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Come i sistemi modulari per ponti accelerano i tempi di costruzione
Fabbricazione fuori cantiere e assemblaggio in cantiere: riduzione della durata del progetto del 40–60%
Costruire ponti in modo modulare riduce i tempi, poiché la fabbricazione avviene separatamente rispetto alle attività che si svolgono sul cantiere reale. I componenti vengono realizzati con specifiche precise in fabbriche dove le condizioni possono essere controllate, mentre contemporaneamente gli operai preparano le fondazioni. Ciò significa che non è necessario attendere condizioni meteorologiche avverse e che la produzione può proseguire sia di giorno che di notte. I dati del settore indicano che questi progetti richiedono complessivamente dal 40 al 60 percento in meno di tempo, come evidenziato dalle relazioni della FHWA e dal rapporto NCHRP 885. Grazie a connettori standardizzati, il montaggio sul posto diventa molto più rapido, poiché le gru eseguono gran parte del sollevamento dei carichi pesanti, consentendo di risparmiare alle squadre settimane di lavoro manuale. Un dipartimento statale dei trasporti ha osservato che la sostituzione di un ponte danneggiato da alluvioni è stata completata con una velocità superiore del 55% rispetto ai metodi tradizionali, utilizzando questi componenti modulari in acciaio.
Caso di studio: Sostituzione della soletta del ponte sull’I-64 — Installazione in 72 ore senza alcuna chiusura delle corsie
I sistemi modulari per ponti risaltano particolarmente per la riduzione dei disagi per la collettività, come dimostrato dai recenti lavori di riqualificazione dell’autostrada I-64. Per otto settimane consecutive, le squadre di costruzione hanno realizzato l’intera soletta del ponte in un impianto separato, mentre il traffico automobilistico ha continuato a transitare regolarmente sulla struttura originale, senza interruzioni. È quindi seguita l’operazione concentrata nel weekend: durante una chiusura programmata di tre giorni, gli operai hanno rimosso il vecchio ponte e installato contemporaneamente 32 moduli prefabbricati in acciaio-calcestruzzo, mediante sollevamenti con gru eseguiti con precisione cronometrica. Questo metodo ha consentito di risparmiare numerose ore di chiusura stradale rispetto agli approcci tradizionali, che normalmente causano interruzioni del traffico protratte per mesi. Grazie alla minore durata dei ritardi e della congestione, le attività commerciali locali hanno probabilmente risparmiato circa 1,2 milioni di dollari al giorno. Anche i dati sulla sicurezza appaiono impressionanti, secondo le relazioni redatte sulla base delle linee guida PBES dell’AASHTO, che indicano una riduzione del rischio per gli operatori pari a quasi il 90%, poiché questi ultimi sono stati esposti in misura notevolmente inferiore al transito veicolare durante le fasi di installazione.
Principali vantaggi delle soluzioni modulari per ponti oltre alla velocità
Controllo qualità migliorato, indipendenza dalle condizioni meteorologiche ed efficienza della manodopera
Quando i componenti vengono realizzati in fabbrica anziché in cantiere, si ottiene un controllo della qualità molto più accurato, poiché non si devono affrontare problemi legati alle condizioni atmosferiche, come pioggia, vento o quelle fastidiose escursioni termiche che possono compromettere significativamente la maturazione del calcestruzzo o influenzare la qualità delle saldature. Prima che qualsiasi componente venga spedito, tutte le parti sono sottoposte a procedure di collaudo adeguate, in modo che ogni elemento risulti strutturalmente conforme e si riduca al minimo la necessità di interventi correttivi sul sito di costruzione. I componenti prodotti in fabbrica richiedono generalmente circa il 30% in meno di manodopera rispetto a quelli realizzati direttamente in cantiere; inoltre, tale approccio rende i lavori più sicuri per gli operatori che devono gestire connessioni complesse, come giunzioni bullonate o combinazioni di acciaio e materiali compositi in FRP. Secondo alcune ricerche riportate nella guida dell’Amministrazione Federale delle Strade (Federal Highway Administration) sui ponti modulari, gli edifici realizzati in fabbrica tendono ad avere una maggiore precisione dimensionale e un numero complessivamente molto inferiore di difetti rispetto a quelli costruiti direttamente sul sito del progetto: si stima infatti una riduzione dei problemi pari a circa il 60%.
Riduzione dei disagi al traffico e dell'impatto sulla comunità durante i progetti ponte
La costruzione di ponti con metodi modulari riduce i disagi per la popolazione, poiché i lavori vengono eseguiti più rapidamente, prevalentemente nei fine settimana e in fasi successive anziché tutti in una volta sola. La maggior parte dei progetti riesce a mantenere in circolazione circa il 90 percento del traffico abituale durante le ore di punta, quando la maggior parte delle persone si sposta per lavoro o studio. Secondo una ricerca riportata nell’ultimo Rapporto sulle Infrastrutture pubblicato su Transportation Research Record, i quartieri in cui vengono realizzati questi ponti modulari registrano circa due terzi in meno di lamentele riguardo ai livelli di rumore, ai problemi di polvere e agli ingorghi stradali rispetto alle aree interessate da approcci costruttivi tradizionali. La minore presenza di mezzi pesanti in cantiere, unita a periodi complessivi di costruzione più brevi, fa sì che ogni progetto generi circa 28 tonnellate in meno di inquinamento: equivalente a togliere definitivamente sei automobili dalla circolazione per dodici mesi consecutivi.
Considerazioni ingegneristiche ed economiche relative ai sistemi ponte prefabbricati
Innovazioni nella progettazione dei collegamenti: giunti bullonati e moduli ibridi in FRP-acciaio
I ponti prefabbricati odierni dipendono fortemente da connessioni appositamente progettate, in grado di garantire resistenza pur mantenendo tempi di costruzione stretti. I più recenti sistemi di giunzioni bullonate accelerano notevolmente i lavori in cantiere, sostituendo le saldature, che richiedono molto tempo. Questi bulloni consentono agli operatori di allineare correttamente tutti gli elementi anche sotto carico, eliminando inoltre la necessità di eseguire numerosi test aggiuntivi dopo l’installazione. Molti progetti moderni combinano materiali in polimero rinforzato con fibre (FRP) con componenti in acciaio tradizionale. Le parti in FRP non subiscono corrosione come i metalli e riducono il peso complessivo di circa il 70% rispetto alle strutture in calcestruzzo convenzionali. Questa combinazione consente agli ingegneri di realizzare ponti molto più lunghi, che richiedono quasi nessuna manutenzione nel tempo. Tale caratteristica è particolarmente importante nelle zone soggette a terremoti, poiché questi materiali si deformano invece di rompersi durante le scosse. Test effettuati presso il Large-Scale Structures Lab di Reno hanno confermato proprio questo comportamento in condizioni reali.