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IDOT ha lanciato una sfida per lo sviluppo di una soluzione praticabile ed economica per accelerare la sostituzione delle vecchie infrastrutture dei ponti negli Stati Uniti. Un gruppo di lavoro industriale ha sviluppato travi a vasca formate da pressopiegatrici per ponti di breve portata che vengono formati in una fabbrica, preassemblati con una piattaforma di cemento e installata in loco in ore o giorni.

Nota del redattore: questo articolo si basa in parte su una presentazione al Simposio mondiale AISC sui ponti in acciaio 2019, St. Louis, 3 aprile 2019.

Non è un segreto che le infrastrutture americane debbano essere sostituite. Quando il ponte sul fiume Mississippi I-35 a Minneapolis crollò nel 2007, uccidendo 13 persone, l’intero paese se ne accorse.

Due anni dopo, l’American Recovery and Reinvestment Act prevedeva quasi 50 miliardi di dollari in finanziamenti per le infrastrutture di trasporto per sostenere le riparazioni necessarie e gli investimenti trasformativi a lungo termine nelle comunità di ogni stato. La riparazione e la sostituzione delle infrastrutture è un obiettivo su cui entrambi i partiti politici sembrano concordare.

Secondo il Bureau of Transportation Statistics, nel 2019 negli Stati Uniti c’erano più di 617.000 ponti e solo 279.582, il 44%, sono in buone condizioni. Nel 2016, più di 56.000 (il 9,1%) dei ponti nazionali sono stati classificati come strutturalmente carenti.*

Tempo è dell'essenza. Secondo la dichiarazione del 2017 dell’American Society of Civil Engineers (ASCE), quasi quattro su dieci hanno 50 anni o più.

Il capo economista Dr. Alison Premo Black dell'American Road & Transportation Builders Association (ARTBA) ha dichiarato: "Al ritmo attuale, ci vorrebbero più di 50 anni per riparare i ponti strutturalmente carenti dell'America".

"Il bisogno maggiore è nella categoria a campata corta di 140 piedi o meno", ha affermato il Dr. Karl Barth, Università della West Virginia, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, aggiungendo che quasi la metà dei ponti strutturalmente carenti cade nel breve periodo. categoria di arco. Un ponte a campata corta è definito come un ponte la cui distanza tra due supporti intermedi è inferiore a 140 piedi.

Alla ricerca di modi nuovi, migliori, più rapidi ed economici per sostituire i ponti per contribuire ad affrontare la crisi delle infrastrutture statunitensi, IDOT ha lanciato una sfida per lo sviluppo di una soluzione praticabile ed economica per sostituire le vecchie infrastrutture dei ponti con strutture a campata breve fino a 80 piedi.

Barth era a capo del gruppo di lavoro del settore responsabile dello sviluppo della tecnologia.

I ricercatori della West Virginia University hanno iniziato con la forma di una tipica scatola trapezoidale saldata, ma l'hanno fabbricata tramite piegatura tramite pressa piegatrice per risparmiare costi e tempo. La fabbricazione è stata eseguita da Greiner Industries. Foto per gentile concessione della Short Span Bridge Alliance.

Siamo stati incaricati dal dipartimento federale delle autostrade di sviluppare sistemi per l'accelerazione della costruzione di ponti a campata corta che fossero economici," ha detto Barth. "L'obiettivo era quello di utilizzare piastre di larghezza standard comunemente disponibili di 84 pollici, 96 pollici, e così via." Il processo doveva anche essere compatibile con la produzione di massa per evitare i costi di personalizzazione.

Qual è il sistema? È semplicemente una semplice trave in vasca d'acciaio con un ponte in cemento prefabbricato, con una torsione.

"Abbiamo finito con una scatola trapezoidale in acciaio standard, ma l'abbiamo fabbricata mediante piegatura tramite pressa piegatrice anziché tramite saldatura convenzionale", ha affermato Barth. "Gli elementi per il breve periodo possono essere prodotti in circa 30-40 minuti utilizzando la formatura con pressa piegatrice."

Il tipo di trave è il comune rapporto di pendenza della trave trapezoidale statunitense di 1-4 sui bordi, con un raggio di curvatura di 5T, ha spiegato Barth. "Abbiamo pensato che non avessimo bisogno di molta compressione sulla flangia. Li abbiamo tenuti a 6 pollici di larghezza. Ci serviva solo abbastanza per tenere i perni finché non abbiamo ottenuto il ponte lì."

La trave della vasca in lamiera piegata (PBFTG) è zincata per prolungarne la durata e viene quindi sormontata da un piano di cemento. "Il nostro standard è zincarli a caldo sia all'interno che all'esterno per garantire oltre 60 anni di protezione.

"Non è estremamente innovativo. Ma è realizzato con un mezzo che può essere economico nel mercato delle campate brevi. Geometrie di ponti più grandi e complicate con vasche a sezione chiusa hanno una geometria ideale per le applicazioni di saldatura. Il problema è che non è possibile ridimensionare economicamente tale tecnologia fino al mercato dei ponti a campata corta da 40, 60 e 80 piedi", ha concluso Barth.