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In questo bellissimo cavalcavia, ci sono alcuni trefoli d'acciaio ad alta resistenza protetti all'interno di guaine. Purtroppo, si stanno corrodendo. Riesci a immaginare l’impatto di ciò sul cavalcavia dopo 3–4 mesi? Perché sta succedendo questo?
Potrebbe sembrarti incredibile, ma i cavalcavia moderni utilizzano questo tipo di travi a cassone vuote per la costruzione. Curiosamente, l’ingegneria intelligente di queste travi consente un incastro maschio–femmina di molti di questi segmenti. Ora, inseriamo un trefolo d’acciaio attraverso i fori di queste travi a cassone. Supponiamo che tu abbia teso il cavo. Come influenzeranno i cavi in tensione la capacità portante del cavalcavia? Per rispondere a questa domanda, dobbiamo prima capire come un cavalcavia trasferisce il peso.
Il peso dell’intera sovrastruttura, compresi i veicoli, viene prima trasferito all’appoggio del ponte, poi al pilastro, da lì alla piastra di fondazione, e infine ai pali.
La primissima fase della costruzione del cavalcavia vede gli ingegneri alla ricerca di uno strato di terreno duro. Se l’intero peso dei veicoli e del cavalcavia viene sostenuto dallo strato duro, una tale struttura sarà molto stabile. Una volta trovato lo strato duro, gli operai iniziano a inserire le barre di armatura, poi colano il calcestruzzo. Dopo un periodo di maturazione di 14 giorni, la fondazione su pali è pronta. È possibile trasmettere una quantità enorme di forza a questi pali, e lo strato duro e resistente assicurerà che la struttura dei pali sia stabile. Puoi facilmente intuire cosa accadrebbe al cavalcavia se i pali non raggiungessero lo strato duro.
Ecco perché i pali sono estremamente importanti in un cavalcavia. Tutti questi pali sono collegati a un’unica struttura in calcestruzzo chiamata piastra di fondazione. Ora inizia la costruzione dei pilastri. I pilastri terminano con la costruzione di queste eleganti mensole curve. Ovviamente, per pompare il calcestruzzo a questa altezza, servono pompe per calcestruzzo molto potenti. È uno spettacolo impressionante vedere tutti questi pilastri ben allineati e belli, in attesa di accogliere il loro prossimo componente: l’eroe del progetto — le travi a cassone.
Le travi a cassone sono prefabbricate. Benvenuti al sito di fabbricazione delle travi a cassone. Questo cassero inferiore e quello interno sono i componenti chiave nella fabbricazione delle travi. Guarda come riescono a muoversi con l’aiuto della potenza idraulica. La struttura in acciaio viene collocata all’interno del cassero per prima. Il calcestruzzo viene colato e lasciato maturare. Prima si rimuove il cassero interno. Ora è il momento di rimuovere il cassero inferiore. Si possono notare molte sporgenze e fori nella trave a cassone. Perché ci servono? Lo scopriremo presto.
Il carro di varo segmentale — la macchina più grande utilizzata in questo progetto — è quasi un robot, un robot con quattro gambe. Sì, questa macchina può spostarsi al segmento successivo una volta completato l’assemblaggio di un segmento. Ecco come lo fa.
Inizialmente, il carro di varo è sostenuto su questi supporti. Ora la LG (launching gantry) inizia il sollevamento e l’assemblaggio delle travi a cassone. L’assemblaggio delle travi tra una coppia di pilastri è ora completo. Per fare l’assemblaggio delle travi nella sezione successiva, la LG deve raggiungere questa posizione. Per ottenere ciò, la macchina deve usare tutte e quattro le sue gambe. Prima, la gamba posteriore è supportata sul ponte. Ora, anche se si rimuove la gamba centrale posteriore, non ci sono problemi. La LG è ancora stabile. Poi, la gamba centrale posteriore è supportata sul ponte stradale. Ora, la LG può avanzare. La gamba anteriore è supportata sul successivo capitello del pilastro. Poi, la gamba centrale posteriore si sposta in avanti e viene supportata nella parte anteriore del ponte. È il momento di spostare il supporto in avanti e sostenerlo sul pilastro successivo. Poi, la gamba posteriore viene ritratta, e l’intera macchina di varo si muove ancora in avanti. Se osservi la posizione della LG ora, è la stessa della posizione della LG appena prima dell’assemblaggio del segmento precedente: le gambe principali sono al centro del carro e il carro è correttamente centrato. Da questa posizione, la LG può iniziare il nuovo processo di varo e questo ciclo si ripete.
