La passerella aerea: aspetti progettuali

Capitolo 2

La passerella aerea: aspetti progettuali

2.1 Stato dell’arte: tipologie costruttive e schemi statici.

La costruzione di infrastrutture per la viabilità e la predisposizione di adeguate tecniche costruttive costituisce una delle conseguenze più immediate del grado di evoluzione tecnologica e quindi socio-economica di una collettività. Per meglio intraprendere l’analisi delle varie tipologie costruttive relative ai sovrappassi pedonali, appare quantomeno interessante soffermarsi sulle linee evolutive di tali opere civili, confortati dalla convinzione che ogni tipologia edilizia od infrastrutturale trovi motivazione nelle tipologie precedenti, secondo un processo di continuo adeguamento dovuto al progresso tecnologico e al mutamento di requisiti funzionali.

Nel passato, prima della diffusione dei veicoli a trazione animale tutti i ponti realizzati erano in effetti ponti pedonali. Se pensiamo ai moderni ponti sospesi in acciaio, non possiamo che associarli a quelli che già molti secoli fa permettevano in Oriente di attraversare strette gole nelle regioni himalaiane. Si trattava infatti di strutture sospese a funi di liane o di cuoio, materiali reperibili direttamente in natura, ma caratterizzati da un’alta deperibilità (fig 2 –1). La tipologia sospesa non ha avuto grande successo nell’Europa Occidentale dove i Romani avevano sviluppato e diffuso il ponte ad arco in muratura che per circa mille anni è rimasto praticamente l’unico schema adottato perché consentiva l’uso di materiali non resistenti a trazione

come la muratura di pietra o mattoni (fig. 2-2). Una svolta determinante nello sviluppo di queste opere fu impressa dalla rivoluzione industriale allorché furono disponibili materiali ferrosi resistenti anche a trazione e di prestazioni sempre migliori che liberarono il progettista dall’unico schema fino ad allora possibile: l’arco.

Vari ponti pedonali sospesi con catene in acciaio furono realizzati anche in Italia nel corso del 1800 fino a che alcuni incidenti spinsero gli ingegneri ad abbandonare

temporaneamente tale tipologia. Negli Stati Uniti,

invece, questo schema strutturale giunse a matura definizione con la realizzazione a New York del ponte di Brooklyn (1883).

Figura 2-2 Ponte Fabricio.Roma 69 a.C. circa [1]

Lo sviluppo dell’industria nel diciannovesimo secolo, con la necessità sempre crescente di muovere uomini e merci , contribuì indirettamente all’evoluzione delle tecniche di progettazione; inoltre l’aumento del traffico veicolare rese ancor più necessaria la realizzazione di sovrappassi pedonali .

La soluzione strallata e sospesa subì una battuta di arresto tra l’ottocento e il novecento a causa dal verificarsi di alcuni insuccessi che portarono all’abbandono di tali tipologie strutturali. Con il contributo teorico e pratico di Dishinger in Germania, negli anni ’50, lo schema a stralli tornò ad avere larga diffusione in tutta Europa.

Accanto a soluzioni senza dubbio più interessanti sia da un punto di vista statico che estetico, la necessità di maggiore rigidezza dell’impalcato per sostenere strade ferrate, portò all’adozione di ponti a travata con struttura a cassone o reticolare. Sebbene queste tipologie siano nate per esigenze diverse, la praticità ed economicità di questo schema strutturale vennero sfruttate anche per la viabilità pedonale.

Le passerelle pedonali rappresentano un caso particolare di ponte di piccola portata, caratterizzato dalla bassa entità dei sovraccarichi mobili agenti (carico folla: 5 KN/m2 _{EC 3), che consente una certa}

libertà nella scelta delle geometrie e delle soluzioni costruttive. Questo fa sì che il progettista tenda generalmente a scegliere l’acciaio piuttosto che il cemento armato come materiale da costruzione. E’ interessante in questa circostanza ricordare che negli anni ’20, fu

introdotto dagli ingegneri aeronautici il “coefficiente di qualità dei materiali” dato dal rapporto tra tensione ammissibile e peso specifico del materiale stesso. Questo risultava essere un termine di confronto tra i diversi materiali, in tema di efficienza strutturale. Il valore più alto di tale parametro si ha proprio con l’acciaio, specialmente se di elevata resistenza.

