COMMITTENTE
Comune di Casalecchio di Reno (BO)
PRESTAZIONE
Progettazione globale
ANNO
2004
PROGETTISTA STRUTTURALE
Prof. Ing.
Massimo Majowiecki
ELEMENTI DIMENSIONALI
lunghezza 98 m
larghezza variabile da 2.50 m a 6.50 m
IMPORTO OPERA
€ 577.552,21
STATO DELL'ARTE
Realizzato
Passerella ciclo-pedonale
avente luce libera di 98 m. Sistema sospeso con funi portanti
e stabilizzanti a curvature contrapposte. L’impalcato è sostenuto
dai pendini in funi con travi sagomate a forma di “gondole”
in acciaio verniciato. La struttura di ancoraggio è formata
da un cavalletto ad “A” dell'altezza fuori terra
di circa 22 m di tubi in acciaio e tiranti a strallo in funi
spiroidali zincate e verniciate. Il corrimano ed i parapetti
sono realizzati con acciaio e funi inox.
TIPOLOGIA ARCHITETTONICO-STRUTTURALE DELLA PASSERELLA
Il progetto preliminare: la soluzione concettuale
Il progetto architettonico-strutturale ha tenuto in particolare
considerazione i vincoli funzionali, ambientali ed economici
imposti dalla Committenza.
In funzione di questi vincoli è stato redatto un progetto
preliminare, consistente essenzialmente in una analisi tipologica
comparativa.
Le tipologie strutturali esaminate sono state le seguenti:
- ad arco con impalcato sospeso da tiranti in fune
- ad impalcato sospeso con strallatura asimmetrica e pilone
verticale
- ad impalcato sospeso con strallatura asimmetrica e pilone
inclinato
- a tensostruttura a doppio effetto, presollecitata, con funi
a curvature contrapposte
I risultati della progettazione preliminare sono stati illustrati
mediante tecniche interattive grafiche, modellazione solida
3-D e fotosimulazioni di impatto ambientale.
Il progetto esecutivo
La soluzione strutturale, sviluppata in sede di progettazione
esecutiva, concettualmente riprende, in versione moderna, quella
esistente in Comune di Sasso Marconi, anch’essa sul fiume
Reno in prossimità del Palazzo de’ Rossi e consiste
essenzialmente in:
- un sistema principale portante di tipo sospeso in funi ad
alta resistenza
- un sistema di funi stabilizzanti a curvatura contrapposta
- due portali d’ancoraggio con fondazioni a gravità
Il sistema portante principale
Il sistema portante principale è costituito da due
funi portanti di 98 m di luce libera e 15 m di freccia . Ogni
fune portante è , di tipo spiroidale, con fili elementari
ad alta resistenza (sigma r> 1600 N/mm2), protette contro
la corrosione mediante zincatura di classe B (s> 300 gr/m2),
di diametro nominale Ø=60 mm.
Le funi portanti sono disposte secondo linee sghembe nello spazio
adottando una configurazione naturale di equilibrio dipendente,
dalla distribuzione dei carichi (trasmessi dall’impalcato
alle funi portanti tramite i pendini di collegamento)
e dalle condizioni di vincolo cardinali. Questa configurazione
è data principalmente dalla forma dell’impalcato,
di larghezza variabile secondo un andamento a doppia parabola,
tra i 2.50 m all’imposta ed i 6 m in mezzeria, che permette
di ottenere, con la struttura dell’impalcato stesso, la
funzione di controventamento orizzontale fuori dal piano verticale.
Le funi portanti confluiscono nel punto d’ancoraggio (in
sommita` delle colonne di sostegno) dove è stato studiato
un particolare costruttivo a cerniera-perno che permette di
collegare le funi portanti, le funi di strallo e le colonne
ad A permettendo, automaticamente, di ottenere la posizione
di equilibrio dei vari componenti in situazione di esercizio
facilitando, inoltre, le operazioni di montaggio.
I pendini di collegamento tra impalcato e funi portanti,
sono realizzati in funi spiroidali Ø= 16 mm – 19 mm,
zincate; essi sospendono l’impalcato ogni 2.50 m. collegandosi
a travi trasversali metalliche a luce variabile, a sezione chiusa,
in acciaio Fe 430 D e trasmettono gli sforzi alle funi portanti
mediante speciali morsetti ad attrito.
