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Guarda le fondazioni di un ponte moderno. Come si costruiscono fondazioni così gigantesche, soprattutto quando poggiano su lunghi pali in cemento? Ricorda, le fondazioni sono per metà sommerse. Per costruirle, gli ingegneri devono prima installare una camera stagna, un cassone.
Osserviamo l'installazione di questa struttura massiccia. Riesci a individuare un problema importante nell'installazione? L'acqua entra attraverso le giunzioni tra i pali e il cassone, e l'intero cassone si allarga. Pensa a una soluzione. Gli ingegneri semplicemente stendono alcuni tubi all'esterno del cassone. Ora, quando il cassone viene calato, l'acqua infiltrata rimarrà all'interno di questi tubi e gli operai potranno facilmente lavorare alle fondamenta nell'area asciutta del cassone.
I lunghi pali in cemento che abbiamo visto all'inizio in realtà non si fermano al fondale marino. Questi attraversano il fondale e si estendono oltre lo strato roccioso. Sono stati costruiti versando cemento all'interno di camicia in acciaio.
La grande domanda è: come si solleva una camicia così lunga? Nessuna gru al mondo può svolgere questo compito da sola. Gli ingegneri usano insieme una gru e un vibroinfissore per portare a termine questa missione che sembra impossibile. La gru posiziona con cura una camicia in acciaio come mostrato. Ora entra in gioco il vibroinfissore. Se osservi da vicino, puoi vedere che questa macchina vibra intensamente ma con bassa ampiezza. Il vibroinfissore spinge la camicia cava nel fondale. Le vibrazioni della camicia rendono il processo di infissione molto più semplice.
Ora la gru posiziona con attenzione la camicia successiva sopra quella precedente. Si incastrano tra loro. Il vibroinfissore agganciato alla seconda camicia inizia l'infissione. Una volta che anche la seconda camicia è completamente inserita, viene collegata a una terza camicia. Stavolta la camicia non riesce a scendere molto: ha raggiunto lo strato roccioso. Tuttavia, gli ingegneri vogliono che il palo in cemento si estenda anche al di sotto dello strato roccioso. Come fanno?
Rimuovono prima il terreno all'interno della camicia usando una trivella coclea. Ora entra in funzione una potente macchina chiamata cluster hammer. Guarda questa punta da trapano con denti robusti. L'aspetto interessante di questa macchina è che la punta ruota e simultaneamente martella. Questo aiuta a frantumare la roccia sottostante.
Ecco la sfida: come si rimuovono i detriti risultanti? Ecco perché si usa aria compressa. L'aria compressa passa attraverso un tubo stretto e raggiunge infine i denti della punta. Le particelle di roccia prodotte si muovono insieme all'aria compressa e arrivano a un albero cavo centrale. Infine, tutti i detriti vengono raccolti in sicurezza in un contenitore.
Ora tutto è pronto per il getto di calcestruzzo. Questa lunga cavità, che parte dallo strato roccioso e si estende sopra la superficie del mare, viene riempita con armature metalliche. Tali fori per pali così lunghi vengono generalmente cementati usando il metodo tremie. In questo modo si evitano bolle d'aria nella miscela di cemento.
Hai notato qualcosa di strano durante il getto? Non versano mai cemento nell'ultima sezione della camicia in acciaio. Scopriremo il motivo più avanti.
Molti pali di questo tipo vengono infissi nel fondale marino. Ora è il momento di introdurre la più grande struttura in acciaio del progetto: il cassone. Abbiamo già visto i dettagli dell'installazione del cassone e l'importanza delle camicie sporgenti. Il primo passo, prima dell'inserimento del cassone, è rimuovere le ultime sezioni delle camicie in acciaio. Ecco perché non è stato versato calcestruzzo in esse: per facilitarne la rimozione.
Ora il cassone viene inserito lentamente su pali già infissi. Le giunzioni stagne del cassone garantiranno una piattaforma solida su cui gli operai potranno iniziare la costruzione principale. Qui vengono mostrati i dettagli della disposizione delle armature per la cementazione delle fondazioni. Una volta che le fondazioni sono pronte, gli operai rimuovono il cassone.
Per la cementazione di piloni così alti, gli ingegneri utilizzano una tecnologia interessante chiamata cassaforma rampante. Qui il primo getto viene effettuato in modo tradizionale. Le casseforme che vengono applicate ora sono meccanizzate. Ci sono casseforme su tutti e quattro i lati. Per semplicità, ne mostriamo uno solo.
