5 - Progetti di ponti e tunnel in costruzione e realizzati nel mondo negli ultimi decenni

Dettagli: Scritto da Giovanni Saccà; Categoria: L'attraversamento stabile dello Stretto di Messina; Pubblicato: 29 Settembre 2019; Visite: 7234

In questo articolo si prende spunto dalle tre tipologie di attraversamento stabile prese in considerazione dalla Società Stretto di Messina, già citate nel precedente articolo [LINK], e si offre una rassegna, sintetica ma non troppo, della evoluzione che hanno avuto queste tipologie nel mondo.
Ricordiamo che le tre tipologie considerate sono:

1) Tipologia aerea = Ponti sospesi = Cable Supported Bridge

2) Tipologie alvee = Tunnel immersi in acqua = Submerged Floating Tunnel

3) Tipologie subalvee = Tunnel subalvei = Underground Tunnel

Esse sono riportate schematicamente in Figura.

Fig. 1 – Tipologie delle soluzioni di attraversamento stabile prese in considerazione [LINK]

1) Tipologia aerea = Ponti sospesi = Cable Supported Bridge

A partire dalla rivoluzione industriale, iniziata alla fine del XVIII secolo, sono stati costruiti ponti di dimensioni sino ad allora impossibili [LINK]. Con le prime ferrovie sono stati realizzati ponti con campate lunghe sino a 150 m circa. A partire dal ventesimo secolo sono stati costruiti ponti con campate superiori ai 1.000 m. Prendendo in considerazione i 50 ponti che hanno la campata principale più lunga (Tab. 1 e Fig. 2), realizzati a partire dal 1931 sino ad oggi (2019), possiamo osservare che la loro dimensione della campata principale non ha mai superato i 2.000 m.

Tabella 1

Fig.2 - Elenco dei 50 ponti sospesi più grandi del mondo, realizzati dal 1931 ad oggi, riordinati per data, confrontati con la campata del progetto del ponte sullo stretto di Messina

Attualmente il ponte sospeso che ha la campata più grande del mondo è l’Akashi Kaikyō Bridge [LINK] (Youtube “The longest suspension bridge in the world full video (HD+) [LINK]).
Prendendo in considerazione solo i ponti ferroviari, evidenziati in nero in Fig. 2, notiamo che il più grande ha una campata principale lunga 1.408 m (Yavuz Sultan Selim Bridge (Youtube “Aşama Aşama Yavuz Sultan Selim Köprüsü İnşaatı”) [LINK] noto anche con il nome di "Terzo ponte sul Bosforo [LINK]"). Aperto al traffico stradale il 26 agosto 2016, ha 8 corsie autostradali e 2 binari ferroviari non ancora attivati.
Attualmente il ponte ferroviario in servizio che ha la campata più grande del mondo (1.377 m) è lo Tsing Ma Bridge [LINK] di Hong Kong (Fig. 3). La linea (Youtube “Tsing Ma Bridge – Megastructures”) [LINK]

Fig. 3 – Sezione del ponte Tsing Ma Bridge di Hong Kong [LINK]

Le corsie stradali poste al piano inferiore vengono utilizzate in caso di emergenza con limite di velocità pari a 50 km/h, su tali corsie non possono circolare veicoli di altezza superiore a 4,6 metri.
In caso di forte vento devono essere rispettate le disposizioni emesse dal “Transport Department” di Hong Kong [LINK]:

Fase I - Velocità media del vento superiore a 40 km/h ma non superiore a 65 km/h

I veicoli sensibili al vento non possono circolare sul Ponte Superiore, ma dovranno utilizzare il Ponte Inferiore.
Le corsie centrali del Ponte Superiore saranno chiuse al traffico stradale in entrambe le direzioni e la segnaletica luminosa visualizzerà un "croce rossa" per tali corsie.
E’ vietato effettuare sorpassi quando le corsie centrali del ponte superiore sono chiuse al traffico.
Tutti i veicoli devono rispettare il limite di velocità di 50 km/h.

Fase II - Velocità del vento media superiore a 65 km/h

Il ponte superiore sarà completamente chiuso.
Tutti i veicoli devono utilizzare il ponte inferiore.