L’impalcato, della lunghezza complessiva fra i portali
di 98.00 m, è in legno di larice, opportunamente trattato,
in tavole aventi spessore 0.07 m, larghezza 0.20 m e lunghezza
5.00 m.
I listelli sono posizionati longitudinalmente al senso di percorrenza
della passerella, accostati l’un l’altro con una
fuga di 8 – 10 mm per consentire il passaggio dell’acqua
e le usuali dilatazioni del legno stesso.
Il sistema stabilizzante
Il sistema stabilizzante è costituito da funi a curvatura
contrapposta, del diametro nominale di 40 mm, dotate di uno
sforzo coattivo di pretensione di 500 KN, disposte in corrispondenza
del perimetro esterno dell’impalcato.
Le funi stabilizzanti permettono di ottenere un sistema verticale
a doppio effetto generando cosi un meccanismo strutturale di
risposta a tensostruttura a differenza della classica stabilizzazione
per gravità dei sistemi semplicemente sospesi.
Le funi stabilizzanti sono dotate di componenti di curvatura
nei piani verticale ed orizzontale in modo da ottenere una risposta
efficace contro le azioni dei carichi gravitazionali e le azioni
di lift (sollevamento) e drag (trascinamento) indotte dal vento.
Le funi stabilizzanti si ancorano su una fondazione in c.a.
I cavalletti d’ancoraggio
Il sistema tensostrutturale formato dalle funi portanti e stabilizzanti
genera, alle imposte ,sforzi di trazione, con componenti orizzontali
e verticali, che devono essere equilibrate e riportate a terra
tramite un sistema d’ancoraggio. Nel presente progetto,
si adotta un sistema di ancoraggio formato da cavaletti costituiti
da due puntoni configurati ad “A” e da una strallatura
costituita da quattro funi di strallo di 40 mm. Di diametro,
disposte sul piano verticale longitudinale.
I puntoni, dell’altezza fuori terra di ca. 22,00 m, sono
realizzati con profili tubolari in acciaio Fe 510 D a sezione
circolare di diametro 711,2 mm e di spessore 12 mm, incernierati
alla base.
Le fondazioni
Gli sforzi delle colonne sono trasmessi alle fondazioni in c.a.
In funzione delle caratteristiche geotecniche del luogo e` stato
possibile adottare soluzioni fondazionali di tipo diretto.
Gli sforzi degli stralli sono equilibrati da fondazioni funzionanti
a gravità, tipiche dei ponti strallati e sospesi, posizionate
a ca. 22-23 m dai puntoni di cui sopra, dove l’equilibrio
delle forze si ottiene: in verticale mediante il peso della
fondazione stessa e in orizzontale mediante il contributo combinato
dell’attrito e di una percentuale della spinta passiva.
La fondazione delle colonne può essere paragonata ad
un muro di sostegno caricato verticalmente dalle colonne e orizzontalmente
dalle funi stabilizzanti.
Osservazioni sulla risposta vibrazionale dellle passerelle pedonali
Le passerelle pedonali in generale presentano un basso rapporto
tra carichi permanenti e carichi accidentali e, allo stesso
tempo, notevoli luci libere. In queste condizioni, i sistemi
e le tipologie strutturali normalmente impiegati per i ponti
pedonali, hanno una risposta dinamica caratterizzata da
frequenze naturali di vibrazione molto vicine alle frequenze
di sensibilità umana (Vibration Upgrading of Gimnasia,
Dance Halls and Footbridges- Structural Engineering International
2/92; Dynamic Behaviour of Footbridges- G.P. Tilly, R. Eyre).
Dalla letteratura tecnica viene consigliato di evitare i range
di frequenze compresi tra 1.6<->2.4 Hz e tra 3.5<->4.5Hz.
L’aspetto prestazionale , a livello di “human comfort”,
viene considerato dall’Eurocodice 3 Design of
Steel Structures- Part2: Steel Bridges quale stato limite di
servizio. L’analisi dinamica, raccomandata dall’Eurocodice,
è stata implementata e verificata in modo da contenere
l’accelerazione indotta dal carico dinamico di riferimento
entro valori ammissibili.
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