Unponte strallato è unponte di tipo "sospeso" nel quale l'impalcato è retto da una serie di cavi (glistralli) ancorati a piloni (o torri) di sostegno.
Rispetto ad unponte sospeso di tipo classico, in cui l'impalcato è appunto sospeso mediante pendini verticali ai cavi portanti che assumono la forma molto simile ad unaparabola[1], gli stralli del ponte strallato collegano direttamente il piano dell'impalcato alle torri e assumono una forma apparentemente rettilinea[2]. I ponti strallati si stanno imponendo come soluzione ideale per superare le medie e grandi luci fino ad oltre i mille metri[3].
L'idea di sorreggere una trave con funi inclinate, glistralli, è antichissima: i ponti levatoi medioevali e, molto prima, i picchi delle navi egiziane, ne sono un esempio. Le prime applicazioni di tale sistema nella costruzioni di ponti, apparvero sin dai secoli XVII e XIX, rispettivamente in Italia (Fausto Veranzio), in Germania (Immanuel Löscher) ed in Inghilterra (Redbath and Brown). Il primo a presentare un progetto, sia pure teorico, di ponte strallato èFausto Veranzio, eclettica figura di letterato ed inventore, che nella sua opera "Machinae Novae" tra tante invenzioni presenta anche un "pons ferreus", con impalcato di legno e stralli costituiti da catene.
La prima realizzazione conosciuta, del 1784, è un ponte a Freyberg dovuta al carpentiere tedescoImmanuel Löscher. Purtroppo due drammatici crolli di opere di questo tipo, in Inghilterra sul fiume Tweed nel 1818 (Dryburgh Abbey Bridge) ed in Germania sul Saale nel 1824, arrestarono per più di un secolo lo sviluppo di questo schema.Claude-Louis Navier, che fu incaricato di indagare sulla causa di questi collassi, concluse le sue ricerche sconsigliando l'adozione di tali ponti e suggerendo invece quella dei classiciponti sospesi con cavo parabolico ed impalcato a travata irrigidente portato datiranti verticali. Dopo di ciò i ponti strallati furono dimenticati mentre il ponte sospeso tradizionale iniziò il suo grande sviluppo con le note realizzazioni nord americane.
Soltanto nel 1938Franz Dischinger iniziò a riscoprire il ponte strallato proponendo un ponte ferroviario sospeso a doppio binario sulfiume Elba pressoAmburgo, con una luce unica di 750 m, nel quale la sospensione delle parti laterali della luce centrale era prevista coi tiranti inclinati a ventaglio uscenti dalla sommità delle torri. Dischinger pubblicò i risultati dei suoi studi solo nel 1949, e subito dopo, tra il 1950 e il 1952, numerosi progetti di ponti strallati furono proposti in Germania per la ricostruzione di alcuni ponti sulfiume Reno. Il primo ponte strallato moderno è il Strömsund Bringe (Svezia) di 183 m realizzato sempre da Dischinger nel 1955.
La caratteristica saliente dei ponti strallati è quella di assumere un comportamento statico, anche per i carichi mobili, di tipo "quasi reticolare", ovvero con soli sforzi assiali nelle membrature della struttura. Nella maggioranza dei casi i ponti adottano uno schema di tipo autoancorato (es.Ponte di Normandia in Francia) e l'impalcato è così soggetto a sforzi prevalentemente di compressione, mentre nei ponti strallati ancorati a terra (es.Ponte all'Indiano aFirenze) l'impalcato è prevalentemente in trazione. Gli stralli risultano sempre tesi, anche quelli di ormeggio o di mezzeria che, in base ad alcune condizioni di carico, sono soggetti a grandi escursioni di sforzo, rimanendo però sempre in trazione. La deformabilità dei ponti strallati non dipende essenzialmente dalla rigidezza dell'impalcato (come nei ponti sospesi classici a travata irrigidente) ma principalmente dal sistema di strallatura.
