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Madagascar: Nuove tecnologie per i Ponti

Il ponte sospeso di Kamoro in Madagascar

Soluzioni tecniche e strutturali per ponti sospesi di luce medio-piccola

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L’Agenzia delle Strade del Madagascar dispone di un finanziamento Banca Mondiale per la riabilitazione di alcuni ponti strategici lungo la Strada Statale 4 (RN4). 

La RN4 collega la provincia e la città di Mahajanga nel Nord-Ovest del Paese con la Capitale Antananarivo.

Procedendo in direzione di Antananarivo, pochi chilometri dopo aver ricevuto il traffico proveniente dalla RN6, che scende da Nord, vi sono due grandi opere.

Dopo circa 5 km, si trova il ponte sospeso di Kamoro, quindi, dopo altri 65 km, vi è il grande viadotto a travi reticolari a via inferiore che attraversa le rapide rocciose del fiume di Betsiboka, in un paesaggio spettacolare. Entrambe le strutture hanno la maggioranza dei pannelli carrabili della lastra Arnodin gravemente danneggiati.

Oggi su questi ponti transitano convogli di peso superiore alle 50 t, incluse le grandi cisterne che riforniscono la capitale e molti altri mezzi pesanti le cui ruote hanno letteralmente sfondato le lastra Arnodin caratterizzate da un piatto superiore di soli 4-5 mm.

Il ponte sospeso di Kamoro è stato realizzato nel 1930 dai Francesi secondo uno schema a quel tempo molto utilizzato su luci che oggi consideriamo medio-piccole (100-250 m). Il Kamoro è uno dei più grandi e strutturalmente avanzato con i suoi 207 m di luce centrale e una campata laterale, anch’essa sospesa, di 60 m. 

Chi scrive ha potuto eseguire la riabilitazione di due ponti similari, realizzati sempre dai Francesi in Algeria all’inizio del secolo scorso, il ponte di Sidi M’ Cid a Costantine nel 1997 e quello di Chihani nella cittadina di Tarf nel 2005. Questi ponti hanno tutti un impalcato con due travi parapetto supportate ogni 1-1.5 m da un pendino e un trasverso. La larghezza dell’impalcato è tipicamente di 4 m circa e, comunque, mai superiore ai 5 m.

La struttura del ponte di Kamoro, a meno della lastra Arnodin, versa in uno stato di conservazione piuttosto buono considerata l’età (85 anni). La carpenteria metallica dell’impalcato, le travi reticolari parapetto e i trasversi, necessitano solo di pulizia, eliminazione della ruggine superficiale e riverniciatura. Lo stesso vale per le bellissime torri articolate con cerniera alla base. Meno buona è la situazione dei cavi, soprattutto in mezzeria della campata centrale dove l’acqua che percola lungo i cavi ristagna con ossidi e altri detriti.

Considerato però che il sistema di sospensione è fortemente sovradimensionato, è possibile mantenerlo in opera arrestando o comunque rallentando la corrosione in atto.

Le ispezioni condotte hanno mostrato che tutti i 12 cavi di ciascuna fune non hanno fili spezzati in superficie e, quindi, nonostante una riduzione di sezione resistente dovuta alla corrosione, possono disporre ancora di almeno il 60% della resistenza originale, la quale è stata appurata prelevando alcuni campioni da un filo spezzato per cause esterne in prossimità degli ancoraggi. Esso presentava un’ossidazione praticamente inesistente e una resistenza ultima di ben 1.300 MPa. A conti fatti il sistema di sospensione attuale dispone di un fattore di sicurezza a rottura superiore a 2.5, più che sufficiente considerato che, grazie alla lunghezza del ponte, la variazione di tensione nelle funi dovuta al passaggio di mezzi pesanti è modesta. Anche i pendini si trovano in uno stato di conservazione generalmente accettabile. Sono elementi che in esercizio portano al massimo 5 t e che hanno una resistenza ultima pari ad almeno 30 t. Ne è stato testato in laboratorio uno fino a 15 t ottenendo una risposta elastica lineare.

Il progetto degli interventi di potenziamento dell’attraversamento

Sulla base del Progetto Preliminare il Cliente ha deciso di sviluppare due soluzioni. La prima prevede la costruzione di un nuovo ponte sospeso in adiacenza all’esistente e la riabilitazione di questo per adibirlo ad un traffico pedonale/leggero. Come alternativa, nel caso di budget insufficiente, si prevede la riabilitazione integrale dell’esistente compresa la sostituzione del sistema di sospensione. Tale soluzione permette di non dover intervenire sul ponte per i prossimi 50 anni, salvo l’ordinaria manutenzione della carpenteria metallica.

