golden gate bridge, 1937, 2,71km lunghezza, 1282m campata principale, diametro cavi 91cm
l'ordine costruttivo di un ponte strallato è il seguente:
- piloni: funzionano per gravità, sono oggetti massivi che portano reggono il tiro dei cavi
- cavi: danno resistenza e rigidezza all'opera fornendo tensione
- pendini: sostengono l'impalcato del ponte
- impalcato o cassone: ha poco effetto sul comportamento strutturale d'insieme, ma si rivela fondamentale la sua conformazione geometrica (vedi il crollo del tacoma bridge, 7 novembre 1940).
il nemico più pericoloso dei ponti, in particolare di quelli strallati, è il vento. questo può fare andare in risonanza l'intera struttura perchè sollecita le due file di cavi allo stesso modo, facendo combaciare quasi perfettamente la loro frequenza di movimento.
il rimedio riguarda sostanzialmente la progettazione dell'impalcato ed il suo comportamento dovuto all'azione del vento.
le prime soluzioni si sono dirette verso la progettazione di un grande impalcato, reticolare, rigido e che collabora con il cavi, rendendone diverse le frequenze. i grossi limiti di questa soluzione sono l'eccessivo peso della struttura (1,5 t/mq), con un conseguente aumento dei costi e della superficie esposta al vento.
un impalcato rigido e poco costoso l'ha inventato il dott. william c. brown (digitando questo nome su internet appaiono i più disdicevoli e viscidi articoli sul ponte di messina, che colpevolizzano e soprattutto giudicano la scelta di questo ingegnere solo dalle apparenze, senza sapere cosa è stato capace di apportare al progetto del ponte di messina). si tratta di un elemento molto aerodinamico, un cassone a lastra ortotropa che è può essere utilizzato per luci non superiori a 1,5 km, superati i quali non garantisce più la stabilità aerodinamica.
queste luci però sono state superate ben presto dopo la sua invenzione, perciò si è ritornati al punto di partenza, senza saper come affrontare il problema.
il great belt east, in danimarca, è stato il risultato della prima soluzione del problema. costruito nel 1998 ha raggiunto la luce di 1624 m!
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great belt east bridge, fase di ancoraggio dell'impalcato, ben visibile la sezione alta 4,5m
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la soluzione è stata quella di riprendere il cassone di brown e alzarlo fino a raggiungere i 4,5 m di altezza. soluzione piuttosto discutibile se si pensa quali furono le innovazioni portate da questo nuovo elemento: dimezzare pesi, costi ed impatto dell'azione del vento.
infatti tale soluzione non verrà ripresa nei progetti successivi di ponti sospesi, in quanto poco conveniente e funzionale.
great belt east bridge, 1998, 6,8km lunghezza, 1624m campata principale, diametro cavi 82cm
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ma il great belt east non detiene il primato della campata più lunga al mondo, perchè lo ha superato nello stesso anno, 1998, l'akashi kaikyo, raggiungendo 1991 m di luce.
akashi kaikyo bridge, 1998, 3,8km lunghezza, 1991m campata principale, diametro cavi 110cm
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bisogna ricordare che la progettazione di queste strutture può durare anche decenni, infatti l'akashi fu progettato negli anni '80 con una concezione strutturale di fine anni '70, ossia con la cultura strutturale in ritardo di venti anni rispetto all'effettiva costruzione. in questo progetto il cassone di brown non poteva farcela, neanche con l'aumento dell'altezza, perciò si ritorna indietro, ossia alla trave reticolare, quella che aveva anche il golden gate bridge (1937). l'altezza della trave raggiunse i 14m di altezza (!!!!!). tutto questo provocò un ingigantimento di tutti gli
elementi del ponte compresi i cavi che raggiunsero un diametro pari a 110cm!!!
nel 1992 si cominciò ad elaborare il progetto del ponte sullo stretto di messina. un progetto estremamente complesso sia per la luce elevata da superare, 3.666 m, sia per le condizioni geologiche del terreno su cui andare a fondare (profondità massima 200m, zona sismica, faglie attive).
si pensò anche alla costruzione di un tunnel, come nella manica, però come già detto le condizioni naturalistiche, geologiche e tecniche del luogo non lo potevano permettere: i treni, solamente per superare la profondità a cui si sarebbe potuto costruire, avrebbero dovuto fare due giri di spirale per raggiungere la quota tunnel.
perciò, visto che non esisteva, e non esiste tutt'oggi, una tecnologia efficace per fondare in condizioni così sfavorevoli, l'unica soluzione rimane un ponte campata unica.
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ponte sullo stretto di messina, 201?, 3,6km lunghezza, 3300m campata principale, diametro cavi 120cm
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il cassone di brown, grazie a lui stesso, che collabora con i numerosi altri ingegneri impegnati in questo progetto, diventa qui un multicassone, composto di 3 elementi, 2 che sopportano le corsie veicolari, 1 che ospita i binari del treno. le sue dimensioni raggiungono i 61m di larghezza per 4,68 m di altezza. il cassone è stato aerodinamicamente progettato in modo da convogliare il vento da una parte all'altra del ponte senza sollecitarne gravemente l'equilibrio, infatti sono stati progettati dei fori all'interno di questi tre elementi proprio per assolvere questa funzione. dividere la struttura dell'impalcato in tre elementi distinti, per poi assemblarli nella stessa sezione, non compromettendone l'autonomia, ha permesso un notevole risparmio di materiale e un positivo alleggerimento della struttura nel suo complesso.
i cavi del ponte raggiungeranno un diametro di 1,20 m, non dimentichiamo che si tratta di oltre 3,5 km di luce.
questa grande innovazione ha già fatto il giro del mondo tanto che il cassone che brown ha ideato per quest'opera è stato ormai soprannominato "cassone messina" e sarà inaugurato nel 2008 per un ponte statunitense.
da una conferenza dell'ing. fabio brancaleoni
5 commenti:
prima soluzione, prime soluzioni, si ritorna alla prima soluzione.... ma quante soluzioni ci sono? C'è solo l'impalcato reticolare e il cassone di Brown o sbaglio? non si capisce con tutti sti "primi".
