Progetto di un ponte pedonale mobile in lega leggera all'imbocco della ''Sacchetta'' a Trieste

Premessa
oggetto di studio da parte di esperti, che mirano a fornire dei criteri per il controllo della
risonanza gi durante la fase progettuale. Vengono esposte le diverse teorie e i model-
li adottati, nonchŁ i criteri proposti per il controllo e la limitazione del fenomeno. La
seconda appendice riguarda invece un’azione tipica dei ponti strallati, dovuta all’effetto
concomitante di vento e pioggia. Quest’ultima infatti fa variare la sezione del cavo, che
pertanto si comporta nei confronti del vento diversamente da quanto farebbe in condizioni
normali.
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Capitolo 2
Evoluzione e tipologia dei ponti mobili
2.1 Ponti levatoi
I primi ponti levatoi consistevano di un’unica incernierata ad un’estremit e mobile sul
piano verticale tramite un sistema esterno collegato all’organo motore. L’origine di tali
dispositivi va ricercata nel Medioevo, quando si resero necessari sistemi tali da consen-
tire il superamento delle vie d’acqua arti ciali di fabbricazione militare. La tipologia
comunque Ł caduta presto in disuso a causa dell’utilizzo limitato, anche se nella prima
met del XIX secolo ne sono stati realizzati alcuni, senza per riscontrare grandi progres-
si rispetto alle realizzazioni piø antiche. Nelle  gure 2.1, 2.2 e 2.3 si riportano alcuni
esempi della tipologia in esame.
Figura 2.1: Bellmouth Bridge (2001), Londra (UK), Pontre stradale in acciaio, luce 23 m
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Evoluzione e tipologia dei ponti mobili
Figura 2.2: Gateshead Millenium Bridge (2001), Newcastle-Upon-Tyne (UK), ponte
pedonale e ciclabile in acciaio, luce netta 105 m
Figura 2.3: Tower Bridge (1893), Londra (UK), ponte stradale, luce 286.5 m
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2.1 Ponti levatoi
2.1.1 Progetto e tipologie
Vantaggi
Lo sviluppo Ł dovuto
 alla rapidit di movimento, perchŁ i ponti levatoi si possono sollevare e riabbassare
piuttosto rapidamente, anche solo parzialmente
 alla durata delle operazioni di movimentazione, che Ł ridotta, soprattutto in caso di
traf co intenso
 al posizionamento delle pile all’esterno dell’alveo o del canale perchŁ altrimenti
soggette a fenomeni di erosione localizzata ad opera delle correnti e causa di re-
strizioni sul passaggio delle imbarcazioni perchŁ costituiscono ostruzione parziale
della via d’acqua
 all’adattabilit ad ospitare piani stradali anche ampi, perchŁ la largheza della cam-
pata mobile Ł strettamente connessa con la dimensione della pila cui fa capo la parte
incernierata. Per larghezze oltre un certo limite risulta conveniente realizzare piø di
una campata mobile
 alla protezione del traf co che transita, attraverso sistemi di regolazione diversi
Costi
I costi di realizzazione sono inferiori a queli di altre tipologie mobili, ma Ł necessario
tener conto della manutenzione e delle riparazioni che non sono trascurabili.
Ponti levatoi movimentati tramite cavi
Costituiscono gli esempi piø primitivi di ponte mobile levatoio e sono stati ben presto
abbandonati in favore di sistemi piø moderni e costosi, anche se sono sopravvissuti per
opere temporanee e vie di importanza secondaria.
Ponti levatoi a contrappeso
La campata principale in questo caso viene mossa sfruttando il principio delle leve, appli-
cando cioŁ una forza in grado di muovere un contrappeso che ne permette il sollevamento.
Ponti levatoi con perni
La tipologia viene ulteriormente suddivisa in
 ponte levatoio di tipo ‘Chicago’: i pesi della campata e del contrappeso vengono
portati da un unico perno, posizionato nel baricentro del sistema
 ponte levatoio di tipo ‘Strauss’: in questo caso i perni sono piø di uno, per l’esat-
tezza uno all’estremit della campata, uno nel contrappeso, uno nel baricentro del
sistema e uno esterno, posizionati in modo tale da formare un parallelogramma. Il
contro di tale sistema risiede nel gran numero di parti mobili e, quindi, di cerniere
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Evoluzione e tipologia dei ponti mobili
Ponti levatoi a sollevamento parziale
Il sistema Ł misto fra il ponte levatoio vero e proprio e quello a sollevamento verticale.