Ora vediamo alcuni dettagli dell’assemblaggio delle travi a cassone. Gli operai applicano resina epossidica sulle facce delle travi. Puoi vedere come le sporgenze maschio e femmina si incastrano perfettamente. Dopo l’assemblaggio di un segmento, rimane un piccolo spazio tra essi. Questo è voluto. Se gli ingegneri avessero pianificato di completare perfettamente il segmento con le travi, non ci sarebbe stato modo di inserire l’ultima trave. Il piccolo spazio lasciato viene chiuso con barre d’armatura e calcestruzzo.
Gli ingegneri stanno ora eseguendo l’operazione più cruciale: l’inserimento di fili d’acciaio super resistenti attraverso i fori delle travi a cassone. Stanno persino tendendo i fili. A questo stadio, anche se la gru rimuove il supporto, il segmento sarà forte e stabile. Il segmento può persino sostenere il peso di almeno 20 auto.
Ecco la grande domanda: i trefoli d’acciaio che gli operai hanno inserito e teso servono solo per unire le travi a cassone? Anche se gli operai non avessero inserito i trefoli, le travi sarebbero comunque stabili. Tuttavia, dopo alcuni mesi di utilizzo, si formerebbero delle crepe nella parte inferiore delle travi e porterebbero infine a una tragedia. Benvenuti nella brillante ingegneria del post-tensione del calcestruzzo.
Ecco i cavalcavia in calcestruzzo che abbiamo realizzato. Colleghiamo questi tappi terminali e inseriamo queste barre d’armatura all’interno dei cavalcavia. In una delle travi sto tendendo le barre e mantenendole in estrema tensione. L’altra trave ha barre d’armatura, ma non in tensione. Ora testiamo la capacità portante di questi due cavalcavia con l’aiuto di un’auto. Questa è la trave senza post-tensione. Non appena l’auto ha trasferito una certa quantità di peso, ha subito un cedimento improvviso. La trave con le barre tese riesce a sopportare un peso maggiore. Anche questa ha ceduto, ma stavolta il cedimento è stato più graduale con una maggiore capacità di carico. Questo è il vantaggio del calcestruzzo post-teso.
Quando si tengono i trefoli d’acciaio in tensione e non si permette loro di tornare alla lunghezza originale, il calcestruzzo viene compresso. Qual è il vantaggio? Quando il segmento in calcestruzzo è supportato alle sue due estremità, esso si flette come mostrato. A causa di ciò, la parte inferiore del segmento sarà in trazione, e la parte superiore in compressione. Il calcestruzzo è resistente a compressione ma debole a trazione. Questo significa che la parte inferiore, che subisce sforzi di trazione, svilupperà facilmente crepe. Il rimedio a questo è mantenere l’intero blocco in calcestruzzo ben compresso, molto prima del termine della costruzione del ponte. In questo caso, lo sforzo di trazione può prodursi nella regione inferiore a causa del carico vivo, ma molto meno rispetto al caso precedente. In questo modo, gli ingegneri assicurano che il ponte durerà per decenni senza sviluppare crepe.
Questi potenti martinetti idraulici eseguono il difficile lavoro di tensionare i trefoli d’acciaio. Il fluido ad alta pressione muove il pistone e i cavi vengono tesi. Dopo aver teso il cavo, gli operai rilasciano la pressione, rimuovono la macchina e tagliano il filo in eccesso. Allora perché questi cavi, che sono in forte tensione, non si contraggono e non tornano alla lunghezza originale?
Potrebbe sembrarti incredibile, ma i cavalcavia moderni utilizzano questo tipo di travi a cassone vuote per la costruzione. Curiosamente, l’ingegneria intelligente di queste travi consente un incastro maschio–femmina di molti di questi segmenti. Ora, inseriamo un trefolo d’acciaio attraverso i fori di queste travi a cassone. Supponiamo che tu abbia teso il cavo. Come influenzeranno i cavi in tensione la capacità portante del cavalcavia? Per rispondere a questa domanda, dobbiamo prima capire come un cavalcavia trasferisce il peso.
