Ponti pedonali in acciaio inossidabile

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ISSN 2035 - 7982
Ponti pedonali in acciaio inossidabile: progetto, tecnica e
realizzazione
Alessio Pipinato*
Università degli Studi di Padova
ABSTRACT: in this study some examples related to steel bridges are reported and investigated. The
aim is to deep the knowledge of stainless steel materials applied to a very wide variety of pedestrian
bridges, in order to fill the gap of conventional building typologies. Advances in the knowledge and
constructional details are investigated and illustrated.
INTRODUZIONE
La famiglia degli acciai inossidabili è caratterizzata da una grande varietà di caratteristiche
che rispettano proprietà fisiche e meccaniche e resistenza agli agenti di corrosione. Ci sono quattro
tipologie di acciai inossidabili che si distinguono per la loro microstruttura e le loro diverse
caratteristiche: austenitici, ferritici, martensitici e duplex, che possiedono una microstruttura con
proporzioni simili di austenite e ferrite. Resistenza alla corrosione, e altre utili proprietà dell'acciaio
inossidabile, vengono evidenziate dalla diminuzione del contenuto di carbonio, dall'aumento del
contenuto di nitrogeno, cromo, nichel e molibdeno (Valbruna 2010). L’acciaio inossidabile è una
lega di acciaio, cromo e altri eventuali elementi, quali il nichel o il molibdeno. Il cromo è quello che
rende l’acciaio inossidabile. Infatti, grazie alla reazione del cromo con l’ossigeno, la superficie
dell’acciaio inossidabile crea uno strato di protezione passiva che si rigenera automaticamente se
viene danneggiato. Gli altri elementi che compongono questa lega (il molibdeno in particolare) sono
in grado di aumentarne la resistenza alla corrosione. In virtù di questi elementi costitutivi del
materiale e le relative percentuali di presenza all’interno dell’acciaio inossidabile, quest’ultimo si
presenta in più di cento gradi diversi, suddivisi in macrocategorie, illustrate nella norma europea EN
10088. Si è detto che l’acciaio inossidabile può essere ferritico, austenitico, duplex o martensinico.
Ogni categoria presenta delle specifiche caratteristiche meccaniche – come robustezza, limite di
snervamento, allungamento etc. queste proprietà sono decisive nella scelta di un grado rispetto a un
altro, in funzione anche dell’utilizzo. Gli acciai inossidabili austenitici sono la categoria
maggiormente utilizzata e costituisce circa il 70% della produzione di acciai inossidabili. In ogni
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caso, anche a causa della fluttuazione dei costi del nichel in particolare, ma anche del molibdeno,
l’uso degli acciai appartenenti alla famiglia dei austeno-ferritici duplex, che contengono una
percentuale più bassa di elementi di lega, sta aumentando. Il materiale è in grado di offrire una
qualità anche superiore in termini di resistenza alla corrosione e di performance meccaniche,
diventando un materiale molto competitivo nel settore dei ponti e delle passerelle pedonali. Sebbene
l’acciaio sia oggi largamente utilizzato per la costruzione di ponti, l’impiego di acciaio inossidabile
è relativamente recente, e risale a circa 15 anni fa (AM 2010).
CASI STUDIO
Si riportano nel seguito alcuni casi studio relativi alla tipologia dei ponti pedonali in acciaio
inossidabile, al fine di ilustrare una casistica abbastanza ampia volta alla dimostrazione della
costruibilità effettiva di questa tipologia.
Ponte a travata, Stoccolma, Svezia (Helzel 2010)
Cliente: Città di Stoccolma, Svezia
Architetti: Magnus Ståhl, Erik Andersson, Jelena Mijanovic, Stoccolma
Ingegneri strutturali: Tyréns AB, Stoccolma; Scandiaconsult AB, Luleå
Questo ponte sul “Sickla Canal” a sud di Stoccolma, consente l’accesso di pedoni e ciclisti a una
nuova area residenziale. A causa dell’elevata salinità dell’acqua che dal Mar Baltico fluisce nel
canale, per la struttura del ponte è stato scelto l’acciaio duplex ad alta resistenza meccanica (tipo:
1.4462). Una singola trave longitudinale, lievemente arcuata, controventata orizzontalmente da cavi
di acciaio inossidabile che si estendono da una sponda all’altra, attraversa il canale per una
lunghezza di 62,0 m. I tiranti, fissati a manicotti saldati sull’intradosso della trave, si aprono a
ventaglio verso la spalla in cemento, simili alle corde di un’arpa. Anche la trave scatolare raggiunge
la sua sezione maggiore in corrispondenza della spalla. L’illuminazione del ponte è inserita tra i
sostegni
del
corrimano,
costituiti
da
due
lamiere
di
acciaio
inossidabile.
