Una delle infrastrutture più importanti nel piano di sviluppo urbanistico di Rio de Janeiro, in programma per le Olimpiadi Rio 2016, è il collegamento stradale veloce “Transcarioca” tra l’aeroporto internazionale Galeão, nella zona Nord, e la Città Olimpica, situata a Sud-Ovest. Il nuovo percorso stradale ha una corsia preferenziale per gli autobus (Bus Rapid Transit, BRT) che permetterà, anche dopo l’evento sportivo, di diminuire il traffico nel centro della città, e creare un corridoio più rapido che trasporterà ogni giorno 320.000 persone lungo il percorso di 39 km, attraversando 27 quartieri. Appena prima di arrivare alla Città Olimpica, la Transcarioca attraversa la Laguna di Jacarepaguà, area preservata e ricca di vegetazione che necessitava di un attraversamento che compromettesse il meno possibile l’ambiente circostante.
Per evitare di intervenire all’interno della laguna con pile provvisorie o definitive, la soluzione migliore è risultata la costruzione di un ponte strallato che consentisse di superare la grande luce con facilità con uno spessore d’impalcato limitato a 1,90 m e che, grazie al metodo costruttivo a sbalzo, permettesse di rispettare i limiti ambientali e di completare l’opera nei tempi previsti.
La concezione strutturale
Il ponte appartiene alla Avenida Ayrton Senna che scavalca la Laguna di Jacarepaguà nella zona Nord di Barra da Tijuca, nel municipio di Rio de Janeiro, nell’area della Città Olimpica. La volontà di preservare il più possibile l’area ricca di mangrovie ha indotto ad evitare di collocare pile e fondazioni in alveo e ha suggerito di scavalcare la laguna senza appoggi intermedi. Il ponte ha tre luci con interassi degli appoggi pari a 39+130+39 m e una lunghezza totale di 213,60 m.
La struttura dell’opera, ad eccezione dei due elementi metallici nelle antenne (di cui si parlerà in seguito), è interamente in calcestruzzo armato precompresso ed è formata dai seguenti elementi:
- un sistema di fondazioni basate su pali trivellati e blocchi in calcestruzzo armato;
- quattro pile principali su cui appoggia l’impalcato;
- quattro antenne, con sezione triangolare e profilo rastremato;
- un impalcato formato da due travi laterali a sezione piena, una serie di traversi e una soletta;
- un sistema di stralli, ubicati in due piani verticali paralleli.
L’impalcato, gettato in opera concio per concio, porta sei corsie di marcia, incluse le corsie preferenziali BRT, e ha una larghezza totale di 24,60 m. L’impalcato è continuo tra le due spalle, quindi privo di giunti intermedi, ed alle estremità è dotato di due contrappesi che garantiscono l’equilibrio delle componenti verticali delle forze degli stralli per tutti i carichi frequenti, e di una serie di tiranti che garantiscono l’equilibrio anche per i carichi eccezionali allo stato limite ultimo.
La sezione trasversale dell’impalcato è formata da una coppia di travi longitudinali con forma trapezoidale con superfici laterali curve, che supportano una soletta di spessore differenziato nella campata centrale e nelle laterali, più corte, al fine di garantire l’equilibrio durante la costruzione, evitando flessioni nelle antenne; ogni concio è inoltre irrigidito con travi trasversali. La forma è di semplice esecuzione, con minima superficie esposta ed è risultata di buone caratteristiche aerodinamiche. La struttura dell’impalcato è precompressa sia longitudinalmente sia trasversalmente attraverso cavi longitudinali dislocati in guaine pre-annegate nel calcestruzzo delle travi laterali, e cavi trasversali, alloggiati nei traversi. Per le antenne, ossia l’elemento formale di più diretta visibilità per gli utenti del ponte, l’idea era di realizzare – oltre che elementi strutturali efficienti – anche oggetti di buona qualità formale. Sono quindi state disegnate delle antenne affusolate e con sezione triangolare: essenziali, ma non banali.