Una volta che il calcestruzzo si è indurito, questa tecnologia entra in azione. Con l'aiuto di una leva, gli operai separano prima la cassaforma dal calcestruzzo. Guarda questo attacco sotto le casseforme: è alimentato idraulicamente. Quando gli ingegneri lo attivano, la cassaforma inizia a salire. In pochi movimenti, le casseforme copriranno l'intera altezza del calcestruzzo indurito. Ora gli operai possono chiudere le casseforme sul pilone e iniziare la fase successiva di getto. E questo ciclo si ripete.
Il pilone cresce lentamente ma costantemente. Perché gli operai hanno improvvisamente interrotto il getto? Qui stanno riducendo la sezione del pilone. Dopo la riduzione, il getto con cassaforma rampante riprende. Scopriremo presto il motivo di questa riduzione.
Quando il pilone sta raggiungendo la sua altezza finale, gli operai installano le selle. Questo è un componente cruciale per l'installazione futura dei cavi. Ora abbiamo costruito una torre. Per questo ponte, gli operai devono costruirne altre tre. È uno spettacolo magnifico vedere tutte le torri che svettano sull'acqua. Stanno aspettando che venga installato l'impalcato stradale.
Prima di vedere questo, dobbiamo capire come gli ingegneri individuano la posizione dello strato roccioso e la profondità da perforare. Prima di tutte queste attività, hanno eseguito prove geotecniche in situ. I progettisti hanno dovuto condurre uno studio geotecnico dettagliato del terreno che dovrà trasferire un'enorme quantità di carico dai pali. Hanno analizzato il fondale per garantire che potesse sopportare il peso della struttura permanente.
Il test più comunemente usato per misurare la resistenza del terreno è il test in sito chiamato CPT, prova penetrometrica statica. Puoi vedere come il dispositivo CPT viene posizionato sul fondale. La punta conica penetra nel terreno e i sensori inviano i valori di attrito e resistenza del suolo. Osserva come cambia il valore della resistenza mentre il cono penetra. La penetrazione continua fino al raggiungimento della roccia. Si nota un improvviso aumento della resistenza una volta raggiunta la roccia. Grazie a questo utile test, gli ingegneri sanno quanto in profondità devono spingersi con le camicie in acciaio.
Ad ogni modo, ora bisogna collegare molte travi scatolari in cemento e realizzare anche i collegamenti via cavo alle torri principali. Queste torri alte stanno aspettando proprio questo. Vediamo le fasi emozionanti che restano nella costruzione del ponte.
La costruzione dei primissimi segmenti scatolari è il compito più difficile. Per farlo, gli operai devono prima installare un'impalcatura come questa. I primi segmenti vengono realizzati con la tecnica del getto in opera. Dopo questo, i lavoratori preparano la cassaforma metallica con giunzioni ben sigillate. Ora è il momento del getto del calcestruzzo. Presto vedremo perché questi fori sono necessari all'interno delle travi scatolari.
Una volta che i segmenti hanno raggiunto questa lunghezza, il resto della costruzione è più semplice. Dopo la maturazione delle travi scatolari, è il momento di introdurre la macchina più importante del progetto: il carro varo. Il carro varo viene assemblato pezzo per pezzo sulla trave.
Osserva questi martinetti idraulici a trefoli. Queste potenti macchine sollevano i segmenti lentamente e con precisione. Gli operai applicano ora una colla epossidica sulle superfici dei segmenti. Questa colla ha un ruolo fondamentale nel legare i segmenti già maturati.
Questi trefoli in acciaio sono gli eroi invisibili di ogni ponte in cemento. I lavoratori inseriscono i trefoli da un'estremità. Essi raggiungono l'altra estremità e, con l'aiuto di un martinetto idraulico, vengono messi in tensione. Ricorda: i trefoli sono bloccati all'altra estremità. Se i cavi sono in tensione, il calcestruzzo va automaticamente in compressione. Questo aumenta la durata dei segmenti scatolari. Inoltre, questa operazione lega saldamente tra loro i vari segmenti.
Installiamo altri tre segmenti. Osserva il sapiente uso dei cavi di post-tensione dopo ogni installazione. Ora, se osservi bene, abbiamo creato abbastanza spazio per collocare un altro carro varo: quello per il lato sinistro. Allo stesso modo, anche questo sollevatore solleva e installa segmenti scatolari.
Dopo alcune fasi, i lati sinistro e destro diventeranno perfettamente simmetrici. Ora inizia il metodo di costruzione chiamato a sbalzo bilanciato. Questa fase è spettacolare. Il carro varo monta i segmenti e l'uso intelligente dei trefoli di post-tensione li comprime. Ma puoi individuare un grosso problema. Se continuiamo così, dopo una certa lunghezza succederà questo.