Se progettato correttamente il ponte strallato ha un regime di sollecitazioni flessionali nell'impalcato di tipo secondario, consentendo così altezze dell'impalcato molto ridotte (sostanzialmente legate alla larghezza dello stesso) con notevoli benefici anche sul piano estetico. Il confronto con il ponte sospeso vede sicuramente prevalere il ponte strallato nel campo di luci tra i 200 m e i 1100 m, soprattutto se è previsto il transito ferroviario. Infatti il ponte strallato rispetto al ponte sospeso è meno deformabile, più facilmente costruibile e comporta un quantitativo di acciaio ad alta resistenza (per i cavi) decisamente inferiore.
A seconda della disposizione longitudinale deglistralli, i ponti strallati si possono distinguere in due tipi fondamentali:
ponti con stralli ad arpa gli stralli sono paralleli fra loro e i punti di attacco sul pilone sono distribuiti lungo tutta la sua altezza;
ponti con stralli a ventaglio gli stralli non sono paralleli e convergono dall'impalcato alla sommità delle antenne.
Esiste anche una disposizione intermedia degli stralli, dettaibrida, nella quale gli stralli non sono paralleli e i punti di attacco sono distribuiti lungo il pilone ma su una zona limitata.
Differenti tipi di piloni per ponti con sospensionelateraleDifferenti tipi di piloni per ponti con sospensionecentrale
A seconda della disposizione trasversale deglistralli, il sistema di sospensione può essere sostanzialmente di due tipi:
sospensione centrale gli stralli sono disposti su un unico piano verticale passante per il centro dell'impalcato. In questo caso l'impalcato deve possedere un'elevata rigidità torsionale;
la sospensione laterale nel quale gli stralli sono disposti su due piani verticali o inclinati con aggancio degli stralli ai bordi dell'impalcato.
A seconda del tipo di disposizione trasversale e longitudinale cambia la geometria delle antenne.
Nei primi ponti strallati erano adoperati pochistralli con passo molto ampio (30 –50 m). Questa soluzione con stralli concentrati comportava grandi sforzi nei cavi che richiedevano complicati congegni di ancoraggio nonché spessori notevoli dell'impalcato. La tendenza attuale, invece, prevede una riduzione del passo degli stralli con un corrispondente aumento del loro numero (la cd. strallatura continua o diffusa).
Ponti con differenti misure di passo degli stralli
La soluzione con stralli diffusi comporta i seguenti vantaggi:
si riducono le flessioni longitudinali dell'impalcato;
L'altezza del pilone influenza molto la statica del ponte, infatti con l'aumento dell'angolo cavo-impalcato (cioè piloni alti) diminuisce anche la trazione nello stesso. L'inclinazione ottimale dei cavi è 45° ma può variare nel ragionevole limite di 25°-65° con i valori più bassi per i cavi esterni al pilone. Per questa ragione, a parità di luce da superare, i piloni di un ponte strallato sono molto più alti dei corrispondenti piloni di un ponte sospeso.
Glistralli sono essenzialmente costituiti datrefoli in acciaio, mentre l'impalcato e le antenne possono essere realizzate sia in acciaio che incalcestruzzo armato precompresso. Pertanto si possono avere sia ponti interamente in acciaio (piloni - impalcato - stralli) sia ponti misti con piloni e impalcato incalcestruzzo armato oppure con impalcato in sistema composto, calcestruzzo-acciaio.È ormai tristemente famosa, per il crollo di Genova nell'agosto del 2018, la tecnica dell'ingegnere Morandi che in importanti ponti strallati usò stralli in cemento armato precompresso in cui erano affogati i tiranti in acciaio, quattro per pilone non tenendo conto del possibile degrado nel tempo del cemento e delle conseguenti difficoltà nella manutenzione.
A partire dalla fine deglianni cinquanta delXX secolo, e con un rapido incremento nei primi anni del XXI secolo, sono stati realizzati nel mondo diverse centinaia di ponti strallati proprio nel campo di luci sopracitato affermando così definitivamente questa nuovo tipo di ponte per il superamento delle grandi luci.
