Ponte di Archimede: lo studio di fattibilità per l’attraversamento del Bjørnafjord | Ingegneri.info

Ponte di Archimede: lo studio di fattibilità per l’attraversamento del Bjørnafjord

Intervistiamo l’ingegnere Arianna Minoretti, tecnico italiano che tra gli altri ha sviluppato il progetto di fattibilità per l’attraversamento del Bjørnafjord

Ipotesi contemplata di ponte galleggiante (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)
Ipotesi contemplata di ponte galleggiante (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)
image_pdf

Quattro anni fa un ingegnere che aveva un bagaglio di esperienza decennale volò in Norvegia per entrare a far parte del team tecnico che avrebbe seguito gli studi di fattibilità circa le opere infrastrutturali che avrebbero, in un futuro nemmeno troppo lontano, collegato i fiordi norvegesi alla terra ferma. Abbiamo intervistato l’ingegnere comasco Arianna Minoretti con cui abbiamo parlato dello studio di fattibilità di attraversamento del Bjørnafjord che l’ha vista tra i principali protagonisti.

Attraversamento del Bjørnafjord (Fonte: SVV – Statens Vegvesen, Amministrazione pubblica dei trasporti norvegese)

Attraversamento del Bjørnafjord (Fonte: SVV – Statens Vegvesen, Amministrazione pubblica dei trasporti norvegese)

“Le ipotesi di attraversamento contemplate sono essenzialmente tre: il ponte galleggiante, il ponte sospeso ed il cosiddetto “Ponte di Archimede”. Attualmente il collegamento con i fiordi avviene esclusivamente mediante traghetto; si tratta di sette percorsi che la società di trasporto pubblica norvegese, Statens Vegvesen, vorrebbe sostituire con infrastrutture viarie collegandole con la E39, al fine di ridimensionare le tempistiche di attraversamento in virtù delle peculiarità e dei servizi presenti sulla terraferma, quali ospedali, scuole e attività economiche. Lo studio di fattibilità dell’attraversamento del Bjørnafjord mediante il ponte di Archimede può essere utilizzato, con la dovuta considerazione delle diverse condizioni al contorno, anche per gli altri sei attraversamenti”.

Come si evince da Figura 1, sono state considerate due possibili soluzioni per il ponte di Archimede:
1. Il tunnel sottomarino è ancorato al fondale marino tramite collegamenti verticali (Tether-stabilized SFTB, linea blu) ed ha una lunghezza di 5.495 m.
2. Il tunnel viene collegato ad “isole galleggianti” (Pontoon-stabilized SFTB, linea rossa) ed ha una lunghezza di 5.350 m.

Figura 3 - Tether-stabilized vs Pontoon-stabilized (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)

Figura 3 – Tether-stabilized vs Pontoon-stabilized (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)

Figura 3 - Tether-stabilized vs Pontoon-stabilized (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)

Figura 3 – Tether-stabilized vs Pontoon-stabilized (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)

“Il ponte di Archimede è una soluzione strutturale che ha almeno cento anni e, complice la tecnologia ed il progresso tecnico, adesso è una infrastruttura che può essere realizzata. Abbiamo considerato due tipi di soluzioni, quella mediante elementi in tensione ancorati al fondale e quella delle isole galleggianti che stabilizzano verticalmente il tunnel stradale sottostante.
Entrambe le soluzioni prevedono un doppio tunnel con due carreggiate per senso di marcia ed un percorso ciclo-pedonale.
Non si può dire a priori che una soluzione sia meglio dell’altra, in quanto entrambe devono essere contestualizzate con l’ambito territoriale di inserimento: nel caso della “pontoon-stabilizied” si ha una soluzione che non dipende dalle condizioni geologiche del fondale marino, essendo totalmente scollegata da esso. Di contro, la posizione di isole galleggianti andrebbe a limitare lo spazio di navigazione, comportando un rischio di collisione con le navi che è stato considerato in fase di progettazione”.

Figura 4 – Esempio di sfruttamento delle isole artificiali verdi (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)

Figura 4 – Esempio di sfruttamento delle isole artificiali verdi (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)

“Attraverso la soluzione “Tether-stabilized” non si presenterebbe il problema della navigazione superficiale, bensì di quella sottomarina. Abbiamo, infatti, contemplato l’ipotesi di un potenziale scontro tra un sottomarino e ciascuna struttura sommersa e questo naturalmente ha inciso sulla modellazione degli elementi.
Le discipline in gioco sono molteplici, ad esempio, per poter formulare un’ipotesi realistica di sottomarino ma anche di mezzi di superfice, vi è stato il coinvolgimento anche della Marina Militare.
È fondamentale comprendere la finalità del progetto: l’Amministrazione norvegese, aveva, già nel precedente piano quadriennale inserito il riammodernamento dell’arteria stradale E39. Il consistente stanziamento di fondi per la ricerca ha permesso di finanziare oltre 50 dottorandi e post-dottorandi per progetti di ricerca mirata su argomenti specifici, come le esplosioni nel tunnel, le strutture geotecniche e cosi’ via. Sono stati effettuati anche alcuni test in galleria del vento, grazie al lavoro effettuato con i consulenti.

