Studio Tecnico Macchi - Ingegneria strutturale - Milano

La qualità dei ponti realizzati negli ultimi quarant'anni non è più accettabile per molte ragioni, soprattutto per la durabilità, non soddisfacente, e per il rapido degrado che porta a costose riparazioni di strutture corrose e insicure e costi addizionali per deviazioni, interruzioni, rallentamenti del traffico, inconvenienti particolarmente seri per i ponti delle ferrovie ad alta velocità.

Un requisito addizionale che è diventato essenziale negli anni recenti è la limitazione a un livello ammissibile dell'impatto acustico del traffico sull'ambiente: le ferrovie ad alta velocità sono obbligate ad applicare barriere contro il rumore ai loro viadotti, che oltre ad essere appendici fragili e difficili da mantenere, costituiscono un'enorme barriera nel territorio, inaccettabile per l'eccessivo impatto visivo.
La risposta quasi ovvia a tale problema è il profilo aperto della sezione dell'impalcato. Il treno, invece di scorrere sopra la strutture, può scorrere dentro a una sezione a U aperta, tra due pareti laterali che operano in modo eccellente come barriere sonore per altezza, forma e massa considerevole.
Il progetto esecutivo elaborato dallo Studio Macchi per i "Viadotti Modena" per la lunghezza di 13.000 metri della linea ad alta velocità Milano-Bologna è un viadotto prefabbricato in cemento armato precompresso concepito secondo tali criteri innovativi. La luce standard è 31,50 metri e l'altezza totale dell'impalcato è 3,60. Il tracciato ed i requisiti di sicurezza hanno portato alla scelta di due binari separati, cosicché l'impalcato è simile ad una sezione ad OMEGA.
La forma curva, che già di per sé realizza una sostanziale riduzione dell'impatto visivo (la parte inferiore della sezione scompare nell'ombra), è abbinata all’utilizzazione di una scanalatura longitudinale della superficie piuttosto profonda (modo ingegnoso di lavorare la superficie delle colonne usato dagli antichi Greci e Romani), il cui effetto è di gran lunga più rilevante di quello della consueta rugosità dei trattamenti di superficie dei pannelli in calcestruzzo.

Il progetto dei viadotti OMEGA ha richiesto una serie di studi preliminari della stabilità della sezione trasversale, perché un irrigidimento trasversale non era possibile. Sono stati usati, con crescenti livelli di raffinatezza, diversi modelli numerici per gli effetti del secondo ordine, tenendo conto dei carichi esterni, della precompressione e degli effetti della viscosità, sia per la campate isostatiche che per gli impalcati continui.
Il risultato di tali studi è una struttura robusta, che ha una resistenza appropriata anche a possibili eventi accidentali, e molto durevole per il considerevole costante spessore del guscio.

Dal punto di vista operativo, la forma inusuale di tale struttura innovativa e la grande lunghezza dei viadotti ha posto problemi non consueti per la loro realizzazione in un tempo ragionevole.
Gli elementi standard dell'impalcato da 31,50 metri sono stati progettati come gusci precompressi e prefabbricati in un singolo elemento. Poiché il numero degli elementi prefabbricati era molto elevato (circa 760) essi sono stati prodotti in diversi impianti di prefabbricazione lungo la linea e trasportati sul posto da un veicolo che ha corso sulle campate preventivamente posate. Poiché il peso del veicolo con il suo elemento prefabbricato era di circa 12.000 kN su un totale di 16 ruote, il varo dei prefabbricati ha rappresentato per la struttura la situazione critica.
L'analisi strutturale, particolarmente delicata per le tensioni trasversali, è stata effettuata con elementi finiti, con 4 strati di elementi brick a 8 nodi.

Gli elementi di maggior luce sono stati realizzati in corrispondenza degli attraversamenti di fiumi e autostrade: la massima luce centrale libera è risultata di 56 metri e sono state adottate strutture continue a 3 campate, in cui l'impalcato ha mantenuto la sezione trasversale corrente, ed aumenta la sua resistenza e la sua rigidezza solo in corrispondenza degli appoggi intermedi grazie ad un aumento locale dell'altezza dei muri laterali.
La costruzione degli impalcati continui è stata effettuata in due fasi: prima è stata costruita e precompressa una sezione centrale della massima luce, poi le campate laterali sono state aggiunte con continuità delle barre di precompressione.
Precompressione e carico sono stati applicati in modo tale che la viscosità del calcestruzzo non modificasse nel tempo lo stato di tensione, malgrado l'esecuzione in fasi successive.

Studio della stabilità dell'impalcato (trave isostatica e soluzione continua)

Concio di prova - impatto visivo e proporzioni

Carrellone durante il varo dell'impalcato isostatico

Tensioni principali di compressione

Elemento prefabbricato pronto per il varo

Successione delle campate isostatiche