Tutto ciò evidenzia l’importanza dell’approvazione da parte delle Autorità competenti del “Manuale di esercizio ed emergenza [LINK]” e del “Piano di gestione delle emergenze” [LINK], sia per quanto riguarda la circolazione stradale che ferroviaria sul ponte sullo stretto di Messina, dato che il luogo prescelto per la sua costruzione è stato definito “la più grande galleria del vento naturale esistente nel mar Mediterraneo” [LINK].
Così come già evidenziato nel precedente articolo [LINK] e come indicato nei succitati documenti del “Progetto Definitivo” del Ponte sullo Stretto di Messina sottoposto alle Valutazioni e Autorizzazioni Ambientali [LINK], la procedura di coinvolgimento delle Autorità competenti sarebbe stata avviata solo durante la redazione del “Progetto Esecutivo” per quanto riguarda le versioni “intermedie”, mentre la versione finale dei Manuali di esercizio e di Gestione delle emergenze sarebbe stata emessa contestualmente alla documentazione “come costruito".
Il ponte ferroviario più lungo del mondo normalmente utilizzato per il transito di treni a lunga percorrenza è il ponte giapponese Minami Bisan-Seto Bridge [LINK], che ha una campata centrale di 1.100 m. Realizzato su due piani ha sopra 4 corsie stradali e sotto una linea ferroviaria a doppio binario con scartamento da 1.067 mm (Fig. 4).

Fig. 4 - Minami Bisan-Seto Bridge (Youtube “Seto-Ohashi bridge”) [LINK]

I ponti ferroviari più grandi del mondo realizzati appositamente per fare circolare treni ad Alta velocità sino a 250 km/h con scartamento standard (1.435 mm) sono i ponti cinesi Hutong Yangtze River Bridge (Fig. 5) e Wufengshan Yangtze River Bridge (Fig. 6), che sono lunghi 1.092 m e che dovrebbero essere attivati entro il 2020 [LINK].

Fig. 5 - Hutong Yangtze River Bridge (le misure principali del ponte sono in metri, mentre le misure della sezione dell'impalcato sono in cm) - (Youtube “World's largest cable-stayed rail-road bridge”) [LINK]

Fig. 6 - Wufengshan Yangtze River Bridge (Youtube “World's first high-speed rail suspension bridge under construction”) [LINK]

Considerando ragionevole che gli sviluppi tecnologici si susseguano nel tempo in modo quasi continuo e graduale rispetto a soluzioni già testate e implementate, sembrerebbe a dir poco ambizioso l’obiettivo di realizzare il ponte sullo stretto di Messina stradale e soprattutto ferroviario con una campata principale da 3.300 m.
Tale evidenza è stata messa in rilievo anche dalla Delibera n.24/2009 della Corte dei Conti, Sezione centrale di controllo sulla gestione delle Amministrazioni dello Stato, dal titolo “Esiti dei finanziamenti per il ponte sullo Stretto di Messina” [LINK], che a pag. 16 elenca alcuni possibili termini di paragone.
Rilievi più approfonditi e dettagliati sono stati avanzati da diverse fonti autorevoli che, pur riconoscendo i notevoli progressi scientifici determinati dagli studi e dai progetti predisposti sotto la direzione della Società Stretto di Messina, hanno evidenziato varie criticità:

Il Prof. Remo Calzona [LINK], che tra l’altro è stato componente della Commissione ANAS per il parere di fattibilità del ponte sullo Stretto di Messina, componente e relatore della Commissione del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici sul parere di fattibilità, ha scritto il libro “La Ricerca non ha fine: Il Ponte sullo Stretto di Messina” [LINK] – edizioni DEI Tipografia del Genio Civile, Roma 2008 - nel quale elenca le criticità del progetto e propone come soluzione la realizzazione di un ponte con caratteristiche quasi identiche al ponte Akashi Kaikyō. Intervistato a tal proposito dal giornale “la Repubblica”, il 29 novembre 2008, ha elencato sinteticamente le sue conclusioni sull’argomento [LINK] dichiarando che il ponte sullo Stretto è "caro e anche pericoloso";
Il Prof. Federico Mazzolani [LINK], prof. ord. del Dipartimento di Analisi e Progettazione Strutturale dell’Università di Napoli Federico II, conclude le sue considerazioni sull’argomento “Ponte sullo Stretto di Messina” con la frase “Le grandi sfide dell'ingegneria strutturale debbono continuare, ma non possono trasformarsi in utopie” [LINK];
Il libro “INNOVATIVE BRIDGE DESIGN HANDBOOK [LINK]: Construction, Rehabilitation and Maintenance” edizioni Butterworth Heinemann 2015, che è l’attuale riferimento mondiale sullo stato dell'arte dei ponti (tra teoria, progettazione, costruzione, ricerca e sviluppo (R&S)) non cita mai il Progetto del Ponte sullo Stretto di Messina da 3.300 m. Nel capitolo 15 “Long-span bridge”, dopo aver elencato e descritto le soluzioni progettuali che hanno consentito la realizzazione dei ponti a lunga campata, accenna alle soluzioni progettuali e all'uso di materiali ad alte prestazioni che dovrebbero aiutare a superare l'attuale limite di 2.000 m e consentire la realizzazione di campate più grandi. Il capitolo si conclude ribadendo il concetto che i progressi normalmente consentono di realizzare opere che non si discostano troppo concettualmente da quelle già testate e implementate e che i progetti non dovrebbero allontanarsi troppo dai precedenti in termini di dimensioni e campate, nel rispetto del principio di progressi continui e graduali.

