Innovazione Empa nella costruzione di ponti: Ponte ferroviario eccellente grazie ai cavi in carbonio svizzeri

Un arco di rete bianco splendente con una campata di 130 metri sostiene il nuovo ponte di confine a Küstrin. 88 tiranti in carbonio stabilizzano la struttura filigranata sopra l'Oder. Per la prima volta a livello mondiale, questi tiranti in plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP) sono stati impiegati in un ponte ferroviario - sviluppati dal spin-off di Empa Carbo-Link e testati nonché valutati alla Empa. Il nuovo materiale consente non solo una costruzione particolarmente efficiente dal punto di vista dei materiali, ma riduce anche significativamente le emissioni di CO2 rispetto a una costruzione tradizionale in acciaio. Per questa innovativa costruzione, il ponte è stato doppiamente premiato - con il «Bridges International Award» britannico e il premio tedesco per la costruzione di ponti.

Ponte in carbonio leggero invece di acciaio pesante

Secondo la giuria del premio tedesco per la costruzione di ponti, il ponte Oder di Küstrin non è solo un capolavoro ingegneristico, ma è anche all'avanguardia in termini di economia e sostenibilità. Gli 88 tiranti in carbonio riducono significativamente il peso proprio rispetto ai tradizionali tiranti piatti in acciaio. Poiché il CFRP offre un'alta resistenza alla trazione e una migliore resistenza alla fatica rispetto all'acciaio - con un peso notevolmente inferiore. Questo apre nuove libertà di progettazione, come mostra in modo impressionante l'aspetto arioso e trasparente del ponte Oder. Inoltre, il risparmio di materiale riduce i costi di costruzione e riduce a lungo termine le spese di manutenzione.

Nel complesso, con l'uso dei tiranti in CFRP è stato possibile risparmiare circa 500 tonnellate di acciaio e 1350 tonnellate di calcestruzzo armato nella struttura complessiva del ponte. Uno studio sulla sostenibilità di Urs Meier, pioniere del CFRP e ex membro della direzione di Empa, mostra che la variante in carbonio risparmia circa il 20 percento delle emissioni di CO2 rispetto a una costruzione in acciaio.

Elevati requisiti per il ponte ferroviario

Il ponte ferroviario sull'Oder è un ponte ad arco a rete a doppio binario con struttura combinata, dotato di tiranti in CFRP pretensionati. Sebbene tali cavi in carbonio siano stati già utilizzati in un altro ponte, qui sono stati impiegati per la prima volta a livello mondiale per il pesante traffico merci ferroviario. I treni possono ora attraversare l'opera con una velocità fino a 120 chilometri orari - il che ha richiesto test approfonditi e complesse procedure di autorizzazione.

Secondo Lorenz Haspel, il responsabile del progetto presso l'ufficio di ingegneria schlaich bergermann partner, questo ponte in carbonio non sarebbe stato realizzabile senza la Empa. I nuovi tiranti in CFRP provengono dal spin-off di Empa Carbo-Link a Fehraltorf - fondato da Andreas Winistörfer, CEO e ex dottorando di Empa - e sono stati già utilizzati per la seconda volta in un ponte ad arco a rete. “Nel ponte della metropolitana di Stoccarda, abbiamo utilizzato per la prima volta tali cavi in carbonio come tiranti altamente sollecitati in un arco di rete”, così Haspel.

I test di fatica per il ponte Oder sono stati condotti in gran parte da un team del dipartimento di «Structural Engineering» della Empa guidato da Robert Widmann e Dimitri Ott nel capannone della costruzione dell'Empa - confermando così la necessaria resistenza alla fatica del nuovo materiale in CFRP. Giovanni Terrasi, capo del dipartimento «Mechanical Systems Engineering» della Empa, ha inoltre redatto insieme a Christian Affolter il rapporto tecnico per il ponte ora premiato. “In questo modo abbiamo posto le basi per una nuova generazione di ponti ad arco a rete filigrani con tiranti in carbonio come elementi portanti”, è convinto Terrasi.

Contatto per la stampa:
Prof. Dr. Giovanni Terrasi
Mechanical Systems Engineering
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giovanni.terrasi@empa.ch