È il momento di sostenere l'impalcato con cavi dalla torre principale. Dal terzo segmento in poi, l'impalcato deve essere sostenuto dai cavi. Hai notato il foro inserito nell'ultimo segmento? È intenzionale, e fori simili ci saranno in ogni segmento a cadenza alternata. Questo pezzo in acciaio, chiamato ancoraggio, viene fissato nel foro. Nota che l'angolo dell'ancoraggio è importante.
Osserviamo l'installazione di questa struttura massiccia. Riesci a individuare un problema importante nell'installazione? L'acqua entra attraverso le giunzioni tra i pali e il cassone, e l'intero cassone si allarga. Pensa a una soluzione. Gli ingegneri semplicemente stendono alcuni tubi all'esterno del cassone. Ora, quando il cassone viene calato, l'acqua infiltrata rimarrà all'interno di questi tubi e gli operai potranno facilmente lavorare alle fondamenta nell'area asciutta del cassone.
I lunghi pali in cemento che abbiamo visto all'inizio in realtà non si fermano al fondale marino. Questi attraversano il fondale e si estendono oltre lo strato roccioso. Sono stati costruiti versando cemento all'interno di camicia in acciaio.
La grande domanda è: come si solleva una camicia così lunga? Nessuna gru al mondo può svolgere questo compito da sola. Gli ingegneri usano insieme una gru e un vibroinfissore per portare a termine questa missione che sembra impossibile. La gru posiziona con cura una camicia in acciaio come mostrato. Ora entra in gioco il vibroinfissore. Se osservi da vicino, puoi vedere che questa macchina vibra intensamente ma con bassa ampiezza. Il vibroinfissore spinge la camicia cava nel fondale. Le vibrazioni della camicia rendono il processo di infissione molto più semplice.
Ora la gru posiziona con attenzione la camicia successiva sopra quella precedente. Si incastrano tra loro. Il vibroinfissore agganciato alla seconda camicia inizia l'infissione. Una volta che anche la seconda camicia è completamente inserita, viene collegata a una terza camicia. Stavolta la camicia non riesce a scendere molto: ha raggiunto lo strato roccioso. Tuttavia, gli ingegneri vogliono che il palo in cemento si estenda anche al di sotto dello strato roccioso. Come fanno?
Rimuovono prima il terreno all'interno della camicia usando una trivella coclea. Ora entra in funzione una potente macchina chiamata cluster hammer. Guarda questa punta da trapano con denti robusti. L'aspetto interessante di questa macchina è che la punta ruota e simultaneamente martella. Questo aiuta a frantumare la roccia sottostante.
Ecco la sfida: come si rimuovono i detriti risultanti? Ecco perché si usa aria compressa. L'aria compressa passa attraverso un tubo stretto e raggiunge infine i denti della punta. Le particelle di roccia prodotte si muovono insieme all'aria compressa e arrivano a un albero cavo centrale. Infine, tutti i detriti vengono raccolti in sicurezza in un contenitore.
Ora tutto è pronto per il getto di calcestruzzo. Questa lunga cavità, che parte dallo strato roccioso e si estende sopra la superficie del mare, viene riempita con armature metalliche. Tali fori per pali così lunghi vengono generalmente cementati usando il metodo tremie. In questo modo si evitano bolle d'aria nella miscela di cemento.
Hai notato qualcosa di strano durante il getto? Non versano mai cemento nell'ultima sezione della camicia in acciaio. Scopriremo il motivo più avanti.
Molti pali di questo tipo vengono infissi nel fondale marino. Ora è il momento di introdurre la più grande struttura in acciaio del progetto: il cassone. Abbiamo già visto i dettagli dell'installazione del cassone e l'importanza delle camicie sporgenti. Il primo passo, prima dell'inserimento del cassone, è rimuovere le ultime sezioni delle camicie in acciaio. Ecco perché non è stato versato calcestruzzo in esse: per facilitarne la rimozione.
Ora il cassone viene inserito lentamente su pali già infissi. Le giunzioni stagne del cassone garantiranno una piattaforma solida su cui gli operai potranno iniziare la costruzione principale. Qui vengono mostrati i dettagli della disposizione delle armature per la cementazione delle fondazioni. Una volta che le fondazioni sono pronte, gli operai rimuovono il cassone.
Per la cementazione di piloni così alti, gli ingegneri utilizzano una tecnologia interessante chiamata cassaforma rampante. Qui il primo getto viene effettuato in modo tradizionale. Le casseforme che vengono applicate ora sono meccanizzate. Ci sono casseforme su tutti e quattro i lati. Per semplicità, ne mostriamo uno solo.