Il peso dell’intera sovrastruttura, compresi i veicoli, viene prima trasferito all’appoggio del ponte, poi al pilastro, da lì alla piastra di fondazione, e infine ai pali.
La primissima fase della costruzione del cavalcavia vede gli ingegneri alla ricerca di uno strato di terreno duro. Se l’intero peso dei veicoli e del cavalcavia viene sostenuto dallo strato duro, una tale struttura sarà molto stabile. Una volta trovato lo strato duro, gli operai iniziano a inserire le barre di armatura, poi colano il calcestruzzo. Dopo un periodo di maturazione di 14 giorni, la fondazione su pali è pronta. È possibile trasmettere una quantità enorme di forza a questi pali, e lo strato duro e resistente assicurerà che la struttura dei pali sia stabile. Puoi facilmente intuire cosa accadrebbe al cavalcavia se i pali non raggiungessero lo strato duro.
Ecco perché i pali sono estremamente importanti in un cavalcavia. Tutti questi pali sono collegati a un’unica struttura in calcestruzzo chiamata piastra di fondazione. Ora inizia la costruzione dei pilastri. I pilastri terminano con la costruzione di queste eleganti mensole curve. Ovviamente, per pompare il calcestruzzo a questa altezza, servono pompe per calcestruzzo molto potenti. È uno spettacolo impressionante vedere tutti questi pilastri ben allineati e belli, in attesa di accogliere il loro prossimo componente: l’eroe del progetto — le travi a cassone.
Le travi a cassone sono prefabbricate. Benvenuti al sito di fabbricazione delle travi a cassone. Questo cassero inferiore e quello interno sono i componenti chiave nella fabbricazione delle travi. Guarda come riescono a muoversi con l’aiuto della potenza idraulica. La struttura in acciaio viene collocata all’interno del cassero per prima. Il calcestruzzo viene colato e lasciato maturare. Prima si rimuove il cassero interno. Ora è il momento di rimuovere il cassero inferiore. Si possono notare molte sporgenze e fori nella trave a cassone. Perché ci servono? Lo scopriremo presto.
Il carro di varo segmentale — la macchina più grande utilizzata in questo progetto — è quasi un robot, un robot con quattro gambe. Sì, questa macchina può spostarsi al segmento successivo una volta completato l’assemblaggio di un segmento. Ecco come lo fa.
Inizialmente, il carro di varo è sostenuto su questi supporti. Ora la LG (launching gantry) inizia il sollevamento e l’assemblaggio delle travi a cassone. L’assemblaggio delle travi tra una coppia di pilastri è ora completo. Per fare l’assemblaggio delle travi nella sezione successiva, la LG deve raggiungere questa posizione. Per ottenere ciò, la macchina deve usare tutte e quattro le sue gambe. Prima, la gamba posteriore è supportata sul ponte. Ora, anche se si rimuove la gamba centrale posteriore, non ci sono problemi. La LG è ancora stabile. Poi, la gamba centrale posteriore è supportata sul ponte stradale. Ora, la LG può avanzare. La gamba anteriore è supportata sul successivo capitello del pilastro. Poi, la gamba centrale posteriore si sposta in avanti e viene supportata nella parte anteriore del ponte. È il momento di spostare il supporto in avanti e sostenerlo sul pilastro successivo. Poi, la gamba posteriore viene ritratta, e l’intera macchina di varo si muove ancora in avanti. Se osservi la posizione della LG ora, è la stessa della posizione della LG appena prima dell’assemblaggio del segmento precedente: le gambe principali sono al centro del carro e il carro è correttamente centrato. Da questa posizione, la LG può iniziare il nuovo processo di varo e questo ciclo si ripete.
Ora vediamo alcuni dettagli dell’assemblaggio delle travi a cassone. Gli operai applicano resina epossidica sulle facce delle travi. Puoi vedere come le sporgenze maschio e femmina si incastrano perfettamente. Dopo l’assemblaggio di un segmento, rimane un piccolo spazio tra essi. Questo è voluto. Se gli ingegneri avessero pianificato di completare perfettamente il segmento con le travi, non ci sarebbe stato modo di inserire l’ultima trave. Il piccolo spazio lasciato viene chiuso con barre d’armatura e calcestruzzo.
