autoportante Melan
Spangenberg nel 1924 [8] attribuiva alla rimozione della centina — resa possibile solo grazie al sistema Melan — il principale incremento di luce dei ponti ad arco in cemento armato rispetto a quelli in muratura o in calce- struzzo senza armature, purché il sistema Melan venisse attuato secondo la variante da lui stesso proposta (descritta al § 1.2.4 della presente tesi). Infatti sosteneva che il cemento armato in sé non avesse portato notevoli progressi riguardo alla dimensione della luce, per due motivi:
• la costruzione della centina lignea con pile provvisorie presenta un ri- schio che cresce con l’incrementare della luce dell’arco, anche perché dalla dimensione della luce dipendono i tempi di costruzione del ponte; • le armature non vengono sfruttate a pieno perché gli archi sono preva-
lentemente compressi.
Nonostante questo, il cemento armato fornì comunque un contributo impor- tante al progresso delle costruzioni dei ponti ad arco, permettendo di costruire ponti più leggeri e meno costosi a parità di luce.
Rischi correlati alla costruzione della centina normale
Si sono verificati diversi casi di crollo della centina in legno, solitamente dovuti a piene del fiume, ghiaccio, pioggia, incendi, cedimenti differenzia- li delle fondazioni o errori di progettazione della centina stessa: infatti il progetto della centina rappresentava spesso un problema più complesso del progetto del ponte in sé.
Per esempio il ponte sulla Senna a Saint-Pierre-du-Vauvray in Normandia era il ponte ad arco in cemento armato più lungo del mondo (corda di 132 m), ma — quando era stata gettata solo 1/4 della struttura — la centina crollò nel fiume a causa di una tempesta facendo crollare anche la parte di ponte appena costruita e causando diverse vittime.
Un altro caso simile fu quello del ponte ferroviario sul fiume Kymi in Finlandia, il cui arco principale in cemento armato misura 70 m di luce: subito dopo il completamento del getto dell’arco la centina crollò a causa della rottura degli appoggi della centina stessa sulle sponde rocciose del letto del fiume, danneggiando notevolmente l’arco di cemento armato.
In effetti, costruire una fondazione sicura per la centina era molto costoso: per il ponte sull’Isonzo a Salcano (Slovenia) la fondazione pneumatica e la rimozione delle pile provvisorie che sorreggevano la centina costarono più della centina stessa. Inoltre per evitare il rischio di incendio della centina vennero predisposti su di essa, in vari punti, dei serbatoi collegati a diversi tubi che potessero bagnare ovunque la centina in caso di pericolo.
La paura degli incendi era dovuta soprattutto all’episodio del F.W. Cap- pelen Memorial Bridge sul Mississippi a Minneapolis (Figg. 1.5 e 1.19), poi- ché durante la costruzione si verificò un incendio della centina lignea dell’arco principale che causò un’interruzione dei lavori. Un altro problema della cen- tina di questo ponte era l’ostruzione pressoché totale dell’alveo dovuta alla ridotta spaziatura tra le aste.
Figura 1.19: F.W. Cappelen Memorial Bridge sul Mississippi (USA) durante la costruzione
Utilità delle armature negli archi
Nei ponti ad arco in cemento armato la sezione di calcestruzzo deve co- munque essere sufficientemente grande per resistere alla sollecitazione di com- pressione: questo fa sì che la sollecitazione predominante sia quella dovuta al peso proprio. Specialmente per gli archi a 3 cerniere, nei quali i momenti flettenti sollecitanti hanno valori ridotti, la sezione di solo calcestruzzo po- teva resistere da sola e l’armatura veniva inserita solo per incrementare il margine di sicurezza e per cautelarsi da eventuali tensioni parassite non cal- colate, dovute a una costruzione della centina con quote di appoggio delle casseforme non perfettamente coincidenti con quelle di progetto.
Per esempio, l’arco del F.W. Cappelen Memorial Bridge (Figg. 1.5 e 1.19) venne calcolato senza considerare le armature, le quali furono inserite per incrementare la sicurezza del ponte: tale armatura, di area pari allo 0,8% della sezione trasversale, era un’armatura rigida di tipo Melan che non venne sfruttata come centina autoportante.