Una volta che il calcestruzzo si è indurito, questa tecnologia entra in azione. Con l'aiuto di una leva, gli operai separano prima la cassaforma dal calcestruzzo. Guarda questo attacco sotto le casseforme: è alimentato idraulicamente. Quando gli ingegneri lo attivano, la cassaforma inizia a salire. In pochi movimenti, le casseforme copriranno l'intera altezza del calcestruzzo indurito. Ora gli operai possono chiudere le casseforme sul pilone e iniziare la fase successiva di getto. E questo ciclo si ripete.
Il pilone cresce lentamente ma costantemente. Perché gli operai hanno improvvisamente interrotto il getto? Qui stanno riducendo la sezione del pilone. Dopo la riduzione, il getto con cassaforma rampante riprende. Scopriremo presto il motivo di questa riduzione.
Quando il pilone sta raggiungendo la sua altezza finale, gli operai installano le selle. Questo è un componente cruciale per l'installazione futura dei cavi. Ora abbiamo costruito una torre. Per questo ponte, gli operai devono costruirne altre tre. È uno spettacolo magnifico vedere tutte le torri che svettano sull'acqua. Stanno aspettando che venga installato l'impalcato stradale.
Prima di vedere questo, dobbiamo capire come gli ingegneri individuano la posizione dello strato roccioso e la profondità da perforare. Prima di tutte queste attività, hanno eseguito prove geotecniche in situ. I progettisti hanno dovuto condurre uno studio geotecnico dettagliato del terreno che dovrà trasferire un'enorme quantità di carico dai pali. Hanno analizzato il fondale per garantire che potesse sopportare il peso della struttura permanente.
Il test più comunemente usato per misurare la resistenza del terreno è il test in sito chiamato CPT, prova penetrometrica statica. Puoi vedere come il dispositivo CPT viene posizionato sul fondale. La punta conica penetra nel terreno e i sensori inviano i valori di attrito e resistenza del suolo. Osserva come cambia il valore della resistenza mentre il cono penetra. La penetrazione continua fino al raggiungimento della roccia. Si nota un improvviso aumento della resistenza una volta raggiunta la roccia. Grazie a questo utile test, gli ingegneri sanno quanto in profondità devono spingersi con le camicie in acciaio.
Ad ogni modo, ora bisogna collegare molte travi scatolari in cemento e realizzare anche i collegamenti via cavo alle torri principali. Queste torri alte stanno aspettando proprio questo. Vediamo le fasi emozionanti che restano nella costruzione del ponte.
La costruzione dei primissimi segmenti scatolari è il compito più difficile. Per farlo, gli operai devono prima installare un'impalcatura come questa. I primi segmenti vengono realizzati con la tecnica del getto in opera. Dopo questo, i lavoratori preparano la cassaforma metallica con giunzioni ben sigillate. Ora è il momento del getto del calcestruzzo. Presto vedremo perché questi fori sono necessari all'interno delle travi scatolari.
Una volta che i segmenti hanno raggiunto questa lunghezza, il resto della costruzione è più semplice. Dopo la maturazione delle travi scatolari, è il momento di introdurre la macchina più importante del progetto: il carro varo. Il carro varo viene assemblato pezzo per pezzo sulla trave.
Osserva questi martinetti idraulici a trefoli. Queste potenti macchine sollevano i segmenti lentamente e con precisione. Gli operai applicano ora una colla epossidica sulle superfici dei segmenti. Questa colla ha un ruolo fondamentale nel legare i segmenti già maturati.
Questi trefoli in acciaio sono gli eroi invisibili di ogni ponte in cemento. I lavoratori inseriscono i trefoli da un'estremità. Essi raggiungono l'altra estremità e, con l'aiuto di un martinetto idraulico, vengono messi in tensione. Ricorda: i trefoli sono bloccati all'altra estremità. Se i cavi sono in tensione, il calcestruzzo va automaticamente in compressione. Questo aumenta la durata dei segmenti scatolari. Inoltre, questa operazione lega saldamente tra loro i vari segmenti.
Installiamo altri tre segmenti. Osserva il sapiente uso dei cavi di post-tensione dopo ogni installazione. Ora, se osservi bene, abbiamo creato abbastanza spazio per collocare un altro carro varo: quello per il lato sinistro. Allo stesso modo, anche questo sollevatore solleva e installa segmenti scatolari.
Dopo alcune fasi, i lati sinistro e destro diventeranno perfettamente simmetrici. Ora inizia il metodo di costruzione chiamato a sbalzo bilanciato. Questa fase è spettacolare. Il carro varo monta i segmenti e l'uso intelligente dei trefoli di post-tensione li comprime. Ma puoi individuare un grosso problema. Se continuiamo così, dopo una certa lunghezza succederà questo.