I vantaggi derivanti dall’utilizzo dell’acciaio per sovrappassi pedonali non riguardano solo le prestazioni tecnologiche, ma anche una più facile risoluzione dei problemi legati alla messa in opera. Per quanto riguarda queste prestazioni l’acciaio consente la realizzazione di impalcati di piccola altezza e spessore. Ciò permette di soddisfare esigenze di ingombro limitato a vantaggio della viabilità sottostante ma soprattutto rende il progettista libero di creare una struttura “leggera”, di basso impatto ambientale, e di aspetto gradevole, requisito di primaria importanza per opere di questo tipo. Per quanto riguarda la preparazione e la messa in opera potremmo elencare diversi vantaggi, tra i quali la possibilità di controllo della qualità dei diversi elementi strutturali, grazie alla prefabbricazione in officina dei pezzi. Naturalmente la particolare leggerezza degli elementi metallici e la possibilità di preassemblare quasi interamente un ponte , agevola notevolmente le operazioni di montaggio, rendendo veloce la messa in opera. Ai vantaggi puramente pratici, si aggiungono anche considerazioni di tipo economico: il maggiore costo del materiale acciaio rispetto al cemento armato è ricompensato da tempi più brevi di assemblaggio in sito e alterazione o interruzione del traffico sottostante. Infine, altro aspetto importante per l’acciaio è la possibilità di modificare una struttura già realizzata, nell’eventualità di doverla adattare o rinforzare a causa di nuove esigenze. L’acciaio risulta così molto versatile consentendo anche la riparazione di elementi danneggiati, cosa molto difficile se non impossibile per strutture in cemento armato.

In seguito verranno illustrate alcune realizzazioni che proporranno come unico materiale da costruzione l’acciaio, pur non mancando anche esempi di passerelle pedonali in cemento armato o in legno.

La scelta della tipologia strutturale è sicuramente il momento più qualificante nell’iter della progettazione di una passerella pedonale. E’ proprio in questa fase che il progettista valuta le varie possibilità che le tecnologie costruttive hanno offerto fino a quel momento. Inizia, dunque, una fase di documentazione di quanto è stato realizzato di recente, analizzando i fattori positivi o negativi legati ai vari schemi strutturali possibili. Prende così forma la composizione architettonica che coinvolge considerazione di carattere ambientale e paesaggistico.

Il lavoro del progettista diventa quello di mediatore tra requisiti statici, estetici, funzionali ed economici del prodotto finito.

Naturalmente pur rimanendo presenti problemi legati alla realizzazione e alla migliore efficacia statica in relazione ai costi, rivestono senz’altro una importanza maggiore, per le passerelle pedonali, esigenze prettamente estetiche in relazione all’ambiente in cui l’opera deve essere inserita.

Comunque, benché la tendenza sia quella di proporre schemi strutturali sempre più arditi, le tipologie strutturali comunemente adottate per sovrappassi pedonali, riproducono in scala ridotta gli schemi utilizzati per i ponti stradali.

Dal punto di vista strutturale possono individuarsi le seguenti tipologie ( fig. 2-3):

- s. sospesa

- s. strallata

- s. a travata semplice

- s. a travata reticolare o Vierendeel

- s. ad arco semplice

- s. ad arco a spinta eliminata

- s. a telaio

In seguito verranno analizzate alcune delle tipologie elencate.

Struttura a travata reticolare o Vierendeel

Sebbene la trave reticolare e la Vierendeel sono caratterizzate da sollecitazioni diverse per le loro membrature, possono comunque essere analizzate insieme costituendo dunque una tipologia a se stante.

Le travature che hanno una luce libera minore, necessitano di travi più basse, in genere di altezza minore dell’altezza dell’uomo, e dunque la struttura reticolare coincide con il parapetto della passerella stessa, che non presenta elementi di collegamento per la stabilizzazione della briglia superiore compressa.

Per luci maggiori o comunque nei casi in cui si voglia “coprire” il percorso pedonale risulta comodo sfruttare la possibilità di introdurre elementi di collegamento tra le due briglie superiori, creando così strutture a “tubo”.

La tipologia di travatura reticolare generalmente utilizzata è la Warren o la Warren modificata e occasionalmente anche la Pratt (fig.

2-4). La trave tipo Warren è la più semplice (fig 2 - 5), con le aste

sollecitate prevalentemente a sforzo assiale e con il minor numero di aste concorrenti ai nodi.

Figura 2-4 Schemi strutturali: Warren truss, Pratt truss, modified Warren truss, Vierendeel [3]

Comunque i carichi trasmessi dall’impalcato, nel caso in cui questo sia molto largo, alla briglia inferiore, possono talvolta portare a momenti flettenti elevati nella briglia stessa; la situazione migliora con l’inserimento del montante nello schema Warren modificato a discapito però della complessità di realizzazione dei nodi.

Figura 2-5 Travatura reticolare tipo Warren [3]

Lo schema Pratt è utile poiché alcuni elementi sono verticali e facilitano il fissaggio di pannelli di copertura o di semplice decorazione.