Come noto, la Società Stretto di Messina S.p.A., con Decreto del Presidente del Consiglio dei Ministri del 15 aprile 2013, è stata posta in liquidazione, così come riferito nel precedente articolo [LINK]. Pur in assenza di una dichiarazione tecnica di non fattibilità del progetto del Ponte sullo Stretto di Messina con campata unica da 3.300 m, attualmente dovrebbero essere in corso nuovi Studi di Fattibilità per individuare possibili soluzioni di attraversamento stabile viario e ferroviario alla luce delle attuali conoscenze tecniche, nel rispetto di quanto stabilito nel Documento di Economia e Finanza 2018, Allegato “Connettere l’Italia: lo stato di attuazione dei programmi per le infrastrutture di trasporto e logistica” [LINK] (v. punto 12 di pag. 61).

Sviluppi in corso relativi alla realizzazione di ponti sospesi multi-campata.

Attualmente la Norvegia, che sta adeguando l’autostrada E39 [LINK], si propone di superare 8 stretti più ampi e profondi dello stretto di Messina per eliminare altrettanti servizi di navi traghetto. Per realizzare tale ambizioso programma sta progettando attraversamenti stabili sia con tecniche classiche, che con tecniche basate sugli sviluppi derivati dalla realizzazione di grandi piattaforme offshore oceaniche [LINK] utilizzate per l’estrazione di gas e petrolio da grandi giacimenti sottomarini [LINK].
Nell’ambito di tale iniziativa, per quanto riguarda i ponti, è stata presa in considerazione la possibilità di poter realizzare ponti sospesi multicampata con fondazioni a gravità (Multispan suspension bridge Gravity Based Structures (GBS)) (Fig. 7) e ponti multicampata su fondazioni galleggianti (Multispan suspension bridge on floating foundations) (Fig. 8).

Fig. 7 - Multispan suspension bridge Gravity Based Structures (GBS) [LINK]: Ponte multicampata con fondazioni a gravità di tipo BGS (Condeep: Concrete Deep-Water Structures)

Fig. 8 – Multispan suspension bridge on floating foundations [LINK]: Ponte multicampata su fondazioni galleggianti

Tra le 43 alternative esaminate per superare il Sulafjorden è stata presa in considerazione la soluzione di realizzare un ponte stradale sospeso a due campate da 2.000 m con fondazione fissa utilizzando la tecnologia GBS (Gravity Basic Structure).
Per realizzare il pilone centrale del ponte è stata presa in considerazione l’idea di costruire un Condeep (Concrete Deep Water Structure) formato da 23 celle di base di cui 4 progettate in modo da fuoriuscire dall’acqua e sostenere la torre d’acciaio e 2 progettate in modo da aumentare la rigidità orizzontale della struttura (Fig. 9). Le 23 celle di base del Condeep dovrebbero avere un'altezza di 56 m e un diametro di 32 m circa ciascuna (vedi slide da 56 a 77 della presentazione “E39 - KRYSSING AV SULAFJORDEN MULIGHETSTUDIE” [LINK]).

Fig. 9 - Pilone del ponte progettato con la tecnologia GBS (Youtube “Video animazione Statens vegvesen - E39 Sulafjorden K2”) [LINK]

Le quattro colonne principali del Condeep si estendono dalla struttura di base fino a 30 m sopra la superficie dell'acqua per supportare la torre. Tra le quattro colonne principali e la base della torre in acciaio, a forma di doppia lettera A maiuscola, sono stati progettati altrettanti elementi di transizione (Fig. 10).

