Nuovo ponte ad arco a via inferiore in acciaio e c.a.p. sul fiume Bisenzio

Il nuovo ponte è caratterizzato da una ricerca estetica che si vuole caratterizzare per leggerezza strutturale e funzionalità

La costruzione della cassa di espansione dei Renai nel comune di Signa (FI) presenta tutta una serie di complesse opere d’arte tra cui si distingue il nuovo ponte sul fiume Bisenzio che va a sostituire il vecchio, non più adeguato sia alle previsioni idrauliche del corso d’acqua sia alla sicurezza strutturale richiesta dalle nuove normative.

La vecchia struttura in c.a. con due pile in alveo non è più compatibile sia per la quota del suo intradosso sia per la presenza delle pile in alveo.

A fianco di tutti i requisiti di carattere tecnico- funzionale, il nuovo attraversamento riveste anche un importante ruolo nel collegamento ciclo-pedonale del centro di Signa con l’area dei Renai che rappresenta un vero e proprio polmone verde attrezzato fruibile dall’intera cittadinanza e non solo.

Per questa serie di motivi il nuovo ponte è caratterizzato da una sede propria di tipo ciclo-pedonale di ampia larghezza e da una ricerca estetica volta ad ottenere un corretto inserimento ambientale per leggerezza strutturale e funzionalità. A seguito di una valutazione comparata tra varie tipologie strutturali in acciaio, calcestruzzo e miste, la scelta è ricaduta su una struttura composta arco-trave a via inferiore che rappresenta certamente una soluzione d’interesse dal punto di vista statico unitamente ad un buon risultato estetico in termini di leggerezza e di inserimento ambientale.

Il progetto nei dettagli

Il nuovo ponte dei Renai a Signa (FI) è un ponte ad arco a via inferiore con impalcato in c.a.p. e arco in acciaio. La luce tra gli appoggi è pari a 77,53 metri con una saetta di circa 13,95 metri a cui corrisponde un ribassamento (f/L) di circa 1/5,55 che rappresenta un parametro di notevole snellezza.
La sezione trasversale prevede una parte stradale centrale della larghezza di 7,00 metri, corrispondente ad una strada di categoria “E” organizzata con due corsie da 3,00 metri di larghezza e banchine di 0,50 m. la parte stradale, protetta da due paramenti conformati a barriera new jersey, è affiancata sui due lati da piste ciclo pedonali della larghezza netta di 2,50 metri caratterizzate dalla vista verso il corso d’acqua e dall’assoluta protezione dal traffico veicolare.

L’impalcato è costituito da una piastra in calcestruzzo dello spessore medio di circa 40 cm per una larghezza di 14,60 m con due nervature in estradosso delle dimensioni di circa 1,00x1,30. Sopra le due nervature sono impostati gli archi gemelli in acciaio.

Ciascun arco ha una direttrice parabolica in aderenza con la natura del carico permanente di tipo uniforme. La sezione dell’arco, costante per l’intera lunghezza a meno delle parti vicine al contatto con la struttura in calcestruzzo, è del tipo rettangolare (1000x600) con piattabande verticali di elevato spessore (60 mm) e altezza limitata (600 mm) e parti orizzontali di spessore modesto (20 mm) ma di larghezza non trascurabile (1000 mm).

Questa particolare disposizione del materiale consente di avere una inerzia nel piano verticale sostanzialmente trascurabile, in aderenza allo schema Langer, e un raggio d’inerzia trasversale sufficiente a contrastare fenomeni di instabilità fuori piano che rappresentano certamente i principali punti di attenzione per la verifica della sicurezza di strutture di questo tipo.

La snellezza dell’arco, in termini di rapporto freccia/luce, unita alla sua buona inerzia trasversale, ha consentito di mantenere i due archi liberi, senza alcuna trave irrigidente, affidando l’azione di stabilizzazione al sistema di sospensione sufficientemente diffuso e dotato di ottima rigidezza estensionale (fig.1).

La pendinatura di cortina è ottenuta con funi spiroidali chiuse del diametro di 56 mm poste ad un interasse di 5,00 metri per l’intero sviluppo dell’arco.
L’impalcato, come già esposto, è del tipo in calcestruzzo precompresso con una sezione a piastra irrigidita. La disposizione delle nervature in estradosso consente di limitare al minimo l’altezza d’impalcato visto che le nervature vanno ad occupare la stessa altezza destinata al corrimano o alle barriere stradali.

In pratica, con questa particolare scelta di sezione, si ottiene il minore spazio tra l’intradosso dell’impalcato e la superficie di utilizzo del ponte, sia stradale che pedonale e si limita al minimo la quota di imposta degli appoggi della struttura con evidenti vantaggi in termini di raccordi stradali per volumi di materie e pendenze di tracciato.