È il momento di sostenere l'impalcato con cavi dalla torre principale. Dal terzo segmento in poi, l'impalcato deve essere sostenuto dai cavi. Hai notato il foro inserito nell'ultimo segmento? È intenzionale, e fori simili ci saranno in ogni segmento a cadenza alternata. Questo pezzo in acciaio, chiamato ancoraggio, viene fissato nel foro. Nota che l'angolo dell'ancoraggio è importante.
Prima di installare i trefoli in acciaio, gli operai devono installare i tubi in HDPE. Qui stanno unendo i vari pezzi del tubo HDPE mediante riscaldamento. Prima, il tubo viene sospeso in aria con l'aiuto di una gru. Ora entra in gioco la macchina spingi-trefoli. Questa macchina inserisce i trefoli uno alla volta.
I trefoli raggiungono l'altra estremità del tubo, poi passano attraverso i fori della sella. I trefoli raggiungono l'altra estremità della sella e attraversano di nuovo il tubo HDPE. Dopo un lungo tragitto, raggiungono infine l'altro ancoraggio in acciaio. Qui, i trefoli vengono messi in tensione grazie a un martinetto di tensionamento.
Ora l'impalcato è correttamente sostenuto. I trefoli post-tesi lo comprimono e lo legano, mentre i cavi dall'alto gli conferiscono la necessaria stabilità. I cavi di sostegno sono installati ogni due segmenti. Il modo in cui l'impalcato si sviluppa è spettacolare.
Anche nell'altra torre l'assemblaggio procede con la tecnica del bilanciamento a sbalzo. Alla fine, i due sbalzi si uniscono al centro. L'ultimo segmento dell'impalcato viene realizzato nuovamente con la tecnica del getto in opera.
Questo ponte, situato a Goa, in India, ha un collegamento molto dolce e graduale con la terraferma. Quello che abbiamo appena costruito è chiamato ponte strallato. Attraversare questo ponte offre una combinazione di ingegneria moderna e bellezza paesaggistica. I ponti strallati hanno rivoluzionato l'ingegneria civile. La loro popolarità è cresciuta drasticamente dopo gli anni '50. Tuttavia, potresti aver visto un tipo completamente diverso nella tua città.
Ecco un esempio completato nel 2009, lungo 5,6 km. Guarda il pilone di questo ponte. Questo tipo di design è chiamato pilone a diamante. Inoltre, questo ponte non è puramente strallato: è un ponte ibrido. Una parte è strallata, l'altra è un normale ponte a travi. I piloni a diamante hanno elevata rigidità geometrica; sono anche esteticamente imponenti.
In effetti, i ponti strallati possono avere cinque principali tipi di piloni a seconda del contesto. Il terzo design è chiamato configurazione ad H. Consiste in due colonne verticali collegate da una trave orizzontale in alto o al centro. Offrono buona stabilità laterale e sono ideali per ponti con campate bilanciate.
Il ponte Severin Brook, in Germania, è piuttosto unico. Questo tipo è noto come configurazione AD. Trasmette il carico in modo più efficiente alla base. Non servono travi orizzontali. In questo caso, questo design può sembrare simile alla configurazione ad A, ma qui le gambe divergono verso il basso da un unico fusto, creando una Y rovesciata.
Il ponte internazionale del Guadiana, in Portogallo, segue questo design. Abbiamo già visto la configurazione strallata AI. Qui, un'unica torre verticale sottile si eleva dalle fondamenta. Il design AI è chiaramente il più minimalista. Questo tipo di disposizione dei cavi è chiamata a semiventaglio. Esistono altri due schemi per disporre i cavi in un ponte strallato: a ventaglio e disposizione ad arpa.
Con tutta questa conoscenza, ora comprendiamo l'ingegneria dietro il ponte marino più lungo del mondo: il ponte Hong Kong-Zhuhai-Macao. La lunghezza totale è di ben 55 km. Questo capolavoro dell'ingegneria civile presenta quattro isole artificiali, un tunnel sottomarino e tre ponti strallati. La sezione più lunga è la carreggiata da 29,6 km. I tre ponti strallati fanno parte di questa sezione. Poi inizia un tunnel sottomarino di 6,4 km.
Puoi vedere due isole artificiali all'estremità del tunnel. Il viaggio continua su una sopraelevata di 12 km fino a raggiungere Hong Kong. I ponti strallati stanno vivendo un boom di popolarità. Anche se tipicamente sono pensati per campate da 150 a 600 m, oggi si costruiscono sempre più ponti strallati con campate più lunghe. Ad esempio, il ponte Russky in Russia ha una campata di 1104 m.
