PROGETTO DI UNA PASSERELLA PEDONALE IN LEGNO SUL FIUME ARNO

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2 TESI DI LAUREA TRIENNALE DI INGEGNERIA CIVILE A.A EMANUELE MENCI PROGETTO DI UNA PASSERELLA PEDONALE IN LEGNO SUL FIUME ARNO Di seguito vengono riportate le fasi che mi hanno portato dalla proposta di risoluzione di un problema reale, fattami dall amministrazione provinciale di Arezzo, alla progettazione di una passerella pedonale sul fiume Arno. Ci troviamo a Terranuova Bracciolini sulla sezione di fiume all altezza della S.P. 59, la questione risale invece a qualche anno fa quando sono stati effettuati interventi di consolidamento strutturale e di allargamento carreggiata sul ponte esistente, il quale è un ponte ad archi in muratura lungo 149 m appoggiato a terra in 6 punti, quattro dei quali, quelli interni sul letto del fiume sono pile costituite da blocchi di pietra. Localizzazione Ponte esistente vista nord Tali interventi hanno portato all eliminazione del marciapiede quindi alla mancanza di un adeguato passaggio pedonale. Siamo passati quindi dalla situazione illustrata nella prima sezione a quella ristrutturata della seconda. Sezione antecedente Sezione ristrutturata

3 Ponte esistente vista carreggiata Data quindi la situazione attuale si è ipotizzata la costruzione di un nuovo passaggio pedonale da affiancare alla via di comunicazione esistente. Ho iniziato effettuando un rilievo del ponte esistente, acquisendo quindi una documentazione fotografica e effettuando rilevazioni metriche, constatando una struttura lunga149 m e larga 8, la quale sorregge la strada a 13 m sul livello del letto del fiume con cinque archi in muratura che poggiano su pile in pietra, le quali potrebbero essere utilizzate come appoggi per la passerella. La luce maggiore è quella corrispondente all arco centrale pari a 48 m. Documentazione fotografica

4 Rilievo estratto da elaborato A questo punto ho valutato le varie tipologie costruttive per la nuova realizzazione per individuare quella che risponda meglio alle mie esigenze, considerando l ambiente circostante, quindi sia il fatto che l opera si inserisce in un contesto paesaggistico, sia che verrà affiancata ad un ponte esistente il quale presenta dei forti caratteri distintivi. Ho inizialmente distinto tra una struttura collegata al ponte esistente e una indipendente da esso. Come prima ipotesi ho considerato la costruzione di una struttura in cemento armato incastrata direttamente al ponte. Se da un lato questa soluzione è in continuità con l opera esistente, ed è di minimo impatto visivo, dall altra comporterebbe ulteriori interventi sul ponte da poco ristrutturato, con probabili modifiche strutturali necessarie per supportare lo sbalzo del passaggio pedonale. Proprio per questo motivo ho deciso di escludere questa tipologia dalle possibili scelte. A questo punto ho considerato la soluzione di struttura indipendente dal ponte ma prima di scegliere la tipologia ho voluto scegliere il materiale.

5 Guardando al contesto paesaggistico e alle caratteristiche cromatiche e materiche del mattone utilizzato nel ponte, ho scelto il legno, in particolare abete rosso, utilizzato in elementi in lamellare. Scegliere il legno significa influire sulla scelta della tipologia costruttiva in quanto oltre a dotare la struttura delle consuete caratteristiche di resistenza, devo, più che per altri materiali convogliare l attenzione sulla durabilità, il che si traduce nel proteggere il legno da un contatto prolungato nel tempo con l umidità ovvero dalle precipitazioni. Questo per non incorrere in conseguenze quali la marcescenza del materiale che può portare anche nel giro di qualche anno al collasso della struttura. Ho pensato quindi ad una tensostruttura con luce pari a quella del ponte che se da un lato può coprire tutta la larghezza del letto del fiume con una sola campata, dall altro presenta dimensioni e forma che poco si armonizzano con quelle del ponte esistente. Inoltre rischia di rimanere insoluto il problema della durabilità che in questo caso sarebbe affidato solo ad un rivestimento del legno strutturale. Schizzi preliminari Ponte torrente Tesa Un altra tipologia è quella della struttura reticolare la quale risulta facilmente proteggibile con una copertura e può sfruttare le pile del ponte come appoggio in modo da ridurre la luce libera e quindi le dimensioni degli elementi. Schizzi preliminari Ponte Agordo

6 L ultima tipologia analizzata è quella di struttura ad arco la quale si armonizzerebbe bene con le forme del ponte andando a riprenderne l andamento. Per non sovrastarlo in altezza però, l arco dovrebbe presentare un ribassamento tale che in prima analisi risulta di difficile approccio la risoluzione del problema di resistenza e stabilità. Schizzi preliminari Ponte Val Funes Ho preso in particolare considerazione queste ultime due tipologie analizzandone pregi e difetti, unitamente alla necessità di dotare l opera di una copertura che ne garantisca la durabilità, ho deciso pertanto di unirle, in modo da dare all arco, se pur ribassato la stabilità e resistenza di cui necessita e di avere una struttura portante facilmente proteggibile con una copertura. Ho così una struttura reticolare spaziale con un corrente superiore rettilineo e due correnti inferiori a curvatura costante, diagonali e montanti sono disposti secondo lo schema Warren. Questa struttura sorreggerà l impalcato che poi sarà la passerella vera e propria. Verrà poi inserita una controventatura in grado di conferire al sistema un comportamento scatolare. Così conformata ho una struttura lunga 47 m, larga 4m e alta 7m. Schizzi preliminari Unifilare 3D