Per quanto riguarda lo schema Vierendeel, c’è da dire che non essendo presenti elementi diagonali, la struttura fa affidamento alla resistenza a sforzo assiale e momento flettente dei singoli elementi. La rigidezza della trave dipende quindi direttamente sia dalla rigidezza flessionale degli elementi che dalla rigidezza dell’incastro tra gli elementi

verticali e orizzontali. Di conseguenza, per una data luce da coprire, gli elementi costituenti lo schema Vierendeel hanno sezioni maggiori; comunque il risultato visivo, che mostra solo linee orizzontali e verticali, in armonia con l’usuale conformazione del parapetto, è spesso considerato più piacevole. Infine bisogna osservare che per le luci maggiori la trave tipo Vierendeel risulta probabilmente troppo deformabile, rendendo necessario il ricorso ad altri schemi strutturali (fig. 2-6 / 7 / 8).

Figura 2-6/7/8 Esempi di schema Warren in alto, e Vierendeel in basso [3]

Struttura a travata semplice

Mentre lo schema statico analizzato precedentemente fa riferimento quasi esclusivamente all’uso dell’acciaio quale materiale costruttivo, lo schema a travata semplice viene proposto anche con uso di cemento armato, benché comunque meno utilizzato dell’acciaio per la realizzazione di ponti pedonali.

In questa tipologia si distinguono impalcati costituiti da coppie di travi a sostegno del piano di camminamento e impalcati a cassone. Per la prima soluzione, considerando i carichi relativamente contenuti a cui è soggetta una passerella pedonale, l’altezza delle travi può essere in genere approssimata ad 1/30 della luce. Non necessitando di irrigidimenti d’anima tranne che in corrispondenza degli appoggi e sul lato interno delle travi per il collegamento degli elementi di controvento, la travata risulterà abbastanza semplice e “pulita” per tutta la sua lunghezza (fig. 2-9). Il risultato visivo è influenzato prevalentemente dalla geometria dei parapetti e delle pile sottostanti. In alcuni casi,

anche un leggero grado di curvatura dell’impalcato contribuisce a conferire un buon effetto estetico al percorso pedonale.

L’uso dell’impalcato a cassone permette di ottenere linee ancor più

“pulite” all’intradosso, presentando una superficie

completamente liscia. L’impalcato in genere non

supera il metro di altezza, ed è completato da una serie di

Figura 2-9. Ponte pedonale a travata e con travi accoppiate [3]

Figura 2-10/11 Ponte pedonale con impalcato a cassone e particolare della sezione trasversale [3]

mensole a sostegno del piano di calpestio. L’uso della trave a cassone ha il vantaggio di avere elevata rigidezza torsionale, consentendo sia la realizzazione di appoggi di ridotte dimensioni, che la possibilità di ottenere tracciati in pianta più versatili. (fig. 2-10/11). Infatti, un ponte con impalcato composto da due travi (generalmente ad I), collegate tra loro per evitare instabilità flesso-torsionali dei singoli profili, necessita di una coppia di appoggi alle estremità delle travi mentre per il cassone è sufficiente un solo vincolo.

Struttura ad arco semplice e a spinta eliminata

L’uso dell’arco nelle circostanze in cui il contesto lo richiede, permette il superamento di grandi luci senza l’ausilio di appoggi intermedi, essendo esso sollecitato prevalentemente a compressione. Le sezioni usate per l’impalcato, che costituisce l’arco stesso, sono per lo più le medesime usate per le travate semplici. L’arco necessita la predisposizione di vincoli che ne possano assorbire la spinta orizzontale. Nella soluzione a spinta eliminata, per ovviare a questo inconveniente,

l’impalcato appeso all’arco con una serie di stralli funge da elemento teso che assorbe le azioni orizzontali. (fig. 2-12 /13)

Naturalmente esistono molte varianti per lo schema ad arco, possiamo avere, per esempio, un solo arco centrale (fig. 2-13), due archi laterali (fig. 2-14) o un solo arco laterale verticale che rinuncia alla simmetria della struttura. Nel corso dell’ultimo decennio, comunque, i progettisti hanno spesso usato l’arco per creare strutture sempre più originali. In particolare oggi viene spesso impiegato l’arco obliquo a causa della sua leggerezza e trasparenza. Tale soluzione risulta di grande effetto proprio per lo sconvolgimento visivo della percezione dei normali equilibri.

Figura 2-12/13 Schema ad arco semplice e ad arco a spinta eliminata [2]

Figura 2-14 Schema ad arco [3]

Il funzionamento statico del ponte è ben descritto dalla fig. 2-15 che mostra il percorso degli sforzi dall’impalcato fino alle fondazioni dello York Millennium Bridge (U.K.) .

