strutture

La realizzazione di un ponte di legno in una campata unica con travilenticolari reticolari è stata l’occasione per dimostrare, ancora una volta,come le strutture in legno possano essere utilizzate anche per sopportaregrandi sforzi statici. Il ponte, infatti, che collega le sponde di una vallata,non è soltanto pedonabile ma anche carrabile e su di esso possonotransitare veicoli con peso massimo a pieno carico di 20 t su 3 assi.Ma la difficoltà maggiore nella realizzazione di questo ponte non è statala progettazione, seppur complessa, quanto invece il doversi confrontarecon i limiti imposti dal contesto e e dal cantiere che hanno reso necessariooperare su un’unica sponda e montare la struttura in verticale per poi calarlaprogressivamente.

Un pontecostruitoin verticale

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Un ponte di legno a campataunica montato in verticale

Un’unica campata di 82,20 m di lunghezza caratterizza questo ponte costruito in prossimità delle sponde delMar Nero con due travi lenticolari reticolari unite a formare una struttura “a cassone”. Ma la particolarità del-l’opera non è tanto la lunghezza, seppur significativa, quanto la modalità con la quale è stata realizzata. Una sfidaresa necessaria dalle condizioni del contesto che imponeva dei limiti molto stringenti alla costruzione.A partire dal fatto che la costruzione del ponte doveva essere effettuata solamente su una delle due sponde dellavallata da collegare e non poteva essere sviluppata in altezza per la presenza delle piazzole del vicino eliporto.Questi fattori hanno condizionato tutta la progettazione: si trattava, infatti, di risolvere, unitamente al discorso sta-tico in fase di esercizio, l’assemblaggio e il montaggio in opera dal punto di vista strutturale e logistico, conside-rando anche gli sforzi durante il varo della struttura.Non potendo sfruttare la seconda sponda, si è pensato a una sorta di ponte levatoio. Si è deciso di costruire ilponte in verticale, come fosse una torre (alta ben 82 metri) e poi farla ruotare di 90 gradi, fino ad arrivare a toc-care la sponda opposta. Qui è stato realizzato un appoggio provvisorio perché solo dopo il collegamento delledue sponde della vallata è stato possibile accedere all’altro lato.Altro fattore che ha condizionato la progettazione è stato la durabilità dell’opera, sottoposta a continue solleci-tazioni al carico. Sin dalle prime fasi di progetto si è studiata con attenzione la scelta dei materiali e l’attenta de-finizione dei particolari costruttivi. Per fornire una protezione generale alla struttura, ad esempio, il pianodell’impalcato ha una larghezza trasversale maggiore rispetto a quella delle travi portanti del ponte ed è realiz-zato con un pannello a strati incrociati. In corrispondenza dei correnti inferiori delle travi lenticolari, è stato pre-visto un grigliato metallico che crea un camminamento di servizio. Tale passaggio può essere utilizzato perl’ispezionabilità (e l’eventuale manutenzione) degli elementi strutturali e degli impianti che corrono lungo il ponte.Infine, sono stati evitati i possibili punti di ristagno dell’acqua piovana mediante soluzioni studiate ad hoc.Il ponte è stato realizzato dalla Wood Beton S.p.A. su progetto architettonico dell’architetto Lanfranco Cirillomentre l’ingegner Giovanni Spatti ha curato la progettazione e DL delle strutture in legno lamellare, acciaio e c.a.

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Wood Beton S.p.A. (Iseo, BS) nasce nel 1990 all’internodel Gruppo Nulli, attivo già dagli anni ‘50, con la produzionedi sistemi prefabbricati in legno per l’edilizia, brevettando

solai e pareti in legno-calcestruzzo preassemblati.L’azienda è attiva sia nell’ambito residenziale sia in quello

delle grandi strutture in legno lamellare e in legno massiccio.Nel 2009 Wood Beton ha vinto il bando di gara

per la rcostruzione post sisma in Abruzzo nell’ambitodel progetto C.A.S.E.

