PROGETTO PER LA REALIZZAZIONE DI UN NUOVO PONTE SUL FIUME ARNO A FIGLINE VALDARNO (FI)
Introduzione
La finalità del presente progetto riguarda la realizzazione di un nuovo collegamento, tramite la realizzazione di un ponte sull’Arno, tra il centro urbano del Comune di Figline Valdarno posto in riva sinistra d’Arno e la località Matassino posta in riva destra. Tale intervento si inquadra in una redistribuzione della viabilità che investe un’area ben più ampia con caratteristiche di forte espansione urbanistica e industriale. L’area di progetto è interessata da importanti infrastrutture in direzione nord – sud, prima fra tutti l’autostrada A1, oltre alla linea ferroviaria ad alta velocità in riva destra e la linea ferroviaria “lenta” in riva sinistra d’Arno. La nuova infrastruttura collegherà la variante al Centro Abitato di Figline e la variante alla SR69 in riva destra, realizzando oltre ad un collegamento tra le zone urbane poste sulle due sponde del fiume, un collegamento baricentrico tra i due caselli autostradali di Incisa Valdarno e di San Giovanni Valdarno, favorendo allo stesso tempo l’utilizzo della stazione ferroviaria di Figline, che risulta essere un forte polo di attrazione del traffico sia privato che pubblico.
Vista la particolarità altimetrica dell’area, per la presenza del rilevato autostradale e delle sponde del fiume, la progettazione del nuovo asse viario di collegamento ha richiesto un attento studio delle caratteristiche plano altimetriche del tracciato con l’obbiettivo finale di realizzare un’infrastruttura che potesse assolvere in pieno alle caratteristiche funzionali e di sicurezza richieste dall’alta domanda di trasporto presente nell’area, compatibilmente con un adeguato inserimento paesaggistico della stessa.
Obiettivi e particolarità progettuali finalizzati alla funzionalità e alla sicurezza per gli utenti della strada
Le maggiori criticità emerse riguardano: la quota che è necessario raggiungere per il sottoattraversamento del rilevato autostradale nella breve distanza tra la rotatoria in riva destra ed il rilevato autostradale; la necessità di raggiungere il livello di sicurezza idraulica per l’attraversamento del fiume Arno, unitamente alla vicinanza del suo argine destro all’autostrada; la particolare collocazione della rotatoria in riva destra in relazione al rilevato ferroviario, che vincola ulteriormente la partenza del tracciato stradale se si vuole evitare la realizzazione di un secondo sottopasso ulteriormente costoso.
Visto il contesto particolarmente complesso e vincolato, per arrivare al migliore risultato di connubio fra fattori funzionali e di sicurezza della circolazione, di fattibilità tecnica ed economica, nonché di inserimento paesaggistico e di estetica generale da parte di chi utilizza l’infrastruttura quotidianamente, la scelta della soluzione finale adottata è stata dettata principalmente dal livello di servizio che si reputa opportuno per questa infrastruttura debba assolvere, ogni altra rinuncia avrebbe comportato un decadimento dello stesso difficilmente accettabile per questa e per il traffico che deve servire.
Il tracciato di questo asse stradale è stato definito sulla base dei criteri sopra esposti, che derogano dalla categoria stradale C solamente per i raggi minimi planimetrici, che comunque sono conformi a quelli ammissibili per la categoria stradale F.
A proposito di ciò preme ricordare che il livello di servizio è legato alle sole pendenze longitudinali del tracciato, alla larghezza della carreggiata, alla ampiezza dei margini laterali (banchine) pertanto, l’adozione di raggi planimetrici minimi appartenenti ad una categoria stradale inferiore, non influenza minimamente il livello di servizio, che può essere assunto come quello corrispondente alla categoria C.
La non alterazione del livello di servizio, unitamente alla moderazione della velocità ottenuta esclusivamente con le caratteristiche intrinseche del tracciato, conferisce allo stesso caratteristiche di scorrevolezza, capacità di smaltimento dei flussi e sicurezza della circolazione, di fondamentale importanza per il tipo di infrastruttura richiesta.
Il progetto del nuovo tracciato è stato realizzato nel completo rispetto del D.M. del 5 novembre 2001, eccetto che per le limitazioni esposte in precedenza le quali non vanno ad inficiare la sicurezza del tracciato ma ad aumentarne la stessa visto l’effetto di moderazione naturale della velocità che esso impone, e del D.M. del 19 aprile 2006 per quanto riguarda le intersezioni di progetto. Il rispetto delle suddette normative è garanzia di elevati livelli di sicurezza per tutti gli utenti dell’infrastruttura viaria.
Particolare attenzione è stata prestata verso le utenze deboli, tramite la realizzazione di appositi percorsi pedonali e ciclabili lungo il tracciato, alla separazione degli stessi dal traffico veicolare e alla connessione degli stessi con percorsi pedonali e ciclabili esistenti.
Caratteristiche strutturali dell’opera di progetto
La tipologia dell’opera è quella di ponte ad arco a via intermedia aventi le seguenti caratteristiche:
Luce di calcolo della campata: circa 160 mt
Lunghezza totale dell’impalcato: circa 230 mt
Larghezza dell’impalcato: circa 15 mt + piste laterali 2,50 mt
Struttura portante dell’arco: struttura in acciaio con profili tubolari circolari saldati
Struttura portante dell’impalcato: struttura in acciaio (cassone) e soletta collaborante in c.a.