Al contrario, i ponti sospesi offrono campate nettamente superiori. Il Golden Gate Bridge, costruito nel 1937, presenta una campata di 1280 m. Il celebre Akashi Kaiky? Bridge in Giappone ha una campata di quasi 2 km. Nonostante la loro maggiore portata, oggi gli ingegneri preferiscono spesso i ponti strallati a quelli sospesi.
Il motivo principale è la facilità costruttiva. Nei ponti sospesi, il cavo principale deve essere posato completamente prima di iniziare l'assemblaggio degli stralli e dell'impalcato stradale. E per posare il cavo principale bisogna attendere che la costruzione delle torri principali sia completata.
Ora guarda la sequenza costruttiva di un ponte strallato. Anche prima che la costruzione del pilone sia terminata, gli ingegneri possono iniziare la costruzione dell'impalcato stradale, e la posa degli stralli e dell'impalcato progredisce simultaneamente.
Il secondo motivo è la facilità di manutenzione. Supponiamo che uno dei cavi principali di un ponte sospeso debba essere sostituito. Ecco come devono procedere gli ingegneri: innanzitutto deve essere costruita una struttura temporanea con martinetti idraulici sotto la campata principale. Una volta trasferito il carico del cavo principale sulla struttura temporanea, si può smontare il cavo principale e procedere alla riparazione.
Se un cavo deve essere sostituito in un ponte strallato, si tratta di un'operazione relativamente semplice. Il ponte strallato ha una buona ridondanza. Senza costruire alcuna struttura temporanea, gli ingegneri possono sostituire un cavo.
Un altro motivo principale per cui i ponti strallati sono diventati estremamente popolari negli ultimi decenni è l'ottimizzazione della tensione in ciascun cavo di strallo. Le travi di un ponte subiscono un momento flettente dovuto al carico mobile e al peso proprio del ponte. La tensionatura dei cavi riduce significativamente questo momento flettente. Come abbiamo visto in precedenza, ogni cavo di strallo è mantenuto in tensione in modo indipendente.
Grazie all'avvento di modelli FEM e analisi agli elementi finiti sempre più accurati, gli ingegneri sono ora in grado di prevedere la post-tensione ottimale necessaria per ciascun cavo, consentendo alle travi di avere un design snello senza compromettere l'integrità strutturale.
In effetti, la competizione tra ponti strallati e ponti sospesi è una storia che merita di essere raccontata. Il primo progetto che ha catturato l'immaginazione degli ingegneri è stato proprio quello del ponte strallato. Ecco un progetto teorico di Fausto Veranzio nel X secolo. Quando divenne realtà nel XIX secolo, il progetto fu segnato da gravi fallimenti.
Uno dei primi ponti strallati, il ponte dell'abbazia di Dreiburg, crollò nel gennaio 1818, appena sei mesi dopo l'inaugurazione. Anche il ponte sul fiume Saale in Germania subì lo stesso destino: crollò nel 1824 mentre vi passavano sopra 300 soldati in marcia.
Dopo questi incidenti, i ponti a traliccio, ad arco e sospesi divennero le soluzioni più popolari tra gli ingegneri. Quando un ponte doveva sopportare un carico pesante, si optava per i progetti a traliccio e ad arco. Se la luce richiesta era troppo elevata, si sceglievano i ponti sospesi. Questa tendenza è continuata per quasi 130 anni. I ponti strallati sono stati completamente dimenticati.
Nel 1955, l'ingegnere tedesco Franz Dischinger diede nuova vita alla tecnologia dei ponti strallati con il ponte di Stromsund, in Svezia. Dischinger utilizzò una configurazione a ventaglio dei cavi invece della vecchia configurazione ad arpa. Fu in grado di calcolare la forza sviluppata in ciascun cavo e di determinarne l'angolo ottimale. Utilizzò anche il calcestruzzo precompresso in questo ponte.
Dopo il successo del ponte di Stromsund, i ponti strallati cominciarono a proliferare in tutta Europa e Asia. Infine, anche gli Stati Uniti si unirono alla tendenza con l'inaugurazione del ponte Ed Hendler nel 1978.
I ponti strallati hanno superato in popolarità i ponti sospesi e ad arco. Ma ancora oggi, quando il requisito di luce è estremamente elevato, la scelta degli ingegneri ricade sempre sul ponte sospeso. Quando invece è necessaria un'eccezionale resistenza strutturale, si preferiscono ancora i ponti ad arco.
