento della struttura e dipende direttamente dalla luce dell’impalcato. Con l’aumento dell’inclinazione del cavo, infatti, diminuisce la tensione nello stesso e con essa la rigidezza del supporto elastico che viene fornito all’impalcato. La torre, inoltre, è spesso un elemento architettonico caratterizzante della struttura e distintivo all’interno del paesaggio in cui si inserisce.

Nel caso dei ponti strallati, infine, risulta fondamentale la scelta della forma della struttura. L’esigenza di coprire grandi luci, infatti, comporta la necessità di realizzare impalcati leggeri e sottili che, al contempo, forniscano un’adeguata stabilità aerodinamica all’azione del vento. Risulta spesso necessario, nel caso della progettazione di questa tipologia di ponti, l’ausilio di test in galleria del vento su modelli sezionali o riproduzioni in scala dell’intera struttura, al fine di fornire la corretta stima delle azioni dinamiche e della risposta attesa del ponte.

Viste le diverse tipologie costruttive e di possibili scelte progettuali di fondamentale importanza diviene la figura dello strutturista. La Seteco Ingegneria S.r.l., fondata dall’ing. Pierangelo Pistoletti, è una società altamente specializzata nella progettazione di ponti e si è occupata di alcuni dei più importanti ponti strallati realizzati in Italia. Tra i più recenti, presentiamo nel seguito il Ponte San Francesco da Paola sul fiume Crati a Cosenza ed il ponte strallato della Zambra, sul fiume Elsa.

Il ponte strallato sul fiume Crati

Il “Ponte sul Fiume Crati” è un ponte strallato di luce complessiva pari a 140 m, progettato dall’arch. Santiago Calatrava per la città di Cosenza. La struttura è stata pensata come elemento caratterizzante di riqualificazione della città e in particolar modo di un quartiere nelle vicinanze del fiume Crati.
L’intervento comprende infatti, oltre la ponte, la sistemazione viaria della zona, il rifacimento delle strade e di una piazza all’accesso al ponte e di un nuovo edificio pubblico sull’altro lato del fiume: il nuovo Planetario della città di Cosenza.

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Il ponte ha una forte caratterizzazione estetica, determinata da un sistema di cavi di composizione mista tra la soluzione ad arpa e quella a ventaglio, con l’inversione dell’ordine degli attacchi tra l’impalcato e l’antenna.

Proprio quest’ultima colpisce sia per la geometria che per la posizione. Il ponte infatti è strallato asimmetrico con l’antenna inclinata di ben 51° rispetto alla verticale. Si tratta di una torre di sviluppo pari a quasi 100  m con sezione variabile in continuo dalla base alla sommità. La sezione porta due corsie stradali per senso di marcia più una zona centrale ciclo-pedonale.
L’appalto per la fornitura ed il montaggio della struttura è stato affidato alla Cimolai S.p.A. di Pordenone. Seteco ingegneria S.r.l. ha affiancato la Cimolai per la stesura del progetto esecutivo di variante.

Dettaglio dell’opera

Nel disegno del ponte, l’arch. Calatrava ha voluto inserire diversi elementi caratterizzanti, spingendo nei minimi dettagli, l’intervento sulle forme strutturali.
Oltre alla particolare forma dell’antenna, la sua posizione e l’intreccio dellastrallatura, anche l’impalcato, le opere civili e tutti gli elementi di arredo sono stati studiati per completare al meglio l’intervento, garantendo la massima omogeneità nelle forme e la coerenza nell’aspetto. L’antenna colpisce per l’inclinazione e la sezione variabile dalla base alla sommità: è in posizione laterale rispetto alla campata e controbilancia all’indietro l’immagine dell’impalcato che si protende verso la spalla oltre il fiume.

La strallatura è doppia, ma centrale. Si tratta di 20+20 funi che convergono nell’asse dell’antenna e si attaccano all’impalcato nella zona tra la parte centrale ciclo-pedonale e le carreggiate stradali.

L’impalcato è rettilineo ma costruito su un raggio verticale molto ampio che contribuisce ad aumentarne l’immagine di leggerezza. Il fondo è dunque curvo sia in sezione che nello sviluppo, a parte per i remi esterni che “sporgono” dal cassone centrale.

La campata di accesso, le opere civili e tutti gli altri elementi architettonici sono stati concepiti per completare l’opera. L’architetto ha previsto un raccordo di forma tra tutte queste parti con l’impalcato in modo che la continuità estetica fosse evidente.

sezione del ponte fiume Crati

La struttura è stata realizzata con impalcato principale in sezione mista. La campata di accesso è invece rimasta in c.a., realizzata come un tutt’uno con la spalla e la pila centrale sotto l’antenna. Quest’ultima è totalmente in acciaio, incastrata all’impalcato. Supporta le funi anteriori e due stralli di ancoraggio posteriori di bilanciamento.

La sezione del ponte ha una larghezza di 24 m costante per tutta la sua lunghezza. L’impalcato è suddiviso in quattro corsie veicolari, due per senso di marcia, divise da una corsia centrale pedonale leggermente alzata rispetto alle corsie carrabili.

La corsia dei pedoni è larga 6,20 mentre le due carreggiate sono larghe 7,00 m ciascuna.

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All'interno anche il PROGETTO DEL PONTE STRALLATO SUL FIUME ELSA

Il ponte sul fiume Elsa è una struttura in acciaio Corten di lunghezza complessiva pari a 141,5 m e con uno schema di disposizione degli stralli pressoché ad arpa: gli elementi di sospensione, infatti convergono in punti differenti dell’antenna ma gli stralli non risultano, tra loro, paralleli. In particolare, nella zona centrale dell’impalcato dove il carico sui cavi è massimo, la loro inclinazione è pari a circa 45°, valore ottimale per fornire la più efficace appensione.
Il collegamento degli stralli all’impalcato, non torsio-rigido, è posto lateralmente ai margini della sezione: è stata pertanto prevista una coppia di antenne metalliche, una in esterno ed una in interno curva: su di esse convergono i cavi di ciascuna fiancata dell’impalcato metallico, che passa nello spazio libero tra le due antenne.

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 Articolo tratto da Costruzioni Metalliche 2/2020 > scopri come abbonarti


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