Figura 2-15 Comportamento statico del ponte pedonale York Millennium Bridge [4]

Figura 2-16 York Millennium Bridge (Londra) [4] Figura 3-17 Sez. trasversale [4]

Figura 2-18/19 Particolare di impalcato reticolare (Ponte sul fiume Secchia, Modena) [5]

Le due tipologie più usate per la struttura di impalcato prevedono generalmente o una sezione a cassone (con elevate capacità di resistenza a torsione) (fig. 2-17 / 18) o una struttura reticolare che

affida tutto il momento torcente al corrente della travatura che funge anche da catena dell’arco inclinato(fig. 2-18 / 19 / 20)

Figura 2-20 Particolare di struttura ad arco con impalcato reticolare Santiago Calatrava, (Ponte

larmente interessante è la passerella pedonale Volantin a Bilba

La Devesa, Ripoll, Spagna) [6]

Partico

o progettata da Calatrava, in cui, all’impalcato curvo in pianta si aggiunge l’arco inclinato questa volta verso l’interno (fig. 2-21/ 22).

Figura 2-21/22 Ponte pedonale Volantin progettato da Calatrava (Bilbao, Spagna) con particolare dell’effetto prospettico della doppia cortina di stralli [7]

La doppia cortina di stralli, poi, contribuisce a rendere molto suggestivo l’attraversamento del ponte, creando un effetto dinamico con gli stralli che “avvolgono” il pedone (fig. 2-22).

In questo esempio di architettura l’impalcato è di per se un’opera d’arte. La spina dorsale di tutta la composizione pare muoversi come una lisca di pesce seguendo la dolce curvatura dell’elemento tubolare torsiorigido. Mensole ad I sostengono l’ampio percorso impreziosito da un piano di calpestio traslucido che contribuisce ad ottenere un notevole effetto di leggerezza di tutta la composizione (fig 2–23).

Figura 2-23 Ponte pedonale Volantin, particolare della struttura di impalcato [6]

Altra manifestazione di quanto la tipologia ad arco si sia fortemente evoluta è il Gateshead Millennium Bridge a Londra progettato da Gifford

e Partners con Wilkinson Eyre (fig 2–24). Si tratta di un ponte mobile, adatto a far passare le imbarcazioni, costituito da un impalcato ad arco piano e sostenuto da un ulteriore arco per mezzo di una cortina di stralli (fig 2-25).

Figura 2-25 Gateshead Millennium Bridge , in fase di rotazione [ 7]

La struttura è senza dubbio di notevole effetto scenografico e rappresenta una alternativa interessante per ponti pedonali che necessitano di movimento per il transito sottostante di natanti. Particolare risulta anche il cassone di impalcato alare il cui intradosso continuo e “liscio” conferisce una certa eleganza a tutta l’opera ( fig

2-26/27).

Ovviamente desta un certo stupore anche il fatto che gli stralli siano presenti da un solo lato dell’impalcato, affidando l’eccentricità di carico alla capacità di resistenza a torsione del cassone.

Struttura sospesa e strallata

Contrariamente a quanto si è portati a credere istintivamente, gli schemi statici che ci appaiono come i più moderni, quali la tipologia sospesa o strallata, sono in realtà, come accennato in precedenza, antichissimi e furono adottati dalle civiltà primitive.

L’evoluzione di questo schema strutturale subì però una battuta di arresto dalla fine dell’ ‘800 fino ad almeno la metà del ‘900 a causa di alcuni insuccessi. Inoltre in questo periodo si stava affermando un nuovo materiale da costruzione: il cemento armato, che consentiva l’ esecuzione di opere fino a quel tempo realizzabili solo in acciaio. L’impiego di barre metalliche all’interno del calcestruzzo conferiva al nuovo materiale la resistenza a trazione necessaria per strutture inflesse.

Comunque la tipologia sospesa tornò ad avere un notevole sviluppo dalla metà del ‘900 per merito di alcuni progettisti tra i quali Dishinger. Al giorno d’oggi il suo impiego è abbastanza limitato a causa della relativa onerosità economica e delle modalità di montaggio che necessita di tempi maggiori per la realizzazione. Per altro lo schema risulta competitivo per il superamento di grandi luci e perché al pari di ponti strallati può piacevolmente caratterizzare un paesaggio monotono e costituire un segno architettonico di notevole efficacia. La struttura è costituita da coppie di piloni gemelli che sorreggono i cavi principali parabolici (fig 2- 28). A questi sono appesi i pendini paralleli verticali, o leggermente inclinati, ai quali è sospesa la travata irrigidente che costituisce l’impalcato. La presenza dell’impalcato rigido, indispensabile per la concezione moderna di comfort del pedone è in sostanza il fattore che snatura la caratteristica di struttura flessibile propria delle prime realizzazioni delle regioni himalaiane. L’irrigidimento dell’impalcato anche nel proprio piano è necessario per azioni orizzontali, ad esempio dovute al vento, e si risolve generalmente con un sistema di controventamento a maglie reticolari o con traversi collegati ad incastro ai due correnti. Un interessante modello alternativo prevede un sistema di sospensione orizzontale con cavi principali e tiranti disposti sul piano orizzontale ai lati dell’impalcato.