Gli ingegneri stanno ora eseguendo l’operazione più cruciale: l’inserimento di fili d’acciaio super resistenti attraverso i fori delle travi a cassone. Stanno persino tendendo i fili. A questo stadio, anche se la gru rimuove il supporto, il segmento sarà forte e stabile. Il segmento può persino sostenere il peso di almeno 20 auto.
Ecco la grande domanda: i trefoli d’acciaio che gli operai hanno inserito e teso servono solo per unire le travi a cassone? Anche se gli operai non avessero inserito i trefoli, le travi sarebbero comunque stabili. Tuttavia, dopo alcuni mesi di utilizzo, si formerebbero delle crepe nella parte inferiore delle travi e porterebbero infine a una tragedia. Benvenuti nella brillante ingegneria del post-tensione del calcestruzzo.
Ecco i cavalcavia in calcestruzzo che abbiamo realizzato. Colleghiamo questi tappi terminali e inseriamo queste barre d’armatura all’interno dei cavalcavia. In una delle travi sto tendendo le barre e mantenendole in estrema tensione. L’altra trave ha barre d’armatura, ma non in tensione. Ora testiamo la capacità portante di questi due cavalcavia con l’aiuto di un’auto. Questa è la trave senza post-tensione. Non appena l’auto ha trasferito una certa quantità di peso, ha subito un cedimento improvviso. La trave con le barre tese riesce a sopportare un peso maggiore. Anche questa ha ceduto, ma stavolta il cedimento è stato più graduale con una maggiore capacità di carico. Questo è il vantaggio del calcestruzzo post-teso.
Quando si tengono i trefoli d’acciaio in tensione e non si permette loro di tornare alla lunghezza originale, il calcestruzzo viene compresso. Qual è il vantaggio? Quando il segmento in calcestruzzo è supportato alle sue due estremità, esso si flette come mostrato. A causa di ciò, la parte inferiore del segmento sarà in trazione, e la parte superiore in compressione. Il calcestruzzo è resistente a compressione ma debole a trazione. Questo significa che la parte inferiore, che subisce sforzi di trazione, svilupperà facilmente crepe. Il rimedio a questo è mantenere l’intero blocco in calcestruzzo ben compresso, molto prima del termine della costruzione del ponte. In questo caso, lo sforzo di trazione può prodursi nella regione inferiore a causa del carico vivo, ma molto meno rispetto al caso precedente. In questo modo, gli ingegneri assicurano che il ponte durerà per decenni senza sviluppare crepe.
Questi potenti martinetti idraulici eseguono il difficile lavoro di tensionare i trefoli d’acciaio. Il fluido ad alta pressione muove il pistone e i cavi vengono tesi. Dopo aver teso il cavo, gli operai rilasciano la pressione, rimuovono la macchina e tagliano il filo in eccesso. Allora perché questi cavi, che sono in forte tensione, non si contraggono e non tornano alla lunghezza originale?
Per comprenderlo logicamente, abbiamo stampato in 3D un modello semplificato del martinetto idraulico e dell’intero meccanismo di post-tensione. Non ci crederai. Queste semplici zeppe fanno il lavoro complicato di mantenere i cavi in tensione anche dopo la rimozione del martinetto idraulico. L’ingegneria intelligente delle zeppe fa sì che il cavo possa essere allungato verso l’esterno, ma una volta allungato, non possa rientrare, anche se si rimuovono tutti gli altri accessori. Ecco come funziona.
Una cosa da tenere presente è che le zeppe non sono fortemente collegate con i trefoli. Cosa succede se il blocco che circonda le zeppe si muove in questo modo? Il blocco chiuderà gli spazi tra le zeppe, e le zeppe formeranno una connessione forte con il trefolo. Ovviamente, il cavo sarà tirato verso destra. Ora, che dire di questa situazione? Qui, qualcuno sta tirando il cavo da destra. In questo caso, le zeppe non formeranno una connessione forte col trefolo, e il cavo si allungherà liberamente verso destra. Tieni a mente questi due concetti delicati; stiamo per esplorare l’ingegneria intelligente della post-tensione.