L’ingegnere Minoretti è arrivata in Norvegia quattro anni f e dopo due mesi di riunioni bilingue, inglese e norvegese, sono iniziati i briefing esclusivamente norvegesi. Questa però non è stata l’unica difficoltà, perché anche a livello di modellazione numerica e di normativa è stato necessario un aggiornamento. In particolare, come si legge dal report “BJØRNAFJORD SUBMERGED FLOATING TUBE BRIDGE – K3/K4 TECHNICAL REPORT” la normativa corrisponde ad un altro aspetto saliente di questo studio: “alla base della progettazione vi è la normativa europea, ovvero gli Eurocodici, ma questi non comprendono le strutture marine.
Colmare questo deficit è stato il punto di partenza: parallelamente al progetto è stato necessario redigere un nuovo documento normativo che sancisse le regole progettuali per strutture di questo tipo, oggi incluso nelle norme nazionali norvegesi.
Questo documento potra’ essere utilizzato come base per la redazione di documenti internazionali che regolino queste particolari tipologie strutturali, ad esempio all’interno dei gruppi FIB dei quali facciamo parte. Gli aspetti da considerare sono molteplici: dalle azioni alle combinazioni dei carichi, dalle caratteristiche in esercizio ai problemi di manutenzione.”

Il ponte di Archimede: “TETHER-STABILIZED” vs “PONTOON-STABILIZED”
“Trattandosi di un’infrastruttura viaria la sua vita nominale deve essere pari a 100 anni, ciò significa, già in sede di studio di fattibilità predisporre dei piani di manutenzione dell’opera nel suo complesso e di interventi di sostituzione/manutenzione dei singoli componenti. Ciò implica una scelta oculata in termini sia di materiali sia di geometria degli elementi”.

Figura 5 - Soluzione Pontoon: sezione del tunnel (profile T9.5 - classe E) - (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)

Figura 5 – Soluzione Pontoon: sezione del tunnel (profile T9.5 – classe E) – (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)

Tethe-stabilized Pontoon-stabilized
Tipo di vincolo Ancora al fondale ogni 200 m Ancora alle isole superficiali galleggianti
Vantaggi La quota minima di imposta del tunnel è pari a -30m, ciò consente la libera navigazione superficiale.
E’ mitigato l’effetto delle onde.
Libero transito sottomarino senza alcuna restrizione.
In caso di urto è possibile lo sganciamento del pontone dall’isola.
Svantaggi Dipendente dalle condizioni geotecniche del fondale marino.
Transito sottomarino limitato e controllato in prossimità della struttura.
Navigazione superficiale limitata e controllata.
Proprietà strutturali
Freccia limite orizzontale L/200
Freccia limite verticale L/350
Accelerazione e vibrazioni orizzontali (confort) 0.3 m/s2
Accelerazione e vibrazioni verticali (confort) 0.5 m/s2
Limite di velocità 100 km/h
Pendenza massima 5%
Larghezza strada 9.5 m (profile T9.5 – classe E)
Figura 6 - Particolare “Tether” - (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)

Figura 6 – Particolare “Tether” – (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)

Figura 6 - Particolare “Tether” - (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)

Figura 6 – Particolare “Tether” – (Fonte: SVV – Statens Vegvesen)

Le peculiarità del ponte di Archimede corrispondono a:
• Si ha una sensibile diminuzione dell’azione marina: l’accelerazione verticale massima in esercizio è pari a 0.05 m/s2;
• La geometria curva dei due canali nonchè la loro sezione consente un’adeguata resistenza ai carichi ambientali, l’accelerazione orizzontale massima in esercizio è pari a 0,1 m/s2;
• Durante eventi meteorologici intensi non sarà necessario interdire il traffico;
• All’interno dei due condotti vi sono due corsie di marcia e collegamenti tra i due tunnel ogni 200 m, sia a livello di traffico veicolare che pedonale/ciclabile;
• La struttura è progettata per garantire di non avere accesso di acqua in nessun caso;
• I condotti sono progettati per resistere agli impatti con sottomarini;
• I test in galleria del vento hanno dimostrato che la sezione più stabile è quella del doppio tubo.
La soluzione del ponte di Archimede rappresenta, tra le soluzioni proposte per il Bjørnafjord, quella più onerosa ma ciò non esclude che possa rappresentare la migliore soluzione per l’attraversamento degli altri fiordi.

Chi è Arianna Minoretti

Arianna Minoretti Ingegnere civile strutturista, si laurea nel 2004 al Politecnico di Milano. Dopo dieci anni di professione in Italia e Spagna in ambito di costruzioni civili ed edili, si trasferisce in Norvegia, dove lavora attualmente presso la pubblica amministrazione delle strade.

Leggi anche: Ponti e viadotti, in arrivo il monitoraggio digitale

Copyright © - Riproduzione riservata
L'autore
Ponte di Archimede: lo studio di fattibilità per l’attraversamento del Bjørnafjord Ingegneri.info