La particolare caratteristica dell’inviluppo delle sollecitazioni flettenti per le strutture ad arco sottile e trave irrigidente indica come ottimale la precompressione baricentrica che viene qui ottenuta disponendo i cavi alle due estremità della sezione e sulle nervature in modo da garantire la coincidenza tra baricentro delle armature e baricentro della sezione in
c.a. (Fig.2).

L’impalcato è precompresso da una batteria di 24 cavi da 15 trefoli disposti nella soletta e 8 cavi da 27 trefoli disposti nelle due nervature. La corrispondente compressione viene ridotta dalla trazione di equilibrio alla spinta dell’arco e mantiene comunque il calcestruzzo in assenza di trazioni per tutte le condizioni di esercizio.

La connessione tra i pendini e la struttura in calcestruzzo è ottenuta per mezzo di piastre metalliche inserite nelle nervature, con trasferimento del carico affidato a connettori a piolo tipici delle strutture composte.

L’armatura lenta è caratterizzata da un’orditura trasversale importante, destinata a sostenere i carichi dell’impalcato per trasferirli alle due nervature principali che si trovano sui due piani por- tanti della struttura. Il sistema così organizzato è perfettamente efficiente e ha permesso il raggiungimento di una notevole leggerezza ed armonia tra le varie parti: arco, impalcato, elementi secondari.
Dal punto di vista dei vincoli la struttura è esternamente isostatica, senza particolari necessità per le sottostrutture che sono state semplificate in una serie di pali di grande diametro (150 cm) per una lunghezza di circa 20 metri. Il ponte è stato equipaggiato con quattro isolatori in modo da garantire la piena efficienza della struttura anche in caso di evento sismico.

La realizzazione

La costruzione di una struttura da ponte in c.a.p. pone sempre il tema della modalità costruttiva. Questo aspetto riveste particolare attenzione per i ponti in sistema combinato arco-trave per i quali, ciascun componente, sia arco che trave, preso a se stante, non è capace di sorreggere grandi carichi oltre il proprio. Per queste tipologie si può ricorrere a costruzioni fuori opera e successivo lancio nella sua posizione finale. In alternativa a prefabbricazioni fuori opera e assemblaggio successivo.

La strada maestra resta comunque quella del getto in opera su banchinaggio che, anche alla luce delle recenti innovazioni, rappresenta una modalità di facile esecuzione e di limitato costo.
La struttura nel suo complesso è stata realizzata dall’impresa T.M.G. di Berbenno di Valtellina, Sondrio; la precompressione è stata ottenuta con il sistema DYWIDAG; la carpenteria metallica è stata realizzata dalla C.M.M. f.lli Rizzi srl di Vezza d’Oglio, Brescia e i cavi di sospensione sono stati forniti in opera da Redaelli-Tecna Spa (MI).
Dopo le fondazioni è stato montato il banchinaggio nella sua forma leggermente arcuata e successivamente posizionate le armature ordinarie B450 e i condotti dei cavi di precompressione.

Il getto dell’impalcato è stato organizzato in due fasi: nella prima è stata gettata la soletta inferiore e nella seconda le due nervature suddividendole in tratti da 15 metri circa e utilizzando delle casserature in polistirolo rivestito per dare la forma del New Jersey interno. Al completamento dei getti è seguita la precompressione dell’impalcato con tiro bilanciato sulla mezzeria del ponte. Il montaggio della struttura metallica dell’arco è avvenuto per mezzo di pile provvisorie disposte sull’impalcato in modo da evi- tare qualsiasi modifica geometrica del tracciato pri- ma della pretensione dei pendini.

Il passo finale è stato l’attivazione della cortina di funi spiroidali ottenuta con la pretensione delle funi ai valori di carico permanente presente all’atto del tiro, in pratica la quasi totalità ad eccezione del carico della pavimentazione e dei parapetti.

Particolare attenzione è stata posta alla successione di tiro dei pendini in quanto la ridotta rigidezza flessionale dell’arco nel suo piano non ha consentito di procedere per passi con pretensioni parziali. In pratica il tiro dei cavi è avvenuto per una intera sospensione, con la successione 50% in destra, 100% in sinistra e ripresa finale 100% in destra, agendo simultaneamente sui dodici pendini di ciascun piano di sospensione. Così facendo la geometria dei due archi non ha subito alcuna modifica e il sistema è stato completato nella configurazione di progetto.
La costruzione è avvenuta senza particolari difficoltà e al momento della pretensione di cortina, l’impalcato si è svincolato dal banchinaggio attivando gli appoggi definitivi sulle due spalle in perfetta aderenza con le previsioni progettuali.