2.1.2 Scelta della tipologia
Tipologia a uno e a due battenti
La scelta va effettuata sulla base di molteplici parametri, fra cui l’ubicazione dell’opera,
le caratteristiche dei terreni di fondazione e della via servita. Rispetto al singolo la scelta
di utilizzare due battenti comporta dei vantaggi:
 maggiore sicurezza per le correnti di traf co
 maggiore velocit di movimentazione
 adattabilit ai trattamenti estetici
 riduzione dimensionale dei dispositivi meccanici
 momenti dovuti al vento inferiori in caso di ponte aperto
 contrappesi piø piccoli e/o bracci piø ridotti
 luce libera piø elevata
Per contro l’utilizzo di un singolo battente ha come vantaggi
 la centralizzazione dei dispositivi meccanici e degli organi di comando
 la maggiore rigidezza nei confronti di carichi mobili elevati
 l’unicit del contrappeso e, quindi, del relativo alloggiamento
In generale la scelta della tipologia ad unico battente risulta vantaggiosa nel caso in cui la
luce da superare sia ridotta, i carichi notevoli e il traf co di tipo ferroviario.
Disposizione delle pile
Nella maggior parte dei casi sono richieste due pile per ogni estremit meccanizzata
per riprendere eventuali sollecitazioni  ettenti dovute all’azione del vento sulla struttura
aperta.
2.1.3 Sovrastrutture e problemi di realizzazione
La trattazione mira a mettere in luce tutte le differenze nella progettazione di un ponte
mobile rispetto ad uno  sso.
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2.1 Ponti levatoi
Equilibrio del sistema
Il fatto che il ponte sia mobile impone che in ogni momento la forza motrice sia in equi-
librio con le forze d’inerzia, d’attrito e dovute al vento, per cui i centri di gravit delle
diverse parti costituenti vanno posizionati in modo da minimizzare, per quanto possibile,
il momento richiesto.
Carichi mobili
La posizione del carico mobile e la variazione dell’azione durante il moto sono fonda-
mentali per la determinazione dei momenti agenti sul perno e sugli organi di movimento.
Carichi statici
Le differenze piø signi cative rispetto alle strutture  sse stanno nel fatto che il ponte
levatoio va progettato per poter rimanere in una qualsiasi posizione fra l’orizzontale e la
verticale e che per i carichi statici ha soltanto un punto di supporto, per quelli dinamici
due oppure tre e per i carichi da vento se ne aggiungono ulteriori due nella posizione
aperta. Le sezioni piø sensibili a questo tipo di carico sono quelle piø vicine al perno,
mentre l’effetto Ł tanto meno sensibile quanto piø il rapporto fra carichi mobili e statici Ł
elevato.
Carichi da vento
Almeno due sono le caratteristiche che differenziano i carichi da vento rispetto agli altri
nelle strutture mobili:
1. ci sono sempre almeno due punti di supporto, il perno e il pignone
2. i carichi da vento possono provocare stati di sollecitazioni di entrambi i segni su
ciascuno degli elementi costituenti la struttura
Progetto della pavimentazione
Nel progetto della parte carrabile va tenuto conto delle azioni presenti nel momento in
cui il ponte Ł sollevato, che vanno trasferite all’impalcato tramite opportuni accorgimenti.
Gli altri problemi connessi con il corretto collegamento e l’impermeabilizzazione della
struttura portante sono gli stessi dei ponti  ssi.
Contrappesi
Il dimensionamento deriva da un calcolo accurato dei pesi in gioco, attraverso cui si pu 
 ssare la posizione del baricentro dello stesso e, da qui, forma e dimensioni in funzione
delle necessit speci che del sito e della struttura. La distanza del centro di gravit dal
perno dovrebbe essere tale da creare un momento suf ciente a vincere almeno le forze
d’attrito dovute ai meccanismi (pari a circa il 15−20% del peso del ponte in movimento),
mentre il posizionamento verticale dovrebbe essere tale da garantire la stessa forza per
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Evoluzione e tipologia dei ponti mobili
mantenere sia aperto che chiuso il ponte. Nella fase di progetto vanno messe in conto
anche le variazioni di carico connesse con l’avvicendarsi delle stagioni.