Anche per i ponti sospesi non mancano tentativi di proporre soluzioni originali che destano stupore nell’ osservatore abituato a strutture convenzionali. Esempio lampante per i ponti sospesi è senz’altro il Millennium Bridge a Londra progettato dallo studio di architettura Foster e Partners e dallo studio di ingegneria Arup. Infatti, a prima vista questo ponte pedonale sul Tamigi non dà affatto l’impressione di rientrare nella tipologia sospesa. Questo perché i due gruppi di quattro cavi che corrono da una sponda all’altra del fiume sono talmente bassi da confondersi con la sottile linea dell’impalcato (fig 2-29

/30).

Figura 2-28 Ponte pedonale sospeso sul fiume Exe [ 3]

L’estensione di ben 144 m della campata centrale contribuisce a “schiacciare” verticalmente ancor più quei 2,3 m di dislivello tra il punto più alto dei cavi (sulla“V”della pila) e quello più basso (a metà campata) differenziando la struttura dai tradizionali ponti sospesi i cui cavi principali disegnano parabole nettamente più alte e visibili (fig 2-31).

Figura 3-29/30 Millennium Bridge, Londra:vista dall’ interno e particolare dell’ ancoraggio dei cavi [ 8]

Figura 2-31 Millennium Bridge, Londra, particolare della sospensione dei cavi [ 8]

Le passerelle pedonali strallate costituiscono soluzioni valide ed economiche rispetto a quelle sospese. Lo schema strutturale prevede un sistema di cavi rettilinei che collegano e sospendono l’impalcato alla torre. Esistono molte varianti sia per quanto riguarda la geometria della disposizione dei cavi, sia il numero e il posizionamento delle torri, nonché della tipologia dell’impalcato. Possiamo citare schemi ad “arpa” con stralli paralleli, a “ventaglio” con stralli che si dipartono tutti dalla sommità della torre o da punti diversi, cortine di stralli singole al centro dell’impalcato o doppie una per ogni lato dell’impalcato. Le torri possono essere costituite da singoli elementi rettilinei ad “I” o elementi collegati ad “A”, “H” ecc.. Si può inoltre differenziare tra torri incastrate alla base o incernierate previo adeguato ancoraggio delle funi di ormeggio, torri verticali, inclinate, in adiacenza o lontane dall’impalcato. Risulta chiaro quindi, come questo schema statico consenta notevoli variazioni che rendono possibile l’adattamento di questa struttura a qualsiasi esigenza di carattere statico con risultati formali spesso esaltati dall’ estro dei progettisti.

Sono stati infatti riportate alcune immagini per evidenziare varie soluzioni architettoniche; si passa da esperienze più usuali come quelle di fig. 2-32 e 2-33, ad altre nettamente più ricercate come il Lérez Bridge a Madrid (fig. 2-34), il Marian Bridge nella Repubblica Ceca (fig.

2-35), il Ponte Alamillo a Siviglia (fig. 2-36) e il ponte pedonale a

Wichita negli U.S.A. (fig. 37). Le passerelle pedonali di fig. 35 e

2-36 hanno delle caratteristiche diverse da quelle negli esempi precedenti,

ponte rettilineo con una doppia cortina di stralli. Infatti sia il Rose bridge a La Coruna (fig. 35) che il Sail bridge nella città di Swansea (fig.

2-36) propongono un impalcato ad arco sorretto da una sola cortina di

stralli. In questi due casi, il forte effetto torcente dovuto all’eccentricità di carico rispetto ai vincoli è ripreso dall’impalcato stesso, che è realizzato in entrambi i casi con una sezione dissimmetrica a cassone in acciaio.

Figura 2-32 Impalcato a travata Vierendeel [ ] Figura 2-33 Impalcato a travata [ ]

Figura 2-36 Ponte Alamillo , Siviglia [ 6] Figura 2-37 Ponte pedonale, Wichita, U.S.A [9]

Figura 2-39 Sail Brigde , Swansea [10]

2.2 Progetto preliminare: soluzioni analizzate e scelte progettuali L’ analisi delle varie esperienze di sovrappassi pedonali di recente realizzazione ci ha posto di fronte alle varie possibili scelte da utilizzare nel presente progetto. Naturalmente le esigenze di carattere estetico e formale dovevano essere garantite e in alcuni casi prevalere su quelle di convenienza e razionalità puramente strutturali. In questo caso data la volontà di avere un’unica torre come sostegno intermedio, l’andamento curvo in pianta oltre ad aumentare la luce stessa del ponte crea difficoltà nel posizionamento di una doppia cortina di stralli. Dunque, prendendo come punto di partenza sia l’andamento ad arco di circonferenza dell’impalcato, sia la presenza di una sola torre inclinata da cui far scoccare gli stralli, gran parte della configurazione formale del sovrappasso è già determinata.