Il ponte è stato prefabbricato, diviso in tre tronconi, in un cantiere navale. Con lamiere inox
laminate a caldo, di spessore 25 mm, tagliate ad acqua, piegate e saldate, si sono ottenute travi
scatolari a sezione triangolare con, all’interno, centine longitudinali e trasversali. Dopo
l’assemblaggio delle singole sezioni, le superfici sono state sabbiate e la costruzione è stata
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posizionata sui punti portanti con l’ausilio di una gru galleggiante. I maggiori costi del materiale
derivanti dalla scelta dell’acciaio inossidabile, confrontati con quelli del tradizionale acciaio da
costruzione, sono più che compensati da una durata considerevolmente più lunga e da costi di
manutenzione e di riverniciatura più bassi. Il ponte di Stoccolma ha già vinto un certo numero di
premi nazionali e internazionali.
Figura 1: Sezione del ponte (Helzel 2010).
Figura 2: Ponte, vista laterale (Helzel 2010).
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Marina Bay Pedestrian Bridge, Singapore, 2009
Cliente: Paddington Development Corp., Londra
Progettisti: Cox Group + Architects 61, Arup
Figura 3: Alcune viste del ponte (AM 2010).
Il Marina Bay Bridge, ponte pedonale di 280 metri di lunghezza e 6 metri di larghezza, sarà
composto da due membrature a spirale in tubolare di acciaio inox, simili alla alla struttura del DNA.
Il ponte consentirà anche una vista spettacolare sulla città, sia dal mezzo che da cinque piattaforme
panoramiche. La spirale interna della doppia elica saranno utilizzati a sostegno di vetro sinterizzato
e pensiline a maglia di acciaio inossidabile per fornire ombreggiatura ai pedoni. Le superfici in
acciaio inox fornisce spettacolare illuminazione notturna. I progettisti hanno selezionato il materiale
Duplex 2205 (EN 1,4462), come il grado appropriato inox per la doppia elica e per le relative
strutture di sostegno. Duplex 2205 offre molti vantaggi: nel clima caldo e umido, marittimo di
Singapore, questa qualità altamente resistente alla corrosione garantisce bassi costi di manutenzione
e sembra avere una buona capacità a mantenere inalterate le superfici esterne al fine di poter
raggiungere una vita utile di almeno 100 anni senza significativi interventi di manutenzione. La
struttura pesa complessivamente 570 tonnellate.
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Ponte stress ribbon, Svizzera
Cliente: Verein KulturRaum Via Mala
Progettisti: Conzett, Bronzini, Gartmann AG
La passerella Suransuns prevede una continuazione della romana Via Mala sotto forma di un
flessibile nastro snello, che collega i due lati della gola in fondo alla quale scorre il fiume
Reno Hinter. La luce è di 40 m. L’impalcato è costituito da quattro nastri in acciaio inox duplex
2205 (1.4462), uniti in coppia da “cinghie” dell’acciaio stesso. Il bordo ponte è costituito da tubi di
16 mm di diametro in 316L (1.4404) in acciaio inox, che proteggono anche il naturale piano di
calpestio in pietra che si appoggia alla struttura stessa. I gradi di acciaio inossidabile
sono stati selezionati per resistere alla nebbia salina nelle vicinanze della strada principale. L'acciaio
e la pietra si armonizzano con il paesaggio di cemento.
Figura 4: Ponte Surandsus.
Figura 5: Ponte Surandsus, dettagli.
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Ponte ad arco, York, Inghilterra
Cliente: York Millennium Bridge Trust, York
Progettisti:Whitby Bird & Partners, Londra
Il ponte sul fiume Ouse a York non è soltanto un punto di attraversamento per pedoni e ciclisti ma
fa sì che il fiume diventi anche uno spazio ricreativo per gli abitanti locali. Un arco di acciaio
inossidabile, inclinato di 50° rispetto all’asse verticale, congiunge le due sponde per una lunghezza
di 80 m e un sottile impalcato è sospeso tramite cavi di acciaio inossidabile disposti a raggiera.
Come per i raggi delle ruote di una bicicletta, questi sottili cavi hanno un effetto stabilizzante
vicendevole. La sezione poligonale dell’impalcato, in lamiera saldata di acciaio, è resistente ai
carichi di flessione e di trazione. Per permettere il passaggio del traffico fluviale, l’altezza
necessaria alla staticità della trave scatolare è stata progettata con una sezione a forma di gradino.
Per tutta la lunghezza del ponte questo gradino serve anche da panchina; i cavi di sospensione sono
fissati ai suoi bordi anteriore e posteriore (Helzel 2010).
Figura 6: Ponte ad arco a York (Helzel 2010).
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CONCLUSIONI
Come si desume da questo approfondimento inerente i ponti pedonali in acciaio inossidabile, il
materiale è in grado di offrire una qualità anche superiore in termini di resistenza alla corrosione e
di performance meccaniche, diventando un materiale molto competitivo nel settore dei ponti e delle
passerelle pedonali. La tipologia inox sta recentemente diffondendosi anche a strutture da ponte
molto più impegnative, come quelle strallate di grande luce, specialmente se in ambiente marino,
ovvero laddove i requisiti di resistenza agli agenti atmosferici diventa un parametro di controllo
dell’intero progetto.
RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI
Si riportano nel seguito alcuni riferimenti bibliografici e note su alcuni documenti da cui è possibile
trarre spunto per lo studio dei ponti pedonali, in particolare realizzati in acciaio inossidabile.
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*: Dr. Ing., Università degli Studi di Padova, Italia