Quando il martinetto si muove da sinistra a destra, le zeppe esterne si serrano, e il cavo si muove da sinistra a destra. Sta subendo un’operazione di tensione. Le zeppe interne non possono bloccare questo movimento del cavo, poiché non si stanno serrando col cavo. Dopo aver raggiunto una sufficiente tensione nel cavo, gli ingegneri rilasciano la pressione del pistone. A questo punto, il cavo vorrà ovviamente retrarsi verso l’interno. Tuttavia, non appena si muove un po’, le zeppe interne si serreranno col cavo, e ogni ulteriore movimento verrà arrestato. In breve, queste zeppe garantiranno che i cavi rimangano sempre in tensione. Che capolavoro d’ingegneria per mantenere i cavi sempre in tensione! La semplicità al suo meglio. Ora puoi rimuovere gli accessori e tagliare il cavo da qui. Il cavo all’interno del cavalcavia rimarrà in tensione.
In realtà, un martinetto idraulico è in grado di tendere più di una dozzina di trefoli contemporaneamente. Avevamo inizialmente pianificato di tendere 3 cavi. Poiché i nostri componenti in plastica non erano in grado di sostenere questo carico, ci siamo limitati alla tensione di un solo cavo. È straordinario come solo pochi cavi in acciaio ad alta tensione possano aumentare drasticamente la resistenza di un cavalcavia in calcestruzzo.
La struttura che collega il suolo alla piattaforma del cavalcavia si chiama spalla. L’inclinazione della spalla è cruciale per l’ingresso fluido dei veicoli sul cavalcavia. Le spalle vengono riempite con terreno. Ora i veicoli possono godere di un viaggio fluido sopra i cavalcavia.
Ti sei mai chiesto come gli ingegneri elaborino questi progetti così ingegnosi e complessi per gli svincoli? Vediamo ora i fondamenti dei progetti di svincolo.
Lo svincolo a tre direzioni è comunemente utilizzato quando una strada termina in un’altra strada, facilitando i movimenti dentro e fuori da una strada principale. Questo design riduce al minimo l’uso del suolo e i costi di costruzione e, soprattutto, riduce la necessità di cambi di corsia. È comunemente usato alle estremità delle superstrade o come collegamento.
Lo svincolo a quadrifoglio potrebbe essere l’innovazione più bella dell’ingegneria civile. Questo design, che somiglia a una foglia di quadrifoglio, viene utilizzato quando due autostrade si incrociano. Il design consente movimenti liberi senza la necessità di semafori. In un disegno a quadrifoglio, chiunque può passare da una strada all’altra senza difficoltà. Basta osservare queste animazioni per capire come funziona. Tuttavia, il progetto a quadrifoglio richiede molto spazio. Questo disegno causa anche problemi di intreccio quando i veicoli entrano ed escono dalle curve.
Lo svincolo a diamante è una soluzione popolare quando un’autostrada incrocia una strada secondaria. Il suo design consiste in quattro rampe che formano una forma a diamante, da cui il nome. Questo tipo di svincolo è efficiente in aree con traffico moderato, offrendo accesso diretto e semplice tra le strade con un uso minimo del suolo. Supporta elevati volumi e velocità di traffico, ma può essere limitato dai semafori che possono causare ritardi nei momenti di punta.
Una modifica del quadrifoglio completo, lo svincolo a Semiquadrifoglio elimina alcune curve per ridurre lo spazio richiesto. Il vantaggio principale è che riduce i problemi di intreccio presenti nei disegni tradizionali. Questo tipo di svincolo combina le caratteristiche del quadrifoglio e del diamante. Gli svincoli parziali sono particolarmente efficaci nel traffico suburbano.
Gli ingegneri cementano i cavi di post-tensione o li mantengono semplicemente all’interno di una guaina. Nel primo caso, i cavi sono ancorati al cemento. Nel secondo caso, non lo sono. In caso di post-tensione non ancorata, è necessario aggiungere grasso alla guaina per evitare la corrosione. La post-tensione ancorata offre maggiore resistenza alla corrosione. Tuttavia, richiede più cavi per raggiungere lo stesso livello di compressione rispetto al metodo non ancorato.