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un ponte a campata unica_statica

Il ponte è costituito da 2 travi lenticolari reticolari che, unite all’intradosso e all’estradosso da ulteriori elementi reticolari, costituiscono una struttura del tipo a “cas-sone”, di larghezza 235 cm. Per dare un’idea delle dimensioni, nel punto di massima altezza, ovvero in mezzeria, la trave lenticolare ha un’altezza di 7 metri,mentre i suoi correnti hanno dimensioni 40x80 cm. L’impalcato di calpestio, fissato su portali posti superiormente alle travi lenticolari, ha una larghezza utile di3,53 metri ed è stato realizzato con pannello continuo in legno massiccio a strati incrociati (spessore totale di 18,1 cm).Lo schema statico adottato per il ponte è quello di una trave a campata unica su due appoggi. Tali appoggi consentono entrambi uno scorrimento longitudinalee, in questo modo, sono permesse le dilatazioni longitudinali delle travi evitando l’insorgenza di grosse coazioni. Gli appoggi sono soggetti a modeste azioni tra-sversali all’asse longitudinale del ponte, in quanto le travi sono vincolate sui due lati per le forze fuori piano, anche se la maggior parte dell’azione trasversale èassorbita da tiranti di controvento fissati direttamente alle fondazioni.La struttura del ponte è stata portata in cantiere per parti, solo parzialmente preassemblate. I giunti, realizzati in opera, sono del tipo acciaio-acciaio e non legno-legno, sfruttando una tecnologia adottata dalla ditta appaltatrice ormai da anni, ovvero unire la carpenteria metallica al legno mediante l’utilizzo di resine epos-sidiche. La squadra di montaggio ha assemblato a terra 7 conci tridimensionali con una dimensione massima di 12 metri e un peso massimo di 10 tonnellate iquali sono poi stati assemblati uno sopra l’altro, a partire dalla cerniera di acciaio sulla quale sarebbe stata compiuta la rotazione del ponte.

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Per consentire la sovrapposizione dei conci e la realizzazione della torre da 82 m è stato studiato un apposito traliccio metallico che potesse fare da “rastrelliera”e da ritegno, una struttura metallica alta 50 metri.Per la fase di “rotazione” sul punto fisso - la cerniera - sono stati impiegati appositi argani: è stato fondamentale analizzare il giro delle funi, le taglie da porre insommità, la stabilizzazione dei tralicci durante la discesa del ponte, gestendo nel contempo le enormi forze in gioco.Era chiaro che, durante la movimentazione, gli elementi del ponte sarebbero stati sottoposti a sforzi non presenti nelle combinazioni di esercizio: progettare il ponteha significato quindi modellare a elementi finiti tutte le fasi di varo, coordinare almeno 7 differenti strutture, relative a situazioni “temporanee” e appartenenti soloal periodo di costruzione.Le variabili in gioco sono state molteplici, eppure i riscontri in cantiere hanno dimostrato che i calcoli a tavolino, eseguiti con opportuni ragionamenti, sono statirispettati dalla realtà di cantiere; un esempio su tutti: le frecce verificate lungo il ponte dopo il varo corrispondevano alle deformazioni calcolate in via teorica.L’azienda appaltatrice ha sviluppato per quest’opera una progettazione globale, occupandosi non solo del dimensionamento del ponte ma anche di quello dellefondazioni (fondazioni del ponte e fondazioni “temporanee” per la tesatura dei trefoli di stabilizzazione) e dei tralicci provvisori metallici.

Sforzo normale con il ponte in calo a 45° rispetto alla verticale.

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un ponte a campata unica_assemblaggio, varo e posa dell’impalcato

Le fasi di seguito descritte si sono svolte in un intervallo di tempo di circa 40giorni, dal 31 marzo all’11 maggio 2011. Durante questo periodo, le condizioniatmosferiche non sempre sono state clementi: la squadra di montaggio ha la-vorato anche in condizioni di scarsa visibilità e di pioggia battente continua,con grosse difficoltà di comunicazione tra le persone a terra e quelle al lavoroin quota, a 50 o 80 metri dal suolo.

Assemblaggio a terra dei conciLe travi in legno sono arrivate in cantiere solo parzialmente preassemblate nelleporzioni relative alle reticolari inferiore e superiore. La realizzazione dei concidi trave reticolare a cassone è avvenuta in cantiere. Il concio più grande, quelloda disporsi sulla mezzeria del ponte, raggiungeva l’altezza totale di 7 metri. Iconci di estremità erano caratterizzati da una forma “triangolare” che andavaa chiudersi sulle cerniere, in corrispondenza delle quali il concio presentava un“becco” metallico.

Montaggio dei tralicci provvisoriContestualmente all’assemblaggio dei conci è avvenuto il montaggio dei tra-licci metallici che hanno fatto da “ritegno” durante le fasi di varo. Tralicci chesono stati da dimensionare e verificare sia nei confronti della struttura in legno,sia nei confronti di argani, taglie e funi che da essi sarebbero stati supportati.