In tutti questi progetti di ponte potresti aver osservato una cosa: le fondazioni del ponte sono per metà sommerse nell'acqua. Perché gli ingegneri non costruiscono le fondazioni in questo modo? In tal caso, i cassoni non sarebbero più necessari per la costruzione. Che modo semplice di costruire ponti...
Fammi sapere nella sezione commenti perché non costruiamo i ponti in questo modo. Comunque sia, è quasi impossibile credere che, partendo da un design così semplice, siamo arrivati a un'ingegneria così sofisticata in meno di 70 anni.
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I trefoli raggiungono l'altra estremità del tubo, poi passano attraverso i fori della sella. I trefoli raggiungono l'altra estremità della sella e attraversano di nuovo il tubo HDPE. Dopo un lungo tragitto, raggiungono infine l'altro ancoraggio in acciaio. Qui, i trefoli vengono messi in tensione grazie a un martinetto di tensionamento.
Ora l'impalcato è correttamente sostenuto. I trefoli post-tesi lo comprimono e lo legano, mentre i cavi dall'alto gli conferiscono la necessaria stabilità. I cavi di sostegno sono installati ogni due segmenti. Il modo in cui l'impalcato si sviluppa è spettacolare.
Anche nell'altra torre l'assemblaggio procede con la tecnica del bilanciamento a sbalzo. Alla fine, i due sbalzi si uniscono al centro. L'ultimo segmento dell'impalcato viene realizzato nuovamente con la tecnica del getto in opera.
Questo ponte, situato a Goa, in India, ha un collegamento molto dolce e graduale con la terraferma. Quello che abbiamo appena costruito è chiamato ponte strallato. Attraversare questo ponte offre una combinazione di ingegneria moderna e bellezza paesaggistica. I ponti strallati hanno rivoluzionato l'ingegneria civile. La loro popolarità è cresciuta drasticamente dopo gli anni '50. Tuttavia, potresti aver visto un tipo completamente diverso nella tua città.
Ecco un esempio completato nel 2009, lungo 5,6 km. Guarda il pilone di questo ponte. Questo tipo di design è chiamato pilone a diamante. Inoltre, questo ponte non è puramente strallato: è un ponte ibrido. Una parte è strallata, l'altra è un normale ponte a travi. I piloni a diamante hanno elevata rigidità geometrica; sono anche esteticamente imponenti.
In effetti, i ponti strallati possono avere cinque principali tipi di piloni a seconda del contesto. Il terzo design è chiamato configurazione ad H. Consiste in due colonne verticali collegate da una trave orizzontale in alto o al centro. Offrono buona stabilità laterale e sono ideali per ponti con campate bilanciate.
Il ponte Severin Brook, in Germania, è piuttosto unico. Questo tipo è noto come configurazione AD. Trasmette il carico in modo più efficiente alla base. Non servono travi orizzontali. In questo caso, questo design può sembrare simile alla configurazione ad A, ma qui le gambe divergono verso il basso da un unico fusto, creando una Y rovesciata.
Il ponte internazionale del Guadiana, in Portogallo, segue questo design. Abbiamo già visto la configurazione strallata AI. Qui, un'unica torre verticale sottile si eleva dalle fondamenta. Il design AI è chiaramente il più minimalista. Questo tipo di disposizione dei cavi è chiamata a semiventaglio. Esistono altri due schemi per disporre i cavi in un ponte strallato: a ventaglio e disposizione ad arpa.
Con tutta questa conoscenza, ora comprendiamo l'ingegneria dietro il ponte marino più lungo del mondo: il ponte Hong Kong-Zhuhai-Macao. La lunghezza totale è di ben 55 km. Questo capolavoro dell'ingegneria civile presenta quattro isole artificiali, un tunnel sottomarino e tre ponti strallati. La sezione più lunga è la carreggiata da 29,6 km. I tre ponti strallati fanno parte di questa sezione. Poi inizia un tunnel sottomarino di 6,4 km.
Puoi vedere due isole artificiali all'estremità del tunnel. Il viaggio continua su una sopraelevata di 12 km fino a raggiungere Hong Kong. I ponti strallati stanno vivendo un boom di popolarità. Anche se tipicamente sono pensati per campate da 150 a 600 m, oggi si costruiscono sempre più ponti strallati con campate più lunghe. Ad esempio, il ponte Russky in Russia ha una campata di 1104 m.
Al contrario, i ponti sospesi offrono campate nettamente superiori. Il Golden Gate Bridge, costruito nel 1937, presenta una campata di 1280 m. Il celebre Akashi Kaiky? Bridge in Giappone ha una campata di quasi 2 km. Nonostante la loro maggiore portata, oggi gli ingegneri preferiscono spesso i ponti strallati a quelli sospesi.
