Soluzioni strutturali delle opere di Nervi
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CARTIERA BURGO, MANTOVA
CARTIERA BURGO, MANTOVA
DATI GENERALI DELL’OPERA
Località: Mantova, Italia
Periodo di progettazione: 1959-1960
Periodo di costruzione: 1961-1963
Funzione: impianto industriale per la produzione di carta riciclata
Cos’è:
L’edificio è formato da un ponte sospeso composto da due coppie di piloni in cemento armato e una serie di catene metalliche che sorreggono un grande traliccio in acciaio alto 1,50 m, il quale funge da copertura della fabbrica.
Il volume coperto, dunque, è un parallelepipedo di forma allungata, con ingombro in pianta di circa 250x30 m, e altezza pari a 20 m.
La struttura è concepita e realizzata per ospitare una fabbrica di carta, ed ha svolto questa funzione fino al febbraio del 2013, data in cui l’impianto è stato chiuso.
Il principio strutturale
La struttura si basa su un principio analogo a quello dei ponti carrabili sospesi: la grande piastra[1] metallica di copertura non poggia su alcun elemento sotto di essa, tanto che i piedritti in c.a. posti lungo il perimetro dell’edificio sono separati dalla struttura a ponte, ed anche le costruzioni utili alla suddivisione degli spazi interni, sono indipendenti dalla struttura principale. Quest’ultima è costituita da due coppie di piloni in cemento armato, ognuna collegata da travi scatolari alle quali sono ancorate quattro file di catene metalliche con andamento parabolico; dalle catene si diramano una serie di funi alle quali, dunque, è “appesa” la piastra di copertura.
Il peso della copertura metallica comporta sollecitazioni di trazione[2] sulle funi, le quali, a loro volta, tirano le catene. Queste sono ancorate alle travi di collegamento poste alla sommità dei piloni; ciò comporterebbe un’azione di ribaltamento dei piloni dovuta al tiro delle catene centrali, ma questa azione è in parte contrastata dalle catene laterali, appositamente inserite per garantire l’equilibrio complessivo. Il tiro delle catene centrali, tuttavia, è maggiore rispetto a quello delle catene laterali, pertanto le travi di collegamento sono comunque soggette ad una considerevole azione torsionale[3], mentre i piloni sono inflessi[4].
La forma e gli aspetti costruttivi
La piastra di copertura
La copertura, pur essendo appesa alle funi metalliche, si comporta come una semplice piastra[1] con appoggi perimetrali ed intermedi. Il nodo fornito dalle funi, infatti, può essere “specchiato” e trasposto sulla faccia inferiore della piastra, formando un vincolo simile all’appoggio[2] tradizionale, ma paragonabile ad una molla, in quanto ammette un lieve abbassamento nel periodo limitato all’applicazione del carico. Questo abbassamento, reso nullo quando viene rimosso il carico, è dovuto all’allungamento delle funi che sorreggono la piastra.
La copertura, dunque, è pensata come una piastra su più appoggi, ed è quindi ottimizzata tramite la massima riduzione possibile della materia impiegata per la sua realizzazione, in modo da ridurne notevolmente il peso e, di conseguenza, le forze di trazione che essa trasmette alle funi.
La piastra, pertanto, viene discretizzata formando un graticcio, cioè una struttura tridimensionale costituita da una serie di travi connesse tra loro in più nodi, proprio come avviene nei sistemi reticolari[3]. Le travi sono poste ortogonalmente, cosicché presso ogni appoggio intermedio convergano quattro aste; il reticolo ortogonale è irrigidito attraverso l’inserimento di travi poste a 45° e convergenti nella mezzeria delle aste principali, che fungono da contrasto nei confronti delle azioni agenti sul piano della piastra (come il vento).
Dal punto di vista costruttivo, la struttura è ulteriormente alleggerita ed ottimizzata in quanto ogni trave costituente il graticcio è essa stessa una trave reticolare in acciaio.
I piloni in c.a.
Le due coppie di piloni hanno un ingombro di 35x25 m con quasi 50 m di altezza. Ogni pilastro è alto come un edificio di 15 piani, ed ha la forma di un cavalletto; il comportamento statico, però, è differente da quello dei cavalletti “apribili”, in quanto i nodi di interconnessione tra le aste e le fondazioni sono rigidi (incastri[4]). Il pilone è tuttavia provvisto di una catena in c.a. che assorbe le sollecitazioni di trazione fornite dalle reazioni vincolari orizzontali; la presenza della catena consentirebbe eventuali cedimenti dei vincoli, oppure di considerare i nodi rigidi come cerniere[5]. L’assenza della catena, al contrario, comporterebbe un sistema labile.
I piloni sono realizzati sovrapponendo delle “scatole” in cemento armato che vengono prefabbricate a terra e poi sollevate, fungendo da cassaforma a perdere. Il nucleo interno, in c.a. gettato in opera, diviene solidale con la cassaforma grazie alla presenza di ferri di collegamento.
Ancoraggio delle catene ai piloni
La trave in c.a. alla quale sono ancorate le catene ha una sezione scatolare chiusa, in modo da resistere maggiormente alle sollecitazioni di torsione[6]. La sezione in cemento armato, tuttavia, non è sufficiente a contrastare gli effetti localizzati di “strappo” che la catena trasmette alla trave; viene quindi inserito un nucleo di acciaio all’interno della scatola di calcestruzzo, cosicché l’azione concentrata derivante dalla catena sia assorbita dagli elementi metallici, e poi ridistribuita in modo uniforme sulla trave di collegamento.