Richieste progettuali speci che
Le prescrizioni per i ponti mobili differiscono da quelle per ponti  ssi essenzialmente
nella fase di movimentazione della struttura perchŁ si richiede, oltre alle veri che usuali,
 di considerare un incremento nelle azioni in corrispondenza del perno del 40% per
tener conto delle eventuali collisioni di mezzi
 di prescrivere per le pile un peso minimo pari a due volte il carico massimo dovuto
alla parte da sollevare
 di mettere in conto il vento proveniente da ogni direzione nel caso di ponte aperto
 di conteggiare le sollecitazioni dovute al blocco centrale nel caso di strutture a due
battenti
 di utilizzare degli smorzatori di tipo idraulico o pneumatico per impedire alla strut-
tura gli shock nei momenti di completa chiusura e apertura
 di ampli care i carichi statici di un 20% per tenere conto delle vibrazioni connesse
con le operazioni di apertura e chiusura
2.1.4 Fondazioni
Condizioni peculiari per la tipologia
Le differenze rispetto ai ponti  ssi sono notevoli a causa della variabilit dei carichi. Nel
caso in cui siano previste due pile, una anteriore ed una posteriore, lo spostamento del
carico ha il solo effetto di scaricare una pila a danno dell’altra, mentre nel caso in cui la
pila sia unica provoca oscillazione della struttura di appoggio, che si manifesta soltanto in
presenza di carichi mobili (per tipologie con centro di rotazione  ssa). I dati necessari al
progetto delle pile sono il peso e il baricentro, l’area della parte inferiore sulla base dei dati
relativi al terreno e i carichi totali massimi che vi gravano. Tutte le altre considerazioni
dimensionali sono frutto di valutazioni prevalentemente estetiche e relative agli interventi
di manutenzione.
Protezione delle pile
Gli accorgimenti atti a proteggere le pile non hanno ovviamente funzione strutturale, ma
servono soltanto ad evitare danni gli elementi di supporto nel caso di collisioni di natanti,
soprattutto nel caso di passaggi stretti. La disposizione degli elementi costituenti Ł tale
da garantire il rinvio del mezzo in collisione verso il centro del canale e da garantire la
pila nei confronti dell’urto diretto, senza per questo andare ad in uire sull’aspetto estetico
dell’insieme.
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2.2 Ponti a sollevamento verticale
2.2 Ponti a sollevamento verticale
Anceh questa tipologia ha un’origine abbastanza antica e, allo stesso modo dei ponti
levatoi, Ł stata abbandonata per molto tempo per poi tornare alla ribalta. Nelle  gure 2.5
e 2.5 vengono riportati alcuni esempi relativi alla tipologia in esame.