Il progetto architettonico iniziale ha subito alcune piccole variazione per necessità di tipo strutturali, modificando in parte le esigenze estetiche e simboliche descritte. In particolare, proprio per soddisfare lo stato limite di vibrazione, è stata diminuita la curvatura del ponte portando l’impalcato in adiacenza alla torre per limitarne la luce, sono stati aggiunti alcuni appoggi, tra cui il braccio della torre, ed infine la torre stessa è stata alzata per rendere gli stralli più efficaci. Il risultato, come già accennato prima, lascia comunque sostanzialmente invariato lo schema statico e formale.

Quello che rimane un tema aperto ad una serie di possibili soluzioni, è la scelta della tipologia di impalcato da adottare. Trascurando in questa fase quelle che possono essere le reali dimensioni degli elementi costituenti la struttura di impalcato, vengono prese in considerazione qualitativamente diverse alternative progettuali in relazione ai requisiti statici, funzionali, estetici e ambientali della struttura stessa inserita in questo contesto.

Scartata a priori la soluzione della travata, impossibile da realizzare per la scarsa rigidezza torsionale che offre ad uno schema statico con forti eccentricità come quello discusso, una delle possibilità è quella di realizzare uno schema reticolare a tubo, con il vantaggio funzionale di poter proteggere il percorso dagli agenti atmosferici. Sicuramente una configurazione del genere, oltre agli indubbi vantaggi di comfort ambientale offre anche sufficienti garanzie di rigidezza, requisito molto importante per eliminare le fastidiose vibrazioni a basse frequenze tipiche delle strutture snelle, o meglio, poco rigide. Questo tipo di soluzione, pur presentando dei vantaggi, è carente per quanto riguarda considerazioni di ingombro, e di basso impatto ambientale (fig.

Figura 2-40/ 41 Struttura reticolare a “tubo”, vista interna ed esterna. [10]

Figura 2-42 Struttura reticolare a “tubo”, esempio di realizzazione [10]

Una struttura del genere, infatti, perde quella caratteristica di “leggerezza” che volevamo conferirle. La propensione verso un impalcato sottile, tale da rendere la passerella più “slanciata” possibile, soddisfa meglio la volontà di ottenere un insieme armonioso di linee anziché volumi, trasparenze e semplicità piuttosto che complessità.

Una soluzione simile, ancora costituita da maglie reticolari ma non tali da formare una struttura chiusa come quella appena vista è quella di

fig. 2-43. Anche questa possibilità, non risponde ai requisiti appena

elencati, proprio perché per ottenere una travatura sufficientemente rigida si devono prevedere dimensioni trasversali e verticali che non si conciliano con l’impegno di contenere l’impatto visivo e la “pulizia” delle linee.

Un esempio ulteriore di impalcato reticolare è quello rappresentato in fig. 2-44/45 utilizzato in qualche occasione da vari progettisti. Si tratta di una vera e propria trave reticolare nel piano orizzontale, la cui

rigidezza torsionale è completamente affidata ad uno dei correnti, ossia quello direttamente collegato con gli stralli. In questo caso i montanti della trave curva in pianta sono costituiti da mensole a sbalzo su questo unico elemento torsiorigido (fig. 2-45).

Figura 2-43 soluzione progettuale alternativa per l’impalcato [2].

Questo schema consente la realizzazione di impalcati molto sottili ma non offre grande rigidezza torsionale. La vista dell’intradosso dell’impalcato non fornisce una superficie liscia, ma mostra le maglie controventate che possono infastidire l’osservatore (fig. 2-44).

Per far fronte all’eccentricità di carico che tra la risultante delle forze applicate e la reazione dei vincoli cioè gli stralli, si deve fare in modo che gli effetti torsionali prodotti siano ben ripresi dalla struttura dell’impalcato. Una possibilità è quella di realizzare al posto della sezione tubolare vista in precedenza una sezione a cassone con un momento d’inerzia torsionale adeguato. Per far ciò è necessario aumentare l’area racchiusa dalla linea media della sezione trasversale.

Le realizzazioni più comuni sono del tipo di fig. 2-46 nella quale possiamo notare una sezione a cassone abbastanza estesa sulla quale si innestano le mensole a sostegno della parte di piano di calpestio rimanente.

Figura 2-46 Vista prospettica e sezione trasversale dell’impalcato del Sail bridge, Swansea [10]

Naturalmente questa soluzione può essere ulteriormente sviluppata, rendendo tutto l’impalcato una sezione a cassone, ottenendo così grande rigidezza a torsione e flessione nel piano orizzontale. Si ottengono sezioni trasversali del tipo di fig. 2-47 o di fig. 2-49 per le quali l’effetto dell’intradosso liscio dell’acciaio verniciato risulta sicuramente più piacevole e pulito di quello della travatura reticolare (fig. 2-48).

Figura 2-47 Sezione trasversale dell’impalcato del Gateshead Millennium Bridge a Londra [7]

Naturalmente è evidente che si possono realizzare cassoni di forme differenti, dalle più complesse, come quelle di fig. 2-47, 2-50, 2-51, ad altre più semplici, realizzate mediante l’unione di due lamiere piane con due profili semicircolari di diverso diametro (fig. 2-49).