E poi perchè non è efficace? Se prima c'è scritto che l'impalcato non fa nulla a livello strutturale, allora come mai tanti studi e proposte?
Invece c'è differenza sul trattamento dei piloni? Ad esempio solo quello giapponese ha una struttura a croci di S.Andrea, è solo estetica o cambia quancosa strutturalmente?
La curvatura dell'impalcato (sempre nel ponte giapponese) è una questione pratica (livelli diversi, passaggio navi) o assolve funzioni strutturali?
Il ponte sullo stretto è un'assurdità vero? Non tanto per la struttura per proprio per sua concezione. In Sicilia i treni viaggiano come da me su binario unico, la costruzione del ponte non garantirebbe alcun vantaggio effettivo in termini di tempo e comodità per i mezzi su rotaia e su ruota. Mi sa che non è da fare, finiamo la torino-milano MI.TO che sembra devastata dalla guerra oggi!
Forse ho fatto troppe domande col tono un po' strafottente ma non preoccuparti, è solo curiosità. ciao!
Forse ho fatto troppe domande col tono un po' strafottente ma non preoccuparti, è solo curiosità. ciao!
come ho già detto all'inizio è difficile spiegarsi senza schizzi e immagini, soprattutto dell'elemento dell'impalcato.
comunque hai fatto bene a fare queste domande, così posso spiegarmi meglio.
innanzitutto l'impalcato non è un elemento strutturale, ma è semplicemente un elemento appeso alla struttura principale formata da cavi e piloni.
risulta però molto importante come esso reagisce all'azione del vento perchè questo pregiudica il comportamento di tutta la struttura....e non sto a ripeterti la questione della risonanza perchè non saprei dire di più rispetto a quanto ho già spiegato.
di soluzioni per il cassone ce ne sono essenzialmente due: quella un po' più grezza formata da una grossa trave reticolare (il tacoma bridge aveva un'alta trave doppio T...si prendeva perciò tutto il vento possibile, per questo è stata introdotta una trave reticolare con un'altezza molto elevata che permette di donare maggiore rigidezza alla struttura, quella che al tacoma mancava) e quella introdotta dal dott. brown che invece presenta una forma aerodinamica che permette di deviare il vento senza compromettere la stabilià del ponte, donandone al contempo rigidezza.
per quanto riguarda i piloni sono l'unico elemento che può essere trattato liberamente a livello formale, ci si può sbizzarrire ad inventarne con nuove e più accattivanti forme, l'importante è che siano dimensionati correttamente per poter reggere i cavi e l'impalcato. infatti se noti, i ponti che ho inserito presentano tutti piloni dall'aspetto differente.
la curvatura dell'impalcato nel ponte giapponese è un difetto ottico dovuto all'eccessiva lunghezza del ponte.
non so se il ponte sullo stretto sia un'assurdità. sicuramente non lo è a livello strutturale, è realmente realizzabile, è già progettato...perciò tutto il dubbio sta nella questione della sua effetiva necessità....e sui costi.
ci sono 2 binari, 2 corsie per senso di marcia più quella di emergenze e quella di servizio, per un totale di circa 60 metri di largezza. certo il grosso del vantaggio non è per la gente comune, che rappresenta una percentuale minima, ma di sicuro è per il trasporto su gomma che si vede notevolmente più agevolato rispetto al treno o al traghetto, non hai orari da rispettare e può attraversare lo stretto semplicemente con il suo mezzo.
quando sono andata in sicilia sai quanto ci abbiamo messo a superare lo stretto tra operazioni di carico e scarico dal traghetto? 3 ore. credo ci sia da riflettere, certo ci sono molte altre questioni contro il ponte, ma forse la sua necessità non può essere messa così tanto in dubbio.
Per il ponte sullo stretto difatti non ho parlato di assurdità strutturale, ma semplicemente del fatto che non serve. O diciamola meglio, dato che il paese deve soddisfare delle priorità, allora questo ponte non si trova al primo posto. Si sa che bisogna completare seriamente i collegamenti tra le principali città, e di queste con l'europa, per merci ma anche per persone. I collegamenti di cui parlo esistono già intorno a grandi città come Londra e Parigi e non per niente sono le vere capitali dell'europa, forse insieme a Barcellona. Soprattutto poi per quel che riguarda Torino e Milano il discorso è veramente chiuso, bisogna finire i lavori e proseguirli poi a Venezia e Lione, ma non c'è veramente storia. Come pretendono di potenziare le linee esistenti in val di Susa quando i treni ES hanno bisogno di pendenze, curvature e tanti altri parametri fatti ad hoc. Si tratta di linee che devono poter essere ampliate nel futuro, devono essere flessibili, non una toppo all'attuale rete.
Prima di fare il ponte in Sicilia quindi: 1) rete Italia centro-nord 2) rete siciliana, le strade al suo interno metiterebbero una sistemata, ed anche i binari 3) se proprio si deve facciamo questo ponte (che a questo punto non è più un collo di bottiglia!)
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