7 Sfruttando gli appoggi di estremità e le due pile centrali esistenti posso coprire l intera lunghezza del ponte realizzando 3 strutture come quella appena descritta, distanti 1,5m l una dall altra. Operando in maniera modulare ho un notevole risparmio per quanto riguarda la diversità degli elementi utilizzati, sia lignei che metallici. Dallo schema unifilare prima, e dal prospetto poi, presi dagli elaborati si vede meglio come la nuova realizzazione si inserisce nel contesto del ponte esistente. Riguardo alla normativa ho seguito il D.M. 16/1/96 per quanto riguarda il computo di carichi e sovraccarichi quindi le azioni presenti sulla struttura. Per la progettazione e la verifica degli elementi metallici ho utilizzato il D.M. 9/1/96 il quale rimanda direttamente alle istruzioni tecniche CNR Per quanto riguarda la progettazione e la verifica degli elementi lignei, non essendo ancora presente in Italia una normativa esaustiva in merito, ho utilizzato le istruzioni tecniche CNR- DT la quale è una normativa sperimentale che potrebbe essere individuata come cogente tra qualche anno. La verifica viene eseguita agli stati limite. Seguendo le indicazioni di questi documenti ho individuato le azioni permanenti di pesi propri dopo un predimensionamento degli elementi, e quelle accidentali di vento, neve e folla, ho calcolato le sollecitazioni sulla struttura utilizzando il programma di calcolo SAP e sono passato al dimensionamento vero e proprio.

8 Cominciando dall impalcato, questo dovrà sorreggere sia carichi verticali dovuti a pesi propri e folla, sia carichi orizzontali dovuti al vento. Dispongo due travi in legno lamellare GL24c di sezione 150mmx150, appoggiate ogni 2,35m le quali sorreggono il tavolato di calpestio. Gli appoggi sono costituiti da tiranti in acciaio in tondino Φ16 collegati alla struttura principale sovrastante. Disponendo inoltre montanti di lamellare 100mmx100 e diagonali in tondino Φ16 in acciaio Fe360, costituisco una struttura reticolare in grado di supportare l azione laterale del vento. Solo nella sezione 3 ho un montante 200mmx200 che taglia le travi principali. La sezione maggiorata è dovuta al fatto che qui il montante funge sia da sostegno per l impalcato che da elemento controventante per la struttura reticolare principale. Collegato alle travi dispongo un tavolato strutturale spesso 50 mm e uno strato a usura di 25 mm che insieme costituiscono il piano di calpestio.

9 Nell elaborato sono individuati i vari elementi con le relative sezioni e lunghezze. La struttura reticolare principale deve sia supportare i carichi verticali di pesi propri, neve e impalcato, sia quelli orizzontali del vento. Dapprima ho dimensionato gli arcarecci della copertura, i quali si appoggiano direttamente ai correnti della struttura reticolare principale e devono sorreggere la copertura in vetro e le azioni presenti su di essa. Ho utilizzato elementi in lamellare costituiti da legno GL24c di sezione 100mm x 200. La struttura reticolare è invece costituita da elementi in lamellare GL32c. Il corrente superiore ha sezione 240mm x 400 ma nei 8 campi interni, dove gli sforzi sono maggiori, viene rinforzato incollandogli ai lati due elementi 60mm x 400 giungendo ad una sezione complessiva di 360mm x 400. I due correnti inferiori invece hanno sezioni 240mm x 440 e hanno raggio di curvatura costante pari a 54,75 m, anch essi rinforzati con elementi 60 x 440 nei 6 campi esterni. Diagonali e montanti hanno sezioni che vanno da 100 x 100, a 300 x 200m. La controventatura è invece costituita da elementi con sezione dai 100 x 150 fino ai 200 x 200 del campo 3 dove l elemento controventante funge anche da appoggio per l impalcato.

10 Anche qui nell elaborato ho individuato gli elementi con le loro caratteristiche.

11 A questo punto sono sceso nei particolari, progettando i nodi tipo, sia della struttura reticolare sia dell impalcato. Nell impalcato abbiamo 4 tipologie differenti di nodo. Mentre nella reticolare tutti i nodi hanno geometrie diverse, per tutti però ho potuto ricondurmi a 8 diverse tipologie che ho progettato e rappresentato negli elaborati come questo raffigurato. A seconda del nodo ho utilizzato spinotti, bulloni o viti hbs, mediante i quali ho potuto collegare piastre metalliche ed elementi lignei. Infatti a causa degli sforzi elevati, dei tanti elementi che confluiscono in ogni nodo, e del fatto che a seconda delle combinazioni di carico un elemento può essere sottoposto alternativamente a trazione o compressione non ho realizzato nodi in cui le aste si trasmettono sforzi per solo contatto, ma appunto mi sono affidato a piastre metalliche. Qui per esempio ho un nodo della struttura reticolare in cui confluiscono corrente montanti e diagonali, la piastra principale è collegata al corrente con bulloni M12 disposti su 3 file, a questa vengono poi saldate le piastre che collegano montanti e diagonali. Gli elementi si connettono alle piastre mediante spinotti in acciaio come si vede qui nell esploso. La larghezza della piastra principale è vincolata alla lunghezza di saldatura necessaria a trasmettere lo sforzo.

12 Per gli altri nodi ho utilizzato modalità chiaramente differenti. Infine ho realizzato un modello 3d della passerella mettendo in evidenza alcune viste che la inseriscono nell ambiente. A differenza degli altri elaborati questo è rivolto anche ai non tecnici, e rende sicuramente meglio l idea su quello che sarà l impatto reale dell opera. vaiseguro@virgilio.it