Figura 2-48/49 Vista dell’intradosso “liscio” e del cassone pluricellulare del Rose Bridge, La Coruna [10]

Figura 2-50 Ponte stradale Alameda, Valencia [6] Figura 2-51 Impalcato del ponte stradale sulla Loira

Come abbiamo accennato in precedenza, una sezione a cassone come quella vista in fig. 2-49 è dotata di una buona inerzia torsionale data appunto dalla vasta superficie sottesa dalla linea media delle lamiere e risulta abbastanza semplice da realizzare. Anche la forma alare risultante appare “pulita” e l’effetto estetico raggiunto è sicuramente piacevole. L’altezza della sezione tipicamente impiegata, che varia ovviamente in relazione alla larghezza della passerella al passo degli stralli e allo spessore della lamiera d’acciaio, è comunque generalmente intorno agli 80 cm. Sicuramente un ingombro modestissimo rispetto ad una luce di circa 115 m come nel caso del sovrappasso studiato.

In fig. 2-52, dunque è riportata la sezione trasversale di impalcato utilizzata per questo progetto. Sostanzialmente riprende la tipologia

vista in fig. 2-49, essendo quest’ultima un buon compromesso tra necessità strutturali ed esigenze estetiche.

5000 1 0 0 0 540 R500 220 150 R2 00

e

2.3 La soluzione proposta

Nella Fig. 1-5 sono evidenziati i due punti scelti per il collegamento aereo pedonale. Il primo in adiacenza all’area di parcheggio del cantiere, l’altro sulla piazzetta formata dall’incontro di tre strade: una traversa di via Diotisalvi a sud , via Giunta Pisano a est e via Andrea Pisano a nord-est (Fig. 1-5).

Quest’ ultima risulta di primaria importanza nel contesto poiché collega il punto di arrivo del sovrappasso direttamente con Piazza dei Miracoli. Si tratta dunque di poter sfruttare la “nuova” via di accesso rendendo il percorso semplice, suggestivo ed adatto a ricevere un flusso di turisti elevato. Naturalmente oltre a migliorare la funzionalità, riducendo i cambi di direzione e gli attraversamenti critici che caratterizzano l’ attuale percorso si ottiene un buon effetto estetico, sfruttando sia il fascino della forma curva del ponte, sia la potenzialità della vista prospettica del percorso rettilineo successivo che proietta il visitatore direttamente verso la meta.

La volontà di eliminare qualsiasi brusco cambiamento di direzione porta a fare delle scelte essenziali, particolarmente per quello che riguarda lo sviluppo planimetrico della passerella.

Ulteriore requisito, in tal senso, è quello di rendere il più possibile chiaro al visitatore il proseguo del percorso, facilitando l’accesso a Piazza dei Miracoli, non solo da un punto di vista fisico, ma anche visivo. L’intenzione è quella di far sì che il visitatore possa raggiungere la meta concentrando la propria attenzione solo su ciò che lo ha spinto lì e non sul percorso da seguire: l’andamento della passerella deve preannunciare la direzione della fase del percorso successiva all’attraversamento aereo.

Il risultato di queste esigenze porta alla scelta di un impalcato che descrive, in pianta, un arco di circonferenza che arriva quasi tangente a via Andrea Pisano (proseguo del cammino verso la Piazza) e la rampa ha un andamento spiroidale fedele al principio di massima fluidità del percorso.

Il contesto di inserimento della passerella, trova altre problematiche da risolvere: in primis la scelta della tipologia più idonea a conciliare esigenze architettoniche e strutturali e lo schema statico da adottare.

I due punti da collegare, infatti, si trovano ad una distanza di 115 m e presuppongono l’attraversamento di circa 45 m al di sopra

della zona degli scavi e circa 35 metri per superare la ferrovia. Il requisito primario per un sovrappasso che possa far fronte a tali ostacoli è quello di dover contare sul minor numero di appoggi intermedi. Non è possibile infatti creare vari punti di sostegno al di sopra degli scavi (fig. 1–7, 2-53), sia perché essendo la quota di questi ultimi 5 m sotto il piano di campagna avremmo pile troppo alte, sia perché sarebbero di intralcio ai mezzi atti al recupero dei reperti, ma soprattutto perché le fondazioni andrebbero ad interessare comunque un’area di interesse archeologico che nel corso degli anni verrà completamente setacciata.

Figura 2-53 Fotografia da nord-est dell’area di scavo

Se è da escludere la possibilità di costruire pile nella parte centrale degli scavi, la situazione non cambia per l’attraversamento della ferrovia per l’interferenza con i binari. Per questo motivo è stata proposta una struttura strallata che faccia riferimento ad unica torre centrale che va ad inserirsi nello spigolo sud-est del cantiere in modo da interferire minimamente con i lavori degli archeologi.