Fig. 10 - Elementi di transizione tra le quattro colonne della struttura GBS e la torre d’acciaio fuori acqua

La torre in acciaio posta sopra ai quattro alberi principali del ponte sul Sulafjorden è alta circa 245 m (Figg. 11, 12 e Tab. 2).

Fig. 11 – Ponte sospeso a due campate per l’attraversamento del Sulafjorden lungo il corridoio 2

Tabella 2 [LINK]

Fig. 12 – Misure in metri della torre d’acciaio del ponte stradale a due campate da 2.000 m progettato per l’attraversamento del Sulafjorden lungo il corridoio 2

Le strutture GBS possono essere progettate per resistere non solo al carico verticale delle campate, ma anche alle spinte orizzontali dovute al vento, alle spinte dovute alle onde marine, a possibili terremoti, a urti navali e a urti contro iceberg. Tra i numerosi calcoli da effettuare, è importante che il periodo proprio della struttura GBS non coincida con il periodo delle onde per evitare che la struttura vada in risonanza. Nel caso del Sulafjorden (Fig. 13) il periodo misurato delle onde è compreso tra 12 e 14 secondi. Per tale costruzione GBS è stato calcolato in 6,33 sec l'auto-periodo di oscillazione.

Fig. 13 – Progetto del ponte a due campate per l’attraversamento del Sulafjorden lungo il corridoio 2

Le strutture Condeep sono state costruite a partire dal 1973 per le sempre più diffuse piattaforme fisse offshore per l’estrazione di grandi giacimenti di ‎‎petrolio greggio‎‎ e ‎‎gas naturale [LINK] (Fig.14)‎‎

Fig. 14 - Piattaforme in calcestruzzo installate dalla Norvegia nell’Oceano Atlantico [LINK] - Fonte: (www.olavolsen.no)

Normalmente gli elementi verticali sorreggono una piattaforma con macchinari e spazi per l’equipaggio che, data la loro distanza dalla costa, devono essere progettate con criteri di sicurezza tali da costituire un luogo sicuro anche in zone con pericolo sismico e onde altissime [LINK].
Tali strutture fanno parte della categoria Gravity-Based Structures GBS, ovvero strutture di supporto che si sorreggono e resistono a sollecitazioni esterne sfruttando la gravità. Una struttura Condeep consiste generalmente in una base di cemento armato per l’immagazzinamento del petrolio o del gas dalla quale si ergono poi, sino a circa 30 m sopra il livello medio del mare, tre o quattro “piloni” in cemento armato che contengono zavorre e macchinari come quelli per le trivellazioni.
Ad oggi le più grandi strutture Condeep realizzate sono [LINK] la Petronius Platform alta 610 m e la Troll A alta 472 m per la cui stabilità sono state realizzate fondazioni profonde 35 metri in fondo del mare.
Attualmente tali strutture sono state realizzate sino a profondità del mare pari a 300 m e con i progressi delle tecniche costruttive si considerano possibili tali costruzioni sino a profondità pari a 500 m. Nel caso del ponte sul Sulafjord la profondità del mare nel punto scelto per la realizzazione del pilone Condeep è di 450 m per cui l’altezza complessiva della struttura (Condeep più torre d’acciaio) è pari a 720 m circa (Fig.13).
Per stabilizzare le fondazioni delle strutture offshore viene utilizzato normalmente un aggregato pesante derivato dalla magnetite (Fe₃O₄) che ha un peso specifico sino a 5,1 t/m³. Oltre ad essere un materiale che non viene corroso in ambiente marino [LINK], tale aggregato pompato come fosse cemento nei silos di base delle costruzioni offshore (es. nei serbatoi di base dei Condeep) consente di abbassare il baricentro delle strutture al punto da renderle stabili anche in presenza di terremoti (Youtube ”MagnaDense for offshore construction projects”) [LINK]. Ovviamente la dimensione della base del Condeep, la profondità delle fondazioni e il baricentro della struttura devono essere calcolati di volta in volta in funzione delle caratteristiche del terreno e delle possibili sollecitazioni esterne.
Per l’attraversamento del Bjørnafjorden è stata presa in considerazione anche la possibilità di realizzare un Ponte stradale multicampata su fondazioni galleggianti [LINK] (Multispan suspension bridge on floating foundations [LINK]).
Tali tipi di ponte sono stati giudicati realizzabili per lunghezze complessive comprese tra 2.000 e 6.000 m, per profondità del mare comprese tra 300 e 1.500 m e con campate comprese tra 1.200 e 1.400 m.
Tra i tanti problemi tipici di tali strutture si segnalano le oscillazioni delle torri, che vengono stabilizzate collegando le loro cime tramite appositi cavi.
Tale tipologia (Fig. 8), pur giudicata realizzabile, è stata indicata come “non consigliabile” per attraversare il Boknafjorden in Rogaland [LINK] (Fig. 15).

