La ricostruzione del Ponte di Genova, avvenuta secondo una tabella di marcia serratissima, ha messo in primo piano, insieme alla bellezza e funzionalità della struttura, la sicurezza di marcia dei veicoli rispetto agli eventi atmosferici, in particolare all’azione del vento.

Dai primissimi giorni dell’assegnazione dell’opera allo studio Renzo Piano per la concezione progettuale-architettonica e a PERGENOVA (società consortile costituita da Salini-Impregilo e Fincantieri Infrastrutture) per la costruzione, il Politecnico di Milano è stato coinvolto per coordinare gli studi sull’interazione del vento con la struttura e con il traffico stradale.

Nel caso di grandi infrastrutture, tipicamente grandi ponti, esposte all’azione del vento, i passi essenziali sono:

• Definizione delle caratteristiche del vento specifiche del luogo. In questo caso lo studio del vento locale è stato effettuato dall'Università di Genova.
• Ottimizzazione di alcune scelte architettoniche-funzionali ai fini di una corretta interazione vento struttura, per la definizione della geometria definitiva della sezione del ponte, effettuata da POLIMI sulla base di simulazioni numeriche CFD validate in Galleria del Vento.
• Prove in Galleria del Vento e simulazioni numeriche, effettuate da POLIMI, per la valutazione conclusiva della risposta di interazione della struttura con il vento e della sicurezza di marcia dei veicoli.

La paternità di Renzo Piano nella concezione architettonica ha avuto il grande merito di portare alla definizione di forme fortemente integrate con l’ambiente di Genova, nella sua identità legata al mare e al porto, da cui l’impalcato a forma di chiglia di nave.

La volontà dell’Architetto di costruire una struttura energeticamente sostenibile, nella sua futura gestione, ha quindi portato all'integrazione di una grande superficie di pannelli fotovoltaici lungo tutto lo sviluppo dell’impalcato.

L'imprescindibile richiesta di sicurezza di marcia del traffico ha richiesto infine l’adozione di schermi frangivento aerodinamicamente ed esteticamente efficaci.

Una sfida istruttiva, che ci pone davanti ad alcune domande. Può coesistere una geometria di impalcato che integri in modo virtuoso le diverse esigenze architettoniche, ambientali e di ottimale funzionalità aerodinamica e strutturale? Si può prendere spunto dalla sfida di Genova per rendere questa volontà di integrazione in tempi “compressi” un connotato possibile delle grandi infrastrutture?

Le prove in galleria del vento

Il gruppo di ricerca di Wind Engineering del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano, coordinato dal Prof. Alberto Zasso, che da anni studia l’interazione Vento Struttura su grandi ponti ed edifici, ha affrontato queste domande nel Progetto di Ricerca PERGENOVA, in collaborazione con il personale tecnico della Galleria del Vento e con il Dipartimento di Ingegneria Civile Chimica e Ambientale (DICCA) dell'Università di Genova (prof. Massimiliano Burlando), per la parte di Fisica dell’Atmosfera.

Lo scambio continuativo e coordinato di informazioni con lo Studio Renzo Piano e con PERGENOVA nei primissimi mesi dello sviluppo del progetto (dicembre 2018 – febbraio 2019), ha portato alla progressiva definizione di una geometria “ottimizzata” dell’impalcato e dei “dettagli” funzionali e architettonici di grande impatto nell’interazione col vento, come pannelli fotovoltaici e schermi frangivento. In questa fase iniziale di continui e veloci adattamenti e cambiamenti, la validazione aerodinamica delle diverse soluzioni e la proposta di soluzioni originali è stata prodotta da POLIMI con tecniche di Fluidodinamica Computazionale (CFD) ovvero con la “sperimentazione numerica”, ormai strumento imprescindibile che accompagna lo studio sperimentale.

Una volta pervenuti a una soluzione di impalcato giudicata definitiva, le prove in Galleria del Vento hanno avuto il ruolo centrale di validazione delle scelte di ottimizzazione finale e di produzione dei dati aerodinamici per il calcolo delle prestazioni della struttura, in relazione al tema dell’interazione con il vento.

Le prove in Galleria del Vento, nel caso di ponti con impalcato a sezione costante, hanno come oggetto un “modello sezionale” dell’impalcato, riprodotto in scala geometrica adeguata (in questo caso 1:40) e sottoposto a prove “statiche” e “dinamiche”. Non solo le forze statiche dovute al vento, ma soprattutto i limiti di stabilità dinamica (flutter) e l’eccitazione dinamica per distacco di vortice sono i risultati essenziali delle prove. L’integrazione delle misure sperimentali aerodinamiche con le simulazioni numeriche inclusive delle caratteristiche strutturali del ponte porta infine alla valutazione conclusiva delle prestazioni aeroelastiche del ponte.

Le condizioni di schermatura del traffico rispetto al vento vengono misurate sperimentalmente con profili di velocità e con misure di forza su modello in scala di veicolo, per poi simulare numericamente la stabilità di marcia dei veicoli, portando a quantificare il grado di disponibilità dell’attraversamento senza limitazioni al traffico.

Galleria fotografica

1. La sezione dell’impalcato del Nuovo Ponte di Genova
2. Studio e ottimizzazione aerodinamica dell’impalcato con tecniche CFD
3. Il Nuovo Ponte di Genova: modello sezionale in scala 1:40 per prove in Galleria del Vento POLIMI
4. Bordo d’attacco dell’impalcato: dettaglio “guard-rail / walkway” e schermi frangivento
5. Bordo d’attacco dell’impalcato: schermi frangivento / pannelli fotovoltaici e studio interazione vento-veicoli
6. Prove in Galleria del Vento POLIMI su modello sezionale del ponte
7. Prove in Galleria del Vento POLIMI su modello sezionale: ottimizzazione schermi frangivento
8. Set-up per prove di Eccitazione da Distacco di Vortici
9. Set-up per prove di Coefficienti Aerodinamici Statici (effetto del traffico)
10. Prove in Galleria del Vento POLIMI: visualizzazione del distacco di vortici dall’impalcato