Dunque secondo Spangenberg le armature forniscono un vantaggio solo nei casi in cui l’arco è costituito da due costole — collegate trasversalmente — di sezione di calcestruzzo ridotta, tali da non riuscire a sopportare le sollecita- zioni di compressione senza armatura: in questi casi è necessario aggiungere una notevole quantità di armatura sia per la resistenza alla compressione sia
per la resistenza alla flessione, poiché il ridotto peso proprio della struttura fa sì che la sollecitazione predominante sia quella dovuta ai carichi mobili. Questa soluzione permetteva di risparmiare sulla sottostruttura a fronte di un incremento di costo della sovrastruttura dovuto alle grandi quantità di acciaio utilizzato.
Esempi di ponti ad arco di grande luce
Spangenberg raccolse a confronto i ponti ad arco di tutto il mondo, co- struiti fino al 1924, di luce superiore a 80 m (limite minimo per poter definire un ponte “di grande luce”). Definì inoltre un parametro di audacia dato dal rapporto tra il quadrato della luce e la freccia dell’arco:
k = L
2
f
Sosteneva che un ponte ad arco potesse essere definito “audace” solo se k > 650m, pur riconoscendo che nei ponti costruiti con centina normale (con pile provvisorie) la difficoltà aumentasse all’aumentare della freccia f, la quale faceva invece diminuire il valore dell’audacia k.
Con questo voleva dimostrare che, nonostante il cemento armato non avesse apportato notevoli progressi in relazione alla luce dei ponti ad arco, aumentò invece i valori dell’audacia mediante la riduzione della freccia a parità di luce. Di seguito si elencano i ponti ad arco oltre gli 80 m di luce in cemento armato costruiti con centina normale fino al 1924:
• Halenbrücke a Berna (Svizzera) del 1912
L = 87,2m f = 33,5m k = 227m
• Viadotto di Langwies della ferrovia Coira-Arosa (Svizzera) del 1914
L = 100,0m f = 42,0m k = 238m
• Gründjetobelbrücke della ferrovia Coira-Arosa (Svizzera) del 1914
L = 86,0m f = 17,9m k = 413m
• Ponte sull’Aar a Olten (Svizzera) del 1914
L = 82,0m f = 9,2m k = 730m
• Ponte ferroviario sul fiume Öre (Svezia) del 1919
L = 90,7m f = 29,3m k = 281m
• Ponte del Risorgimento sul Tevere a Roma (Italia) del 1911 — Fig. 1.20
Figura 1.20: Ponte del Risorgimento sul Tevere a Roma (Italia) durante la costruzione
• Ponte sulla Senna a Saint-Pierre-du-Vauvray (Francia) del 1923
L = 131,8m f = 25,0m k = 695m
• Ponte sul Rodano a La Balme, Yenne (Francia) del 1916
L = 95,0m f = 9,0m k = 1007m
• Larimer Avenue Bridge a Pittsburgh (USA) del 1912 — Fig. 1.4
L = 91,6m f = 20,4m k = 412m
• Beechwood Boulevard Bridge a Pittsburgh (USA) del 1921
L = 85,0m f = 17,3m k = 417m
• F.W. Cappelen Memorial Bridge sul Mississippi a Minneapolis (USA) del 1923 — Figg. 1.5 e 1.19
L = 121,9m f = 27,4m k = 542m
• Ponte Grafton a Auckland (Nuova Zelanda) del 1910
L = 97,5m f = 27,1m k = 351m
da cui si osserva che nel 1924 in Germania ancora non ve ne erano. C’era invece un ponte di luce superiore a 80 m in muratura, che deteneva il record di luce tra i ponti in muratura di tutto il mondo:
Figura 1.21: Pont de la Libération a Villeneuve-sur-Lot (Francia), in calcestruzzo non armato
• Friedensbrücke a Plauen nel Vogtland (Germania)
L = 90,0m f = 18,0m k = 450m
Il ponte di luce maggiore del mondo costruito in calcestruzzo non armato era:
• Pont de la Libération a Villeneuve-sur-Lot (Francia)
L = 96,0m f = 15,4m k = 598m
i cui archi furono precompressi esternamente da Freyssinet mediante la tecni- ca di applicazione dei martinetti in chiave; le colonne che sostengono l’impal- cato sono in calcestruzzo debolmente armato rivestite di mattoni. Il ponte ad arco di luce maggiore in assoluto era un ponte in acciaio, l’Hell Gate Bridge a New York, di luce pari a 300 m.
Dunque dai dati riportati si può osservare come, fino al 1924, il cemento armato con centina normale avesse incrementato — rispetto ai ponti in mu- ratura e in calcestruzzo non armato — la luce massima di meno del 40%, ma l’audacia di quasi il 70%.