Alla base di un buon progetto vi è sempre la scienza e la tecnica delle costruzioni con una preponderante importanza nel saper impiegare il materiale giusto al posto giusto, riuscendone così a sfruttare al massimo quelle che sono le migliori prestazioni dello stesso. Bisogna distinguere due tipologie di ponti strallati: schema ad arpa e schema a ventaglio (schema più idoneo per la realizzazione di grandi luci).

Ponte Russky Island Bridge in Russia

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Quali sono le differenze?

A differenza di un ponte sospeso, i cavi che in questo caso vengono chiamati stralli, partono dall’impalcato e convergono tutti verso un pilone. La distinzione fra un ponte ad arpa e uno a ventaglio, stà nella giacitura dei cavi. Nei primi essi risultano paralleli (proprio come le corde di un’arpa) mentre nei secondi la giacitura varia a seconda dello strallo in quanto convergono tutti in un unico punto o zona del pilone.

Viadotto di Millau in Francia (Ponte strallato a ventaglio)

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Particolare della giacitura stralli del Viadotto di Millau in Francia (Ponte strallato a ventaglio)

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Iroise Bridge in Francia (Ponte strallato ad arpa)

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Lo studio delle azioni

Lo studio delle azioni, negli stralli, nell’impalcato e nei piloni, può avvenire in maniera preliminare tramite una schematizzazione a travatura reticolare con o senza ormeggi di riva del sistema strutturale cavi-impalcato (come immagine seguente).

Estratto dal corso di instabilità del Politecnico di Torino

A tali configurazioni strutturali si applicano quelli che sono gli schemi convenzionali di carico sui ponti (da normative) e si ricavano le sollecitazioni negli stralli e nell’impalcato a seconda delle diverse combinazioni di carico. Infatti bisogna considerare che lo spostamento di ogni singolo punto dell’impalcato, viene influenzato dalla coazione di tutti gli altri stralli connessi allo stesso.

Si parlerà di “instabilità del cavo” quando esso risulterà non in trazione e dunque in una condizione di assenza di sforzo assiale.

Estratto dal corso di instabilità del Politecnico di Torino

Risulta questa una condizione di carico importante per lo studio delle sollecitazioni nei cavi in quanto considera particolari casi di concentrazione degli sforzi in solo alcuni di essi.

Bisogna tenere presente che i cavi o stralli utilizzati in queste grandi opere sono lunghi spesso anche oltre i 100 m (il cavo più lungo del mondo ha infatti una lunghezza di ben 579,83 m, record appartenente al ponte russo Russki Island Bridge.

Ciò comporta uno studio particolare del modulo di elasticità dell’acciaio, in quanto esso (per grandi luci) è funzione sia della lunghezza che della tensione a cui viene sottoposto. In questo caso si parlerà di modulo d’elasticità virtuale del cavo. Tale variazione del modulo viene definito: EFFETTO DISCHINGER. Dal grafico successivo si può vedere come il modulo virtuale risente delle variabili della lunghezza e della tensione.

 

Variazione modulo elastico nell’acciaio
Formula dell’effetto Dischinger

Le strutture come quelle dei ponti strallati, risultano per la loro natura molto snelle e dunque soggette a fenomeni di instabilità flesso torsionale dinamici proprio come nei ponti sospesi (Flutter instability).

Come viene trasferito il carico verticale ai piloni

Una peculiarità dei ponti a strallo è che il carico verticale viene trasferito al pilone simultaneamente sia dai cavi che dall’impalcato stesso. Infatti l’azione verticale si trasforma in azione assiale di compressione dell’impalcato che diventa via via sempre maggiore avvicinandosi alle pile.

Estratto dal corso di instabilità del Politecnico di Torino
Estratto dal corso di instabilità del Politecnico di Torino

Come è possibile notare dalle immagini lo sforzo normale ha un andamento diverso a seconda della tipologia del ponte considerato. In particolare nei ponti a ventaglio la distribuzione risulta più parabolica grazie alla differente inclinazione di ogni cavo. Tale differenza ei ponti a ventaglio fa sì che lo sforzo assiale nell’impalcato sia inferiore rispetto a uno di tipologia ad arpa. E dunque riducendo lo sforzo di compressione nell’impalcato è possibile infatti coprire luci più estese perché si riducono fenomeni di instabilità e di raggiungimento di tensioni critiche di rottura nel materiale.

 

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