Figura 2.4: Lowry Centre Footbridge (2000), Manchester (UK), ponte pedonale in
acciaio, luce 92 m
Figura 2.5: Fairport Lift Bridge, Fairport (CAN), ponte stradale in acciaio
2.2.1 Vantaggi
Un confronto sulla base dei dati a disposizione per opere gi realizzate ha messo in luce
vantaggi quali
 il costo, del tutto paragonabile a quello delle altre tipologie con la stessa luce, con
incremento delle spese nel caso luce ridotta-sollevamento notevole rispetto al caso
grande luce-sollevamento ridotto
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Evoluzione e tipologia dei ponti mobili
 la semplicit di progettazione e di costruzione
 la rigidezza, paragonabile a quella delle altre tipologie mobili
 l’af dabilit del sistema
 la semplicit di movimentazione
 la durata del sollevamento, che, come per i ponti levatoi, Ł inferiore a quella dei
ponti girevoli (considerando sia il tempo di movimentazione della struttura che di
passaggio del mezzo)
 l’ingombro che costituisce per la via d’acqua, piø ridotto, e quindi anche meno
pericoloso, rispetto a quella dei ponti girevoli
 la possibilit di sollevamento anche solo parziale in funzione del tipo di mezzo che
richiede il transito
 l’economicit del sistema motore rispetto alle altre tipologie
 la lunghezza della campata mobile, che offre signi cativi vantaggi economici rispet-
to ad altre tipologie se Ł elevata
 l’interferenza con la via d’acqua durante il moto che risulta molto minore rispetto a
quella dei ponti girevoli
 le pile, posizionate solo ai lati della via d’acqua e quindi meno soggette al rischio
di erosione
 la possibilit di servire carreggiate anche molto ampie
 la possibilit di realizzare corsie supplementari adiacenti a quelle esistenti per tener
conto di incrementi signi cativi nei  ussi di traf co
 la protezione della correnti di traf co durante le operazioni di movimentazione
tramite opportuni sbarramenti all’ingresso
 la collisione della imbarcazioni, che provoca danni minori rispetto ad altre tipologie
mobili
 la possibilit di costruire un ponte mobile su piø campate e di utilizzarne solo una
2.2.2 Classi cazione
Si possono distinguere
 ponti con travata mobile e impalcato  sso, divisi in
 ponti con torri composte da quattro elementi collegati in entrambe le direzioni,
ancora suddivisibili in strutture con e senza elementi di collegamento fra le
torri
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2.2 Ponti a sollevamento verticale
 ponti con torri composte da quattro elementi collegati a due a due, con ele-
menti reticolari posti alle estremit 
 ponti con impalcato mobile con travata superiore mobile o  ssa, distinti in
 ponti in cui la trave inferiore raggiunge quella superiore che Ł  ssa
 ponti in cui la trave superiore si pu alzare
 ponti a tipologia mista levatoio-sollevamento verticale
2.2.3 Utilizzo delle diverse tipologie
La scelta fra le tipologie esposte in 2.2.2 si basa sulla luce da superare, sulla tipologia di
via servita e di traf co transitante e su considerazioni di tipo estetico.
2.2.4 Prescrizioni generali di progetto
Le differenze sostanziali per ponti a sollevamento verticale rispetto a quelli  ssi si possono
individuare
 nella trave reticolare della campata mobile, che Ł sostanzialmente la stessa nei due
casi, salvo la predisposizione di opportuni accorgimenti alle estremit in modo da
permetterne il movimento
 nelle torri, che per luci notevoli sono composte da quattro elementi, con scorrimen-
to dei contrappesi all’interno, mentre per luci piø modeste sono costituite da due
elementi soltanto e sono collegate all’estremit superiore per mantenere la distanza
e la verticalit , con le pulegge collocate in cima e i contrappesi che si muovono
all’esterno. Inoltre va prevista una curvatura tale da consentire la verticalit delle
torri solo sotto carichi statici
 nelle guide e nei blocchi di centramento: le guide vanno posizionate alle otto estre-
mit della travata mobile i modo da permettere il mantenimento della posizione
orizzontale della stessa. I blocchi di centramento invece vanno disposti alle quattro
estremit inferiori della travata in modo da mantenerla in posizione quando non Ł
in movimento
 nei contrappesi, realizzati in calcestruzzo, con un peso tale da risultare di un 5%
inferiore a quello da sollevare, con guide sulle facce interne in modo da scorrere
sulle corrispondenti posizionate sulle torri
 nei cavi e nelle catene, le seconde necessarie a riprendere la sollecitazione aggiun-
tiva che si crea a causa dell’eccentricit fra pulegge e impalcato
 nelle pulegge, con diametro pari ad almeno 60 volte quello dei cavi che vi scorrono,
con assi dimensionati a sforzo normale, taglio e momento
 negli smorzatori, tali da ridurre il contraccolpo dovuto ad accelerazione e frenatura
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Evoluzione e tipologia dei ponti mobili
 nel sistema di bloccaggio, che deve garantire il mantenimento della posizione della
travata abbassata per permettere il traf co
 nei sistemi di sbarramento, tali da impedire l’accesso dei mezzi al ponte quando sia
richiesto il suo sollevamento
 nei camminamenti e nelle corsie a sbalzo rispetto alla travatura principale, perchŁ
si generano delle sollecitazioni torcenti di cui si deve tener conto
 nell’alloggiamento dei macchinari, di solito predisposto all’estradosso della cam-
pata nel caso di strutture reticolari, oppure al di sotto del piano d’impalcato nel caso
di travata semplice
 negli indicatori, posizionati alla base delle torri e in grado di fornire ai naviganti
tutte le informazioni sul livello dell’acqua e l’altezza cui si trova il ponte
2.3 Ponti girevoli
Nelle  gure 2.6, 2.7 e 2.8 vengono riportati esempi recenti di ponti che fanno capo alla
tipologia in esame.