Il problema tecnologico dell’ancoraggio degli stralli e del trasferimento delle loro forze alle strutture in calcestruzzo è stato risolto efficacemente utilizzando una struttura metallica, ubicata in sommità di ciascuna delle quattro antenne e in esse inglobate, che ha permesso di contenere le dimensioni delle sezioni superiori di questi elementi, consentendo di realizzarne la forma desiderata e di mantenere al tempo stesso l’uniformità formale del materiale.
Il montaggio di questi elementi, del peso di 23 t, è stata una delle fasi più interessanti della costruzione: sollevare un elemento metallico di questa mole, installarlo su una piastra ancorata sulla testa di un’antenna all’altezza di 30 m, con tolleranze minime di verticalità, può creare qualche esitazione. Gli elementi, di lunghezza 12 m e larghezza 3 m, sono arrivati in cantiere su tir per trasporti eccezionali, e poi sollevati e ruotati in posizione verticale con una coppia di autogru. Durante il primo giorno di sollevamento le operazioni sono state interrotte a causa del forte vento, che non avrebbe permesso di effettuare l’installazione dell’elemento in totale sicurezza, ma il giorno successivo si è riusciti a portare a termine l’operazione senza ostacoli.
Gli stralli sono realizzati con trefoli paralleli e protetti con una guaina in polietilene ad alta densità, e sono stati installati con la seguente modalità:
- posizionamento degli ancoraggi e dei tubi forma nell’impalcato con le inclinazioni di progetto, con minime tolleranze; questa fase è spesso critica ed ha richiesto un preciso studio della procedura di collocazione, controllo dell’inclinazione e fissaggio alle casserature;
- sollevamento della guaina tramite gru;
- fissaggio della guaina sull’antenna e sull’impalcato, lasciando all’estremità inferiore uno spazio per poter passare i trefoli;
- installazione e ancoraggio dei trefoli all’estremità superiore e tensionamento inferiore con forza iniziale minima;
- tensionamento fino alla forza di progetto;
- chiusura del tubo anti vandalismo.
Questa operazione ha richiesto all’inizio della costruzione circa otto ore di lavoro per ogni strallo, ridotte a quattro verso la fine dell’opera.
Le fasi costruttive
La costruzione è avvenuta secondo uno schema ormai consolidato nei ponti strallati, e cioè attraverso il metodo degli sbalzi successivi bilanciati, secondo le seguenti fasi:
- realizzazione delle sottostrutture;
- realizzazione delle antenne in calcestruzzo fino alla quota di 30 m;
- montaggio dell’elemento metallico di ancoraggio degli stralli nelle antenne;
- getto della parte finale delle antenne;
- costruzione a sbalzo simmetrico, su quattro fronti, dei due impalcati, in conci di 7 m.
Per ogni concio sono previste le seguenti sotto-fasi, ripetute ogni volta:
- avanzamento della treliça, ossia del “carro di getto” e fissaggio nella posizione a sbalzo;
- controllo topografico per il posizionamento del cassero;
- posizionamento del cassero;
- posizionamento delle armature e dei tubi forma degli stralli;
- posizionamento delle guaine longitudinali e trasversali;
- posizionamento dei cavi di precompressione;
- getto del calcestruzzo;
- maturazione e cura;
- precompressione trasversale e longitudinale;
- abbassamento del cassero e avanzamento del carro di getto;
- montaggio dei due stralli del concio (monte e valle);
- esecuzione del concio terminale dell’impalcato di riva, con il contrappeso;
- realizzazione del giunto tra impalcato laterale e concio terminale;
- continuazione dell’impalcato della campata centrale;
- applicazione di una coazione longitudinale per contrastare le future deformazioni per ritiro e viscosità, e successiva chiusura in chiave dell’impalcato centrale.
Tutte le fasi esecutive, circa 160, sono state dettagliate da DMA Studio de Miranda Associati in un progetto di costruzione, che comprendeva la definizione e il controllo di deformazioni, controfrecce, forze negli stralli, così come il progetto delle attrezzature speciali necessarie per la costruzione, quali i puntoni provvisori, i vincoli temporanei, i contrasti per le coazioni imposte.