Il motivo principale è la facilità costruttiva. Nei ponti sospesi, il cavo principale deve essere posato completamente prima di iniziare l'assemblaggio degli stralli e dell'impalcato stradale. E per posare il cavo principale bisogna attendere che la costruzione delle torri principali sia completata.
Ora guarda la sequenza costruttiva di un ponte strallato. Anche prima che la costruzione del pilone sia terminata, gli ingegneri possono iniziare la costruzione dell'impalcato stradale, e la posa degli stralli e dell'impalcato progredisce simultaneamente.
Il secondo motivo è la facilità di manutenzione. Supponiamo che uno dei cavi principali di un ponte sospeso debba essere sostituito. Ecco come devono procedere gli ingegneri: innanzitutto deve essere costruita una struttura temporanea con martinetti idraulici sotto la campata principale. Una volta trasferito il carico del cavo principale sulla struttura temporanea, si può smontare il cavo principale e procedere alla riparazione.
Se un cavo deve essere sostituito in un ponte strallato, si tratta di un'operazione relativamente semplice. Il ponte strallato ha una buona ridondanza. Senza costruire alcuna struttura temporanea, gli ingegneri possono sostituire un cavo.
Un altro motivo principale per cui i ponti strallati sono diventati estremamente popolari negli ultimi decenni è l'ottimizzazione della tensione in ciascun cavo di strallo. Le travi di un ponte subiscono un momento flettente dovuto al carico mobile e al peso proprio del ponte. La tensionatura dei cavi riduce significativamente questo momento flettente. Come abbiamo visto in precedenza, ogni cavo di strallo è mantenuto in tensione in modo indipendente.
Grazie all'avvento di modelli FEM e analisi agli elementi finiti sempre più accurati, gli ingegneri sono ora in grado di prevedere la post-tensione ottimale necessaria per ciascun cavo, consentendo alle travi di avere un design snello senza compromettere l'integrità strutturale.
In effetti, la competizione tra ponti strallati e ponti sospesi è una storia che merita di essere raccontata. Il primo progetto che ha catturato l'immaginazione degli ingegneri è stato proprio quello del ponte strallato. Ecco un progetto teorico di Fausto Veranzio nel X secolo. Quando divenne realtà nel XIX secolo, il progetto fu segnato da gravi fallimenti.
Uno dei primi ponti strallati, il ponte dell'abbazia di Dreiburg, crollò nel gennaio 1818, appena sei mesi dopo l'inaugurazione. Anche il ponte sul fiume Saale in Germania subì lo stesso destino: crollò nel 1824 mentre vi passavano sopra 300 soldati in marcia.
Dopo questi incidenti, i ponti a traliccio, ad arco e sospesi divennero le soluzioni più popolari tra gli ingegneri. Quando un ponte doveva sopportare un carico pesante, si optava per i progetti a traliccio e ad arco. Se la luce richiesta era troppo elevata, si sceglievano i ponti sospesi. Questa tendenza è continuata per quasi 130 anni. I ponti strallati sono stati completamente dimenticati.
Nel 1955, l'ingegnere tedesco Franz Dischinger diede nuova vita alla tecnologia dei ponti strallati con il ponte di Stromsund, in Svezia. Dischinger utilizzò una configurazione a ventaglio dei cavi invece della vecchia configurazione ad arpa. Fu in grado di calcolare la forza sviluppata in ciascun cavo e di determinarne l'angolo ottimale. Utilizzò anche il calcestruzzo precompresso in questo ponte.
Dopo il successo del ponte di Stromsund, i ponti strallati cominciarono a proliferare in tutta Europa e Asia. Infine, anche gli Stati Uniti si unirono alla tendenza con l'inaugurazione del ponte Ed Hendler nel 1978.
I ponti strallati hanno superato in popolarità i ponti sospesi e ad arco. Ma ancora oggi, quando il requisito di luce è estremamente elevato, la scelta degli ingegneri ricade sempre sul ponte sospeso. Quando invece è necessaria un'eccezionale resistenza strutturale, si preferiscono ancora i ponti ad arco.
In tutti questi progetti di ponte potresti aver osservato una cosa: le fondazioni del ponte sono per metà sommerse nell'acqua. Perché gli ingegneri non costruiscono le fondazioni in questo modo? In tal caso, i cassoni non sarebbero più necessari per la costruzione. Che modo semplice di costruire ponti...
Fammi sapere nella sezione commenti perché non costruiamo i ponti in questo modo. Comunque sia, è quasi impossibile credere che, partendo da un design così semplice, siamo arrivati a un'ingegneria così sofisticata in meno di 70 anni.
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