Potresti aver notato questi tipi di spazi e strani dispositivi nei cavalcavia. Se approfondisci i dettagli, resterai stupito dalle complessità dell’ingegneria. Questi sono giunti di dilatazione. Nell’ingegneria civile, è prassi comune lasciare uno spazio nei lunghi elementi in calcestruzzo. I materiali si espandono o si contraggono con le variazioni di temperatura, e questi spazi lo consentono. Se si vincola troppo la struttura, si spezzerà durante i cambi di temperatura. Tuttavia, non possiamo semplicemente lasciare un buco nella strada. I giunti di dilatazione consentono il movimento del ponte stradale mentre impediscono la presenza di buchi. Questo elemento verde è il principale supporto del giunto di dilatazione. Curiosamente, questo elemento non è fissato alla strada, galleggia su due cuscinetti. Ciò significa che questo elemento di supporto non bloccherà in alcun modo il movimento dei ponti stradali. I cassoni di supporto del giunto possono scorrere liberamente sull’elemento verde. La parte visibile sul cavalcavia è un insieme di lamelle con strisce di gomma tra esse. Ora puoi osservare quest’animazione e comprendere l’intero funzionamento dei giunti di dilatazione. Guardiamolo ancora una volta – questa volta dalla prospettiva di un pedone.
Ciò significa anche che la piattaforma stradale deve poggiare su cuscinetti. Grazie a questi cuscinetti e ai giunti di dilatazione, i cavalcavia possono adattarsi alle variazioni di temperatura ambientale.
Il cavalcavia di cui abbiamo parlato finora è noto come cavalcavia in calcestruzzo, la scelta più popolare. Tuttavia, se osservi il cavalcavia di San Antonio, Texas, potrai vedere molte travi in acciaio al di sotto. Questi sono cavalcavia in struttura d’acciaio. I dettagli dei cavalcavia in acciaio sono illustrati in questo video. Sono utilizzati principalmente quando è richiesto un periodo di costruzione più breve. Sono più leggeri e resistenti rispetto ai cavalcavia in calcestruzzo. Il principale svantaggio dei cavalcavia in acciaio è che sono più costosi rispetto a quelli in calcestruzzo.
Una cosa da tenere presente è che le zeppe non sono fortemente collegate con i trefoli. Cosa succede se il blocco che circonda le zeppe si muove in questo modo? Il blocco chiuderà gli spazi tra le zeppe, e le zeppe formeranno una connessione forte con il trefolo. Ovviamente, il cavo sarà tirato verso destra. Ora, che dire di questa situazione? Qui, qualcuno sta tirando il cavo da destra. In questo caso, le zeppe non formeranno una connessione forte col trefolo, e il cavo si allungherà liberamente verso destra. Tieni a mente questi due concetti delicati; stiamo per esplorare l’ingegneria intelligente della post-tensione.
Quando il martinetto si muove da sinistra a destra, le zeppe esterne si serrano, e il cavo si muove da sinistra a destra. Sta subendo un’operazione di tensione. Le zeppe interne non possono bloccare questo movimento del cavo, poiché non si stanno serrando col cavo. Dopo aver raggiunto una sufficiente tensione nel cavo, gli ingegneri rilasciano la pressione del pistone. A questo punto, il cavo vorrà ovviamente retrarsi verso l’interno. Tuttavia, non appena si muove un po’, le zeppe interne si serreranno col cavo, e ogni ulteriore movimento verrà arrestato. In breve, queste zeppe garantiranno che i cavi rimangano sempre in tensione. Che capolavoro d’ingegneria per mantenere i cavi sempre in tensione! La semplicità al suo meglio. Ora puoi rimuovere gli accessori e tagliare il cavo da qui. Il cavo all’interno del cavalcavia rimarrà in tensione.
In realtà, un martinetto idraulico è in grado di tendere più di una dozzina di trefoli contemporaneamente. Avevamo inizialmente pianificato di tendere 3 cavi. Poiché i nostri componenti in plastica non erano in grado di sostenere questo carico, ci siamo limitati alla tensione di un solo cavo. È straordinario come solo pochi cavi in acciaio ad alta tensione possano aumentare drasticamente la resistenza di un cavalcavia in calcestruzzo.
La struttura che collega il suolo alla piattaforma del cavalcavia si chiama spalla. L’inclinazione della spalla è cruciale per l’ingresso fluido dei veicoli sul cavalcavia. Le spalle vengono riempite con terreno. Ora i veicoli possono godere di un viaggio fluido sopra i cavalcavia.
Ti sei mai chiesto come gli ingegneri elaborino questi progetti così ingegnosi e complessi per gli svincoli? Vediamo ora i fondamenti dei progetti di svincolo.
