I ponti sospesi o strallati di grande luce sono opere di grande fascino: spingono al limite le conoscenze tecnologiche e ingegneristiche per riuscire a unire aree geografiche separate da barriere naturali come fiumi, tratti di mare o valli. Al crescere della lunghezza delle campate, l’aspetto aerodinamico diventa quello fondamentale nella progettazione e nella valutazione della realizzabilità dell’opera.

In questo settore, MeccPolimi è stato uno dei promotori del gruppo di lavoro internazionale in ambito IABSE (International Association for Bridge and Structural Engineering), gruppo che oggi il nostro Dipartimento coordina e presiede. Il panel si occupa della validazione dei codici di calcolo per la simulazione della risposta dinamica al vento turbolento dei ponti a grande luce, solitamente chiamata “risposta aeroelastica”.

“TG3.1 - Super Long Span Bridge Aerodynamics” è il nome operativo di questo organismo nato nel 2016. Al suo interno siedono i principali attori nell’ambito dell’aeroelastica dei ponti, quali COWI, RWDI, ARUP, PARSONS, GREISCH, AAS-JAKOBSEN, SVEND OLE HANSEN, RAMBOLL, società di progettazione e di consulenza aerodinamica che hanno partecipato alla realizzazione dei ponti sospesi e strallati più lunghi al mondo. Al tavolo, oltre al Politecnico di Milano, sono rappresentate le università più attive nella ricerca in questo settore: NTNU (Norway), UDC (Spain), Tongji University (China), Yokohama National University (Japan), Seoul National University (Korea), Bauhaus University Weimar (Germany), University of Buffalo (US). Sono coinvolte, infine, diverse società di software commerciali dedicati allo studio della risposta aerodinamica dei ponti quali Bentley e SOFiSTiK.

La larga e qualificata partecipazione è dovuta alla necessità di sviluppare, anche nel campo della aeroelastica dei ponti, una procedura di validazione dei codici utilizzati nella progettazione di queste opere come già accade in altri settori quali la modellazione ad elementi finiti, il campo della dinamica ferroviaria, le turbine eoliche off-shore, i cavi ad alta tensione, per citare solo qualche esempio.

L’aspetto aerodinamico, così importante nella progettazione dei ponti a grande luce, viene infatti affrontato sia mediante prove sperimentali effettuate in galleria del vento che con simulazioni numeriche mediante codici di calcolo spesso sviluppati dai singoli gruppi di lavoro, e che allo stato attuale non devono sottoporsi ad alcuna procedura di validazione. Da qui nasce l’iniziativa, ospitata all’interno dello IABSE, di definire una metodologia per garantire che i codici numerici utilizzati abbiano un adeguato livello qualitativo e rappresentativo dell’effettivo comportamento aeroelastico della struttura.

Il gruppo è entrato recentemente nella fase più operativa: oltre a confronti tra i risultati numerici prodotti dai diversi partecipanti, utilizzando ciascuno il proprio codice di calcolo rispetto a un caso di riferimento condiviso, sono state realizzate delle prove sperimentali nella galleria del vento del Politecnico di Milano su un modello sezionale di impalcato, che rappresentino un riferimento di validazione dei risultati ottenuti con le simulazioni numeriche.

Queste attività hanno portato, nel corso del 2019, alla pubblicazione di due articoli scientifici (Numerical Analysis of a Two-Degree-of-Freedom Bridge Deck Section Based on Analytical Aerodynamics e Numerical Analysis of a Three-Degree-of-Freedom Bridge Deck Section Based on Experimental Aerodynamics) in cui sono descritti i primi risultati dell’attività del gruppo di lavoro. MeccPolimi ospiterà a inizio 2020 tutti i partecipanti per un approfondimento scientifico sulle differenze emerse dai primi confronti tra simulazioni numeriche e risultati sperimentali.