Figura 2.6: Pont Des Docks, Seine-maritime (F), ponte stradale, luce 49.10 m
2.3.1 Ponti girevoli con appoggio centrale
Considerazioni generali
Quando un ponte di questo tipo Ł aperto ciascuna delle mensole Ł sostenuta alle estremit 
e poggiante su un irrigidimento che si muove su un perno centrale. Per garantire la cor-
rettezza del movimento di rotazione viene prediposta una rotaia che risulta caricata solo
quando il ponte Ł sbilanciato per effetto del vento o di altre azioni.
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2.3 Ponti girevoli
Figura 2.7: Selby Swing Bridge, Selby (UK), ponte stradale in acciaio, luce 95 m
Figura 2.8: Ponte delle gru, Bergen (N), ponte pedonale in acciaio
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Evoluzione e tipologia dei ponti mobili
Condizioni di carico
In condizioni di ponte aperto il carico statico grava sul perno, mentre in caso contrario
sono le reazioni alle estremit a riprendere le sollecitazioni scaricando, parzialmente o
totalmente, l’appoggio centrale. Gli organi meccanici della struttura sono progettati in
modo tale che le reazioni siano sempre positive, anche quando viene caricata una sola
delle estremit , in modo da evitare le azioni di martellamento a quella opposta. Per tener
conto di tutte le possibilit che si possono presentare vanno considerati i carichi
 statici nel caso di ponte aperto e sostenuto dal perno centrale
 statici nel caso di ponte chiuso
 dinamici agenti su un solo braccio (ponte a mensola semplice)
 dinamici agenti su un solo braccio (ponte a travata continua)
 dinamici agenti su tutta la luce
2.3.2 Ponti girevoli con appoggio laterale
Considerazioni generali
In questo caso la struttura viene mossa tramite una trave circolare che ruota con la struttura
stessa. Alla travata vengono forniti otto punti di appoggio sulla trave circolare invece di
quattro in modo da distribuire meglio il carico. Rispetto al caso di appoggio centrale si
hanno sollecitazioni piø elevate per il taglio positivo, piø ridotte per quello negativo, con
livelli di stress per i diversi elementi che possono essere maggiori o minori.
2.4 Ponti ad immersione
La tipologia Ł piuttosto recente e pu riferirsi sia al caso in cui l’impalcato viene fatto
affondare di proposito, sia al caso in cui il ponte venga sommerso dalle maree. La rea-
lizzazione piø recente si ha in Grecia, ad Istmia e a Corinto ( gura 2.9), dove sono stati
realizzati due ponti mobili in grado di scomparire sotto la super cie del mare  no ad 8
metri per permettere il passaggio delle imbarcazioni. Ovviamente l’impatto rispetto al-
la tipologia a sollevamento verticale Ł signi cativamente minore, anche se sorgono altri
problemi dovuti al contatto fra parti meccaniche e acqua.
2.5 Ponti scorrevoli
E’ una tipologia che prevede l’arretramento dell’impalcato o di una sua parte, che scorre
su un parte  ssa, in modo tale che viene permessa la transitabilit , anche solo parziale,
della via d’acqua. La trattazione speci ca dei problemi connessi con la tipologia verran-
no trattati nel corso della presente tesi. Nelle  gure 2.10 e 2.11 sono riportate alcune
realizzazioni.
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2.5 Ponti scorrevoli
Figura 2.9: Ponte ad immersione, Corinto (GR), ponte stradale e pedonale in acciaio
Figura 2.10: Ponte scorrevole, Uppsala (SW), ponte stradale in acciaio
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