Montaggio dei conci in verticalePer ruotare i conci dalla posizione orizzontale di assemblaggio alla posizioneverticale sono state utilizzate 2 autogrù, in modo da bascularli in aria. Il solle-

vamento in quota è avvenuto con una autogrù da 300 ton, dotata di un brac-cio tralicciato con un’estensione di oltre 100 m: per portare tutto il materiale ne-cessario alla messa in funzione di questo macchinario, sono arrivati in cantiere15 bilici.

Il ponte in verticaleNel momento in cui il ponte era nella posizione verticale, i tralicci metallicihanno fatto da opportuno sistema di ritegno provvisorio ma, essendo la loro al-tezza di “soli” 50 metri, la struttura in legno era comunque superiormente asbalzo di circa 30 metri. In corrispondenza dell’appoggio a terra, per suppor-tare l’azione concentrata dovuta al peso della struttura, sono state approntateapposite fondazioni in calcestruzzo armato dotate di 8 pali infissi nel terreno peroltre 50 m.

Il primo sbilanciamentoCon il ponte in verticale non era possibile la presenza del traverso orizzontaledi collegamento tra le sommità dei due tralicci: tale traverso era però struttu-ralmente indispensabile durante l’abbassamento del ponte sia per consentireil montaggio dei trefoli (ancorati a terra a 100 metri di distanza) sia per suppor-tare le taglie. Di conseguenza, usando l’autogrù e un sistema di carrucole, èstato eseguito un primo “sbilanciamento” del ponte per liberare lo spazio tra i2 tralicci e procedere all’inserimento del traverso.

La rotazione del ponteLa progettazione del varo del ponte ha comportato un’attenta analisi del si-

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stema di argani e taglie che hanno consentito la rotazione della struttura: gli ar-gani sono stati posizionati al piede del ponte, in prossimità della cerniera di ro-tazione, mentre la coppia di taglie lavorava tra il traverso in sommità al traliccioprovvisorio e un tubolare, che attraversava l’intradosso del ponte, appena soprala sua mezzeria. I tralicci provvisori, durante la fase di rotazione, erano stabi-lizzati da 12 trefoli ancorati a una fondazione posizionata a 100 m di distanzadalla fondazione principale. Le forze in gioco erano talmente elevate che nonesistevano argani sufficientemente potenti per sopportarle; di conseguenza letaglie sono state necessarie per demoltiplicare la forza in uscita: per l’esattezzale 2 coppie di taglie erano da 80 tonnellate e lavoravano in “dodicesima”, ov-vero passando agli argani una forza divisa 12 volte. È stato così possibile uti-lizzare argani da 8 tonnellate. Apposite celle di carico hanno consentito diverificare le forze all’interno dei trefoli di stabilizzazione durante la calata: lafase di rotazione veniva interrotta a intervalli prestabiliti in fase di progetto inmodo da controllare e ricalibrare la trazione, aggiungendo tesatura nei trefoli perevitare che le forze si scaricassero sui tralicci. Durante la calata del ponte, al-l’aumentare dell’inclinazione, si sono avute le massime forze di tiro, forze chehanno sollecitato tutto il sistema. Inoltre, le taglie posizionate sulla struttura li-gnea si trovavano a un’altezza di 50 m rispetto agli 82 m totali, di conseguenzaanche durante la fase di varo si operava con uno sbalzo libero di 30 m. I tubo-lari di acciaio visibili all’interno del ponte, pur collaborando in fase di esercizio,sono stati inseriti proprio per sopportare le azioni generate durante questa fase.

Il raggiungimento dell’altra spondaLa massima azione nelle funi si è avuta nel momento in cui il ponte ha raggiuntola posizione orizzontale, prima dell’appoggio sulla sponda conquistata. Per unacerto periodo il ponte ha avuto qui un appoggio provvisorio in quanto il varostesso è stato necessario per accedere al lato opposto e completare le opera-zioni di fondazione.

Montaggio dei portali per la realizzazione del piano di impalcatoRaggiunta la posizione orizzontale, la struttura del ponte presentava un estra-dosso curvo dettato dalla sagoma delle travi lenticolari. Si è proceduto a crearela linea di camminamento finale, rettilinea, posizionando superiormente i por-tali preassemblati di varia altezza.

Montaggio del piano di calpestioI moduli di impalcato preassemblati – costituiti dall’unione del piano in calpe-stio in x-lam e dei parapetti metallici laterali – sono stati fissati sopra i portali.In questa fase pesi già consistenti (come il merlo che trasportava i moduli pre-assemblati) hanno iniziato a transitare lungo il ponte.

Finitura del piano di calpestioIl piano in x-lam è stato ricoperto da unaguaina impermeabilizzante e lo stratodi finitura (nonché strato di usura e di sacrificio) è stato realizzato con pannelliprefabbricati di assito di larice.