Lo svincolo a tre direzioni è comunemente utilizzato quando una strada termina in un’altra strada, facilitando i movimenti dentro e fuori da una strada principale. Questo design riduce al minimo l’uso del suolo e i costi di costruzione e, soprattutto, riduce la necessità di cambi di corsia. È comunemente usato alle estremità delle superstrade o come collegamento.
Lo svincolo a quadrifoglio potrebbe essere l’innovazione più bella dell’ingegneria civile. Questo design, che somiglia a una foglia di quadrifoglio, viene utilizzato quando due autostrade si incrociano. Il design consente movimenti liberi senza la necessità di semafori. In un disegno a quadrifoglio, chiunque può passare da una strada all’altra senza difficoltà. Basta osservare queste animazioni per capire come funziona. Tuttavia, il progetto a quadrifoglio richiede molto spazio. Questo disegno causa anche problemi di intreccio quando i veicoli entrano ed escono dalle curve.
Lo svincolo a diamante è una soluzione popolare quando un’autostrada incrocia una strada secondaria. Il suo design consiste in quattro rampe che formano una forma a diamante, da cui il nome. Questo tipo di svincolo è efficiente in aree con traffico moderato, offrendo accesso diretto e semplice tra le strade con un uso minimo del suolo. Supporta elevati volumi e velocità di traffico, ma può essere limitato dai semafori che possono causare ritardi nei momenti di punta.
Una modifica del quadrifoglio completo, lo svincolo a Semiquadrifoglio elimina alcune curve per ridurre lo spazio richiesto. Il vantaggio principale è che riduce i problemi di intreccio presenti nei disegni tradizionali. Questo tipo di svincolo combina le caratteristiche del quadrifoglio e del diamante. Gli svincoli parziali sono particolarmente efficaci nel traffico suburbano.
Gli ingegneri cementano i cavi di post-tensione o li mantengono semplicemente all’interno di una guaina. Nel primo caso, i cavi sono ancorati al cemento. Nel secondo caso, non lo sono. In caso di post-tensione non ancorata, è necessario aggiungere grasso alla guaina per evitare la corrosione. La post-tensione ancorata offre maggiore resistenza alla corrosione. Tuttavia, richiede più cavi per raggiungere lo stesso livello di compressione rispetto al metodo non ancorato.
Potresti aver notato questi tipi di spazi e strani dispositivi nei cavalcavia. Se approfondisci i dettagli, resterai stupito dalle complessità dell’ingegneria. Questi sono giunti di dilatazione. Nell’ingegneria civile, è prassi comune lasciare uno spazio nei lunghi elementi in calcestruzzo. I materiali si espandono o si contraggono con le variazioni di temperatura, e questi spazi lo consentono. Se si vincola troppo la struttura, si spezzerà durante i cambi di temperatura. Tuttavia, non possiamo semplicemente lasciare un buco nella strada. I giunti di dilatazione consentono il movimento del ponte stradale mentre impediscono la presenza di buchi. Questo elemento verde è il principale supporto del giunto di dilatazione. Curiosamente, questo elemento non è fissato alla strada, galleggia su due cuscinetti. Ciò significa che questo elemento di supporto non bloccherà in alcun modo il movimento dei ponti stradali. I cassoni di supporto del giunto possono scorrere liberamente sull’elemento verde. La parte visibile sul cavalcavia è un insieme di lamelle con strisce di gomma tra esse. Ora puoi osservare quest’animazione e comprendere l’intero funzionamento dei giunti di dilatazione. Guardiamolo ancora una volta – questa volta dalla prospettiva di un pedone.
Ciò significa anche che la piattaforma stradale deve poggiare su cuscinetti. Grazie a questi cuscinetti e ai giunti di dilatazione, i cavalcavia possono adattarsi alle variazioni di temperatura ambientale.
Il cavalcavia di cui abbiamo parlato finora è noto come cavalcavia in calcestruzzo, la scelta più popolare. Tuttavia, se osservi il cavalcavia di San Antonio, Texas, potrai vedere molte travi in acciaio al di sotto. Questi sono cavalcavia in struttura d’acciaio. I dettagli dei cavalcavia in acciaio sono illustrati in questo video. Sono utilizzati principalmente quando è richiesto un periodo di costruzione più breve. Sono più leggeri e resistenti rispetto ai cavalcavia in calcestruzzo. Il principale svantaggio dei cavalcavia in acciaio è che sono più costosi rispetto a quelli in calcestruzzo.