Il problema di questa scelta è che, nonostante sia definitiva per il ponte, non lo è per la viabilità malgascia. Infatti il traffico della RN4 renderà l’attuale sezione del ponte rapidamente insufficiente. Un attraversamento lungo 300 m sul quale sia necessario transitare a senso unico alternato, senza possibilità di manovra nel caso di avaria, ha una capacità di deflusso bassissima. La RN4 ha invece una sezione di larghezza pari a circa 7 m e insieme alla RN6 è l’asse principale Nord-Sud di un paese in forte sviluppo demografico. Se si aggiunge che sono stati trovati importanti giacimenti d’idrocarburi nel canale del Mozambico, che probabilmente agiranno da volano e da acceleratore per tutto il sistema economico dell’isola, si capisce la drammaticità di una situazione che da un lato necessita di importanti interventi di potenziamento infrastrutturale e dall’altro manca di risorse adeguate.

Ponti sospesi a basso costo

Nel proporre un nuovo attraversamento, che è opportuno realizzare in adiacenza all’esistente, si è ritenuto quella del ponte sospeso la scelta migliore. 

Una soluzione a travata è sembrata subito impraticabile. Considerato che il ponte di Kamoro è l’opera di ingegneria ed architettura più importante del Paese, è evidente l’inappropriatezza di metterlo in ombra ad una travata di luci medio-piccole, controindicata anche per la presenza di fondazioni in alveo.

Una trave di grande luce non è realizzabile in quanto non ci sono le condizioni economiche per portare in loco l’attrezzatura necessaria al suo varo; inoltre, striderebbe accanto a un impalcato alto circa 2 m.

Per quanto riguarda una soluzione strallata si deve considerare che anch’essa richiede dei mezzi di cantiere importanti per la realizzazione dell’impalcato, sia esso in acciaio o in calcestruzzo. Nel caso in cui tali mezzi fossero disponibili, allora lo schema strallato potrebbe essere preferibile, in quanto presenta alcune semplificazioni vantaggiose rispetto a quello sospeso. Diversamente, la sola soluzione percorribile è quella di un ponte sospeso che può effettivamente essere messo in opera con mezzi molto ridotti, anche in considerazione che il Kamoro durante la stagione secca si guada a piedi.

Le scelte determinanti per poter realizzare un ponte sospeso di piccola luce con costo contenuto sono a nostro avviso le seguenti:

  1. le torri devono essere realizzate in calcestruzzo con sezione piena allungata. Ipotizzando per i cavi di sospensione un rapporto luce/freccia di circa dieci si ottengono torri alte meno di 25 m sopra il piano impalcato con un rapporto resistenza/rigidezza appropriato. Due trasversi possono sono sufficienti, l’ultimo a quota selle, e possono essere realizzati anche in acciaio;
  2. si deve evitare l’uso di selle metalliche, possono bastare dei coppi metallici annegati nel calcestruzzo delle torri. Le selle sono quindi ricavabili dall’opportuna sagomatura del capitello in calcestruzzo in testa alle torri;
  3. le funi di sospensione devono essere costituite da più cavi piccoli disposti parallelamente, in modo che ciascun cavo possa essere sostituito individualmente e che l’insieme formi una passerella di lavoro e d’ispezione durante la costruzione e la manutenzione dell’opera;
  4. la soletta d’impalcato deve essere in calcestruzzo armato, più economica e di più facile manutenzione rispetto ad una piastra ortotropa. Il peso aggiuntivo irrigidisce il sistema senza aggravio economico essendo, su dette luci, il costo d’approvvigionamento dei cavi di sospensione di bassa incidenza sul costo totale dell’opera;
  5. l’impalcato è realizzato con travatura metallica reticolare modulare, facilmente trasportabile e assemblabile.

Per quanto riguarda infine gli ancoraggi, ovviamente tutto dipende dalle condizioni geotecniche. Nel caso di Kamoro, le arenarie compatte relativamente superficiali rendono possibile la realizzazione di strutture che resistono a gravità e attrito con un costo accettabile.

Di particolare importanza è il punto 3, ovvero tecnologia e disposizione dei cavi. Nel caso del Kamoro esistente la sostituzione individuale dei cavi non risulta possibile in quanto questi sono messi su tre piani sovrapposti e non possono essere liberati dalle clampe senza smontare tutte le altre ed i relativi pendini. Pertanto si prevede di poggiare l’impalcato su torri provvisorie (considerato che il fiume è per lunghi mesi in secca), rilasciare tutto il sistema di sospensione e quindi sostituirlo con funi identiche che utilizzano gli stessi ancoraggi e le stesse clampe.

L’adozione della tecnologia a trefoli utilizzata nel precompresso e per gli stralli può certamente portare a risparmi significativi rispetto alla soluzione a funi e garantisce un’ottima durabilità senza l’onere di compattare e rivestire le funi, come è prassi per i ponti sospesi di grande luce. L’unica controindicazione all’utilizzo di trefoli singolarmente viplati è quella di non poter trasferire forze tangenziali elevate ai cavi, come ad esempio avviene per i primi pendini accanto alle torri. Tuttavia per i tratti più inclinati dei cavi è possibile trovare soluzioni alternative alla realizzare delle clampe particolarmente onerose che siano in grado di trasferire le forze tangenziali ai trefoli viplati. Per la costruzione di un ponte sospeso economico è infatti necessario ridurre al massimo o eliminare del tutto le fusioni che interessano non solo le clampe, ma anche selle, deviatori e capocorda. 

 

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Fonte: Strade&autostrade on line