Strutture di fondazione: fondazioni in c.a. e pali di grande diametro
La volontà di caratterizzare in modo significativo il paesaggio e di valorizzarlo attraverso una forma plastica spaziale ha ristretto la scelta della forma del ponte a poche tipologie strutturali, quali i ponti strallati e i ponti ad arco, che hanno anche il pregio di consentire lo scavalcamento del fiume senza la necessità di inserire pile all’interno dell’alveo inciso. La geometria dell’attraversamento (attraversamento in curva e lunghezza della luce da coprire di circa 150 m) ha suggerito poi l’adozione di una struttura ad arco, ma dalle caratteristiche geometriche e dal comportamento strutturale originali rispetto ad una soluzione classica in rettilineo. Questa scelta progettuale oltre a rispondere alle succitate esigenze di natura estetica consente infatti di soddisfare contemporaneamente due esigenze tecniche di natura contrapposta: il rispetto dei vincoli di natura idraulica, legati al franco minimo rispetto al livello di massima piena del fiume e la necessità di limitare la deformabilità della struttura nei confronti dei carichi veicolari.
Se la prima condizione impone un limite superiore all’altezza della struttura di impalcato, la seconda richiede l’adozione di travi di impalcato sufficientemente rigide nel piano verticale e quindi con sezioni di altezza non trascurabile se utilizzate su convenzionali schemi a travata. Da qui la scelta della struttura ad arco, tipologia nell’ambito della quale soprattutto negli ultimi anni si è affermata la soluzione con archi accoppiati rispetto alla classica soluzione ad arco singolo. L’arco singolo richiede infatti l’adozione di una sezione con elevato ingombro trasversale per garantirne la stabilità fuori dal proprio piano. Il problema della stabilità dell’equilibrio viene ampiamente superato da un sistema di archi binati, dove ciascuno dei due archi oltre ad avere una funzione portante nei confronti dei carichi verticali, offre un ritegno elastico all’altro arco, scongiurando fenomeni di instabilità fuori dal proprio piano.
La forma finale del ponte è un’originale coniugazione tra la scelta strutturale degli archi inclinati e lo sviluppo curvilineo dell’impalcato in pianta. In particolare, mentre in un ponte rettilineo i due archi sono posti su piani inclinati e sono disposti in modo simmetrico rispetto all’asse longitudinale del ponte, nella soluzione proposta i due archi sono sempre su piani inclinati ma hanno forme diverse l’uno dall’altro e non sono tangenti nella mezzeria del ponte, dove sono mantenuti ad una distanza di alcuni metri. Questa peculiare geometria evita la costruzione di archi spaziali, ossia con curvatura anche nel piano orizzontale oltre che verticale, la cui costruzione sarebbe stata molto complessa.
La soluzione proposta rappresenta un ottimo compromesso nei confronti delle due esigenze richiamate sopra, perché consente di limitare l’altezza della sezione di impalcato nel pieno rispetto dei vincoli idraulici e nel contempo conferisce alla struttura un’elevata rigidezza nei confronti dei carichi da traffico. Gli archi risultano infatti impegnati prevalentemente a compressione, cosicché la struttura nel suo complesso esibisce nel piano verticale spostamenti di entità trascurabile.
Nella sezione di mezzeria i due archi raggiungono una quota massima di circa 20 m rispetto al piano stradale, mentre rispetto alla quota dell’estradosso delle fondazioni il dislivello è di poco superiore ai 30 m. La luce degli archi tra gli appoggi in fondazione misura circa 160 m, mentre tra i punti di tangenza con l’impalcato la distanza è di circa 130 m; il rapporto freccia-luce risulta pertanto pari a 1/5,33.
La forma del ponte si caratterizza anche per la particolare geometria adottata nel collegamento degli archi in fondazione. Ad entrambe le estremità gli archi risultano tangenti alla trave di impalcato, alla quale trasferiscono nei punti di tangenza la maggior parte della spinta orizzontale attraverso i trasversi di collegamento, e seguendo un percorso curvilineo convergono fino a raggiungere la fondazione in due posizioni poste ad una distanza inferiore a quella tra i punti di tangenza. Il braccio tra gli appoggi è comunque sufficiente a garantire la stabilità trasversale del sistema dei due archi senza generare sollecitazioni aggiuntive nella parte terminale della struttura di impalcato compresa tra il trasverso di collegamento con gli archi e la sezione iniziale dell’impalcato sulla pila.
La trave di impalcato è sostenuta da due ordini di pendini, uno su ciascun lato della strada, posti ad interasse di 10 m. In corrispondenza dei pendini sono collocati i trasversi metallici dell’impalcato, ciascuno dei quali presenta due sbalzi laterali per il sostegno dei marciapiedi e della pista ciclabile. La sede pedonale occupa solo la parte terminale dello sbalzo, cosicché essa risulta completamente indipendente da quella carrabile anche dal punto di vista geometrico. La larghezza della trave di impalcato è di 14 m all’estradosso e di 12 m all’intradosso, mentre le corsie pedonali hanno ciascuna una larghezza di 2,50 m.
L’andamento curvilineo del tracciato, oltre a caratterizzare in modo importante la geometria e l’estetica del ponte, ne condiziona anche il comportamento strutturale. È infatti noto che, a differenza di una trave inflessa ad andamento rettilineo, una trave ad asse curvilineo è cimentata non solo a taglio e momento flettente dai carichi verticali, ma anche a momento torcente. Da qui la scelta di una struttura principale dell’impalcato costituita da una trave a cassone, dotata di elevata rigidezza e resistenza torsionale, con intradosso e pareti laterali in lamiera metallica irrigidita ed estradosso formato da una soletta in c.a. La trave a cassone assorbe con un regime tensionale alla Bredt le sollecitazioni torcenti e limita le rotazioni delle sezioni trasversali dell’impalcato.