La torre centrale in acciaio da cui partono gli stralli, è senza dubbio l’elemento del progetto più carico di valenza simbolica. Il riferimento alla torre pendente è chiaro; e proprio questo elemento rettilineo, incastrato alla base ed inclinato verso nord-est, (in direzione opposta alla Torre di Pisa) sorregge la tratta aerea.

Uno dei requisiti base per il progetto della struttura è, dunque, la presenza di un unico elemento di sostegno che richiami quel

capolavoro di architettura che a tutti gli effetti risulta essere l’attrazione principale della Piazza, e una delle opere più famose al mondo. Proprio la caratteristica pendenza della torre contribuisce a renderla speciale, rendendo l’osservatore stupito di come possa una struttura così “difettosa” rimanere in equilibrio. Invece è proprio un elemento inclinato a sostenere il percorso del visitatore, che dal canto suo si reca in visita alla Torre pensando francamente che prima o poi crollerà. E’ ben inteso che il sostegno del sovrappasso pedonale non vuole assolutamente entrare in competizione con la torre, o quantomeno “giocare” con i suoi difetti.

La passerella pedonale ha, nel complesso, un forte valore simbolico così come tutto il percorso che offre al turista ben 300 m di tratta rettilinea direttamente di fronte all’ingresso di Piazza dei Miracoli (fig. 1-10). Così, il nuovo itinerario, dopo aver scavalcato circa 2000 anni di storia con l’ausilio del ponte, ci conduce in via Andrea Pisano, destando l’attenzione dell’osservatore con un suggestivo effetto prospettico che lo proietta direttamente nel 1200.

Dunque, operate queste scelte, la soluzione proposta per risolvere il problema del collegamento dei due punti evidenziati in

figura 1-5, è rappresentata in figura 2-54.

L’impalcato è costituito da una sezione trasversale a cassone in acciaio di spessore 12 mm, larga 5 m e alta 1 costante per tutti i 135 m di estensione longitudinale. Si sviluppa su un arco di circonferenza con raggio di curvatura pari a 90 m e angolo al centro pari a 86°.

L’accesso alla passerella pedonale si ha direttamente in prossimità del parcheggio, a nord-ovest dello scavo dalla quota del piano di campagna. La struttura non si sviluppa in piano ma disegna un andamento curvo anche in alzato presentando una pendenza massima dell’ 8 %. Il superamento della linea ferroviaria impone una quota massima del piano di calpestio di 7 m (intradosso dell’impalcato a 6 m) per scendere nuovamente a 5 m in prossimità dell’appoggio sul versante est della ferrovia. I primi 30 m della struttura sono sorretti dai 3 vincoli a cerniera, mentre la restante parte, simmetrica in pianta rispetto alla direzione sud-ovest nord-est della torre, è sorretta da una sola cortina di 12 stralli di diametro nominale pari a 60 mm. Gli stralli si succedono ad una distanza di 7,5 m e sono ancorati al lato nord dell’impalcato.

La torre, anch’essa in acciaio, si colloca all’interno dello scavo, 5 m al di sotto della quota del piano di campagna, in prossimità dello spigolo sud est in adiacenza alla ferrovia.

fe rrov ia

P

Figura 2-54 Planimetria che evidenzia l’area di intervento.

La torre è costituita da tre lamiere piane ed una curva e la sezione trasversale risultante ha una forma rettangolare con uno dei lati minori ad arco di circonferenza. La superficie piana rivolta verso sud facilita il collegamento del braccio. L’asse della torre è inclinato di 18° in direzione sud-ovest nord-est, e l’ancoraggio degli stralli avviene alla quota di 30 m. La torre è completata da un elemento che ne determina la caratteristica punta la cui sommità raggiunge la quota di 42 m.

La passerella pedonale è completata da un elemento che consente la discesa dalla quota di 5 m. E’ stata predisposta sia una rampa elicoidale, sia un ascensore per consentire l’accesso delle persone portatrici di handicap.

Proprio questo cilindro in cemento armato, munito di una mensola lunga 6 m costituisce il vincolo a cerniera dell’impalcato sul lato ad est della ferrovia e sorregge l’intera rampa. Anche quest’ultima, come l’impalcato, ha una sezione a cassone in acciaio; larga 2,3 m, descrive un’angolo di 360° e presenta in pianta un ingombro complessivo di 16 m, con una estensione di circa 40 m. La pendenza è costante pari al 10%.

La rampa non si sviluppa in adiacenza alla parete del cilindro centrale ma è distaccata e sorretta da 7 mensole di lunghezza media uguale a 3 m. Il cilindro ha una parete di 40 cm, un diametro interno di 3 m ed è tagliato in sommità da un piano inclinato di 25° sull’orizzontale.