I ponti strallati sono stati proposti inizialmente per l'attraversamento di un'unica grande luce, generalmente realizzando uno schema di ponte a tre grandi luci di cui quella centrale è la maggiore. Tuttavia sono stati realizzati anche ponti strallati su più luci uguali, con schemi statici adattati alle luci multiple come, ad esempio nei Ponti sul torrentePolcevera a Genova (1960-1964, parzialmente crollato nel 2018) e sulla laguna diMaracaibo in Venezuela (1957-1962) progettati entrambi daRiccardo Morandi o nelle recenti realizzazioni delPonte Rion Antirion in Grecia (2004) o nelviadotto di Millau (2004) ePonte di Térénez (2011), entrambi in Francia.
I ponti costruiti su progetto diSantiago Calatrava aReggio Emilia per l'attraversamento dellaAutostrada A1 e della linea ferroviaria ad alta velocità costituiscono un caso particolare di ponti strallati per la loro valenza architettonica: l'insieme dei tre ponti è composto da tre archi orientati perpendicolarmente tra di loro che sostengono le campate.
I due ponti laterali, con l'arco disposto in senso trasversale all'asse del ponte con funzione di antenna, possono essere assimilati ai ponti strallati mentre nel ponte centrale l'arco è disposto lungo l'asse del ponte. Quest'ultimo va classificato come un ponte ad arco a via inferiore con elementi di sospensione centrali (cd. trave Langer).
I tre ponti sono stati inaugurati il 20 ottobre2007.[5]
Il progetto fu redatto nel 1968 e successivamente ripreso nel 1972 con riguardo alla realizzazione dell'opera. Per l'attraversamento dell'Arno si è realizzata una soluzione a travata d'acciaio strallata, torsiorigida, senza pile di sostegno nel fiume, in modo da scavalcarne con un'unica luce l'interoalveo. Allo scopo di evitare dimensioni eccessive per lo spessore della travata, la stessa è dunque del tipo strallato, e pertanto funziona principalmente come arco reticolare a tre cerniere capovolto. Il sistema di ormeggio della sospensione è costituito da due puntoni leggermente inclinati verso gli accessi e arretrati rispetto alle imposte della travata, dalla sommità dei quali parte un doppio ordine di stralli confluenti sulla travata. L'ormeggio esterno dei piloni è stato previsto a 65 m di distanza da ciascuno di essi.
La sezione centrale del Ponte Živopisnyj sul fiume Moscova aMosca è un ponte strallato nel quale il pilone è costituito da un grande arco in acciaio perpendicolare al piano stradale dal quale partono oltre 70 stralli in acciaio. L'arco raggiunge una altezza di 105 metri al di sopra del livello del fiume e al momento della sua inaugurazione nel 2007 è il ponte strallato più alto d'Europa.[6]
Al 2016, il ponte strallato più elevato al mondo era ilPonte Beipan nei pressi diLiupanshui, lungo 720 metri e alto 565 m sopra il livello del fiume, mentre ilPonte Siduhe era il più grande ponte sospeso al mondo, alto 496 metri e lungo più di 900.[7]
^A ponte scarico (senza carichi mobili) il cavo portante assume la forma della funicolare dei carichi che deve sopportare (peso proprio dei cavi e dell'impalcato). Se è trascurabile il peso dei cavi rispetto a quello dell'impalcato la forma è quella della parabola.
^In realtà sotto l'effetto del loro peso gli stralli (in inglese cable stayed) si dispongono lungo una lineacatenaria.
^Negli ultimi anni sono state realizzate già tre opere che superano abbondantemente i mille metri di luce.
De Miranda Fabrizio,I ponti strallati di grande luce - fondamenti teorici, analisi strutturale, criteri di progettazione, tecniche di costruzione, 5 esempi di realizzazioni, Ed. Zanichelli, Bologna 1980.