Fig. 15 – Ipotesi progettuale di ponte multicampata scartata per l’attraversamento stradale del Boknafjord [LINK]

Tipologia alvea = Tunnel in alveo = Immersed tunnel

Tale tipologia di collegamenti è suddivisibile in due gruppi:

Tunnel realizzati sul fondo del mare = Immersed tube
Tunnel a mezz’acqua = Submerged Floating Tunnel (SFT)

2.a) Tunnel realizzati sul fondo del mare = Immersed tube

Un “Immersed tube” è un tunnel sottomarino composto da segmenti, costruito in apposti bacini di carenaggio, reso galleggiante (dopo aver sigillato le estremità con paratie) e trasportato nel sito per essere affondato nella posizione prestabilita e quindi collegato agli altri segmenti (Youtube “Immersed tunnels”) [LINK].
Il sito di posa del tunnel prefabbricato normalmente viene preparato come una trincea realizzata dragando e predisponendo il fondo del mare per sopportare stabilmente il carico di progetto.
Dopo aver affondato e posizionato i singoli segmenti del tunnel nella corretta posizione, viene reso a tenuta stagna il giunto tra i due segmenti successivi e vengono smontate le paratie che avevano garantito la galleggiabilità del segmento. Questo processo continua in sequenza per tutto il tunnel.
La trincea e il tunnel vengono coperti realizzando vari strati di protezione ripristinando il fondo marino.
Tale soluzione è comunemente usata per realizzare attraversamenti stradali e ferroviari di fiumi, estuari, canali marittimi e porti. Molto spesso tali tunnel vengono raccordati alle loro estremità con tunnel naturali e artificiali (Fig.16).

Fig. 16 - Tokyo Bay Aqualine Tunnel [LINK] - [LINK]

I segmenti della galleria immersa normalmente vengono costruiti secondo due metodi:

Negli Stati Uniti, di solito i segmenti della galleria vengono realizzati in acciaio o ghisa per poi essere rivestiti con cemento. Ciò consente l'uso delle tecniche convenzionali di costruzione navale utilizzando bacini di carenaggio.
In Europa, di solito i segmenti della galleria vengono realizzati in cemento armato; le sezioni sono costruite in appositi bacini che vengono allagati per consentire il galleggiamento e il trasporto del segmento (Youtube “Fehmarn Belt Fixed Link - World Longest Immersed Tunnel”) [LINK].

Il primo tunnel immerso, chiamato Michigan Central Railway Tunnel [LINK], è stato costruito nel 1910 a Detroit per conto della Canadian Pacific Railway sotto al fiume Michigan per consentire il traffico ferroviario.

Il Marmaray [LINK] (Istanbul, Turchia) è il tunnel immerso più profondo del mondo [LINK] (Fig.17).

Fig. 17 – Progetto di attraversamento del Bosforo denominato “Marmaray” [LINK], che come tutti gli altri tunnel di Istanbul [LINK] (es. Eurasia Tunnel [LINK]) è costruito per resistere ad intensi terremoti [LINK]

Si prevede che il collegamento Fehmarn Belt Fixed Link [LINK], che collegherà la Danimarca e la Germania, dovrebbe essere completato, come il tunnel immerso più lungo del mondo, nel 2028 (Figg. 18 e 19).

Fig. 18 – Posizionamento del tunnel immerso del Fehmarn Belt Fixed Link [LINK]

Fig. 19 – Sezione della trincea e del tunnel immerso del Fehmarn Belt Fixed Link

Attualmente esistono molti progetti di tunnel immersi che dovrebbero essere realizzati nei prossimi anni in tutto il mondo (Fig. 20).

Fig. 20 – Tipologia e localizzazione di massima dei tunnel immersi che dovrebbero essere realizzati nei prossimi anni [LINK]

Le gallerie immerse possono essere in molti casi considerevolmente più convenienti rispetto alle opzioni alternative (ponti o tunnel subalvei) in quanto:

possono essere costruite velocemente;
non interrompono la navigazione del fiume, dello stretto / canale;
resistono all'attività sismica;
la costruzione è particolarmente accurata e quindi sicura in quanto vengono costruite in un bacino di carenaggio anziché in acqua;
la sezione può avere vari profili e funzioni.

Gli svantaggi includono:

le gallerie immerse sono parzialmente esposte a rischi (potrebbero essere danneggiati dall’affondamento di una nave o da una ancora particolarmente grande, ecc.);
il contatto diretto con l'acqua richiede un'attenta progettazione dell'impermeabilizzazione attorno alle connessioni;
dato che vengono realizzate per segmenti devono essere progettate e realizzate con molta cura con particolare attenzione alle connessioni, che devono essere molto resistenti;
potrebbero determinare un impatto ambientale da mitigare opportunamente per ripristinare il fondo marino esistente.

2.b) Tunnel a mezz’acqua = Submerged Floating Tunnel (SFT)

Un tunnel galleggiante sommerso (SFT), noto anche come ponte a tubo galleggiante sommerso (SFTB) o tunnel sospeso o ponte Archimedes, è un tunnel che galleggia in acqua sostenuto dalla spinta idrostatica, nel rispetto del principio di Archimede.
Il tubo deve essere posto sott'acqua tra i 30 e i 50 m in modo da non creare alcun ostacolo alla navigazione e da non subire alcuna sollecitazione dovuta alle condizioni atmosferiche.
Può essere mantenuto nella sua posizione di progetto in vari modi (Fig. 21):

Fig. 21 - Tipologie di ancoraggio dei ponti tunnel sommersi a mezz’acqua (SFT)

SFT sostenuto da pontoni galleggianti [LINK]: è indipendente dalla profondità dell'acqua, il sistema è sensibile al vento, alle onde, alle correnti e alla possibile collisione delle navi. Il progetto deve essere dimensionato in modo da resistere alla perdita di un pontone.
SFT sostenuto da colonne [LINK]: è un "ponte sottomarino" con basi sul fondo, in linea di principio le colonne lavorano in compressione, ma possono anche resistere a sforzi di trazione [LINK] - [LINK] - [LINK]. La profondità dell'acqua in cui può essere realizzato tale tipologia è limitata ad alcune centinaia di metri. Tuttavia, attualmente sono in fase di studio colonne realizzate in acque più profonde.
SFT ancorati al fondo [LINK]: si basa sul fatto che i tiranti (cavi o tethers simili a quelli utilizzati nelle piattaforme OIL&GAS offshore [LINK] - [LINK])devono essere sempre in trazione. Questi attacchi non possono subire alcun allentamento altrimenti la struttura diventa instabile. Questa tipologia di ancoraggio può essere utilizzata sino a diverse centinaia di metri, sia che si utilizzino tiranti verticali o una combinazione di tiranti verticali e inclinati.
SFT non ancorato: è interessante in quanto non ha alcun ancoraggio se non agli estremi ed è quindi indipendente dalla profondità. C'è ovviamente un limite alla sua lunghezza, che attualmente è stimato in circa 100 o 200 metri.

Sino ad oggi (2019) non sono mai stati costruiti tunnel galleggianti sommersi sebbene esistano molti importanti studi, brevetti e progetti basati su tecnologie ben collaudate che vengono normalmente utilizzate per la realizzazione di ponti galleggianti, strutture offshore e gallerie immerse.
L’idea di realizzare tali progetti è antichissima. Tra i più famosi possono essere citati due progetti presentati all'Impero ottomano, durante il regno di Abdulhamid (1876-1909), da architetti e ingegneri di diversi paesi [LINK] (Fig. 22 e 23).

Fig. 22 – Progetto presentato nel 1891 al Governo Imperiale Ottomano dall'ingegnere francese S. Preault per realizzare una galleria per la metropolitana tra Costantinopoli e Scutari (Sarayburnu e Üsküdar)

Fig. 23 – Progetto presentato nel 1902 dagli ingegneri americani Fredrik E. Strom, Frank T. Lindman e John A. Hilliker denominato “Pont Tubulaire Immergé” (Subaqueous Viaduct). Questo tunnel avrebbe dovuto consentire la circolazione di un treno con tre carri tra Yenikapı e Harem passando su di un tunnel sommerso sostenuto da 16 colonne con fondazioni realizzate sul fondo del mare.

Una breve elenco dei progetti più significativi relativi agli SFT è il seguente (Tab. 3):

Prendendo in considerazione solo i progetti recenti in via di perfezionamento, si segnalano quelli in corso in Norvegia lungo l’autostrada E39 (Youtube “World's First Floating Tunnel Project In Norway”) [LINK].
Tali progetti, avviati nel 2011, sono stati sottoposti a varie fasi di Studio di Fattibilità, che recentemente hanno avuto esito positivo, così come dichiarato dai responsabili dell’Amministrazione pubblica norvegese (Youtube “Arianna Minoretti: Il ponte di Archimede - Strategie per il futuro” [LINK] e Youtube “Statens vegvesen- Ferjefri E39- Forskerpresentasjon - Arianna Minoretti” [LINK]).

Esistono molti documenti significativi che documentano lo stato di avanzamento degli studi sui Submerged Floating Tunnel (SFT):

College of Engineering, Sangamner “Submerged Floating Tunnel [LINK]”
Design of the Submerged Floating Tunnel operating under various conditions [LINK] - Bernt Jakobsen
TUDelft “Feasibility Study of Submerged Floating Crossing [LINK]"
Politecnico di Milano “Analysis of Submerged Floating Tunnel Resting On Flexible Soil Strata Subjected To Seaquake Excitation [LINK]”
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO – “SUBMERGED FLOATING TUNNEL [LINK]”
Università degli Studi di Napoli Federico II - “THE DEVELOPMENT OF SUBMERGED FLOATING TUNNELS AS AN INNOVATIVE SOLUTION FOR WATERWAY CROSSINGS [LINK]”
Norwegian University of Science and Technology – “Modelling and Analysis of Floating Bridge Concepts Exposed to Environmental Loads and Ship Collision [LINK]”
Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) – “An underwater tunnel connecting Geneva and Lausanne [LINK]”
, ecc.

Data l’importanza dell’argomento e i numerosi siti sparsi in tutto il mondo dove esiste la necessità di realizzare collegamenti stabili con tale tecnologia, esistono numerosi centri di ricerca universitari che hanno l’obiettivo di giungere al più presto a realizzare il primo Submerged Floating Tunnel e tra questi:

Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) [LINK]
TUDelft “Submerged Floating Tunnel [LINK]”
University of Waterloo “IMPROVED CROSSING OPTION FOR THE STRAIT OF GEORGIA [LINK]”
, ecc.

In vista della possibilità di utilizzare tale tecnologia, sono stati predisposti diversi studi per l’attraversamento di diversi tratti di mare in Italia e ai suoi confini:

A Crossing Proposal for the Lake Lugano for the new AlpTransit Railway across the Alps [LINK]
ENI Consorzio per lo Stretto di Messina “Tunnel sottomarini attraverso lo stretto” [LINK]
Un tunnel da Mazara alla Tunisia: un sogno lungo 136 chilometri [LINK]
Mediterranean Bridging TUNeIT e GRALBeIT: per un collegamento stabile tra Africa, Europa e Asia [LINK] (Fig. 24)

Fig. 24 – Sezione del tunnel TSF presentato sulla rivista GALILEO n.231 dell’Ordine degli ingegneri di Padova [LINK]

Si evidenzia inoltre che normalmente il costo dei tunnel a mezz’acqua (SFT) è nettamente inferiore ai costi delle soluzioni tradizionali per distanze da superare superiori a 1,3 km circa, così come documentato nel capitolo 8 della Tesi di dottorato del Prof. Giulio Martire dell’Università degli Studi di Napoli Federico II (Fig.25).

Fig. 25 - Confronto dei costi tra le soluzioni SFT e le soluzioni tradizionali [LINK]

Tipologie subalvee = Tunnel subalvei = Underground Tunnel

Un tunnel sottomarino è un tunnel che è parzialmente o interamente costruito sotto uno specchio d'acqua. Sono spesso realizzati laddove è impossibile costruire un ponte oppure per fare concorrenza ad attraversamenti realizzati tramite ponti o navi traghetto.
L’elenco dei tunnel che sottopassano specchi d’acqua è lungo in quanto sono stati realizzati sin dagli inizi della rivoluzione industriale.

Elenco dei tunnel sottomarini realizzati in tutto il mondo [LINK]:

Altri sono in via di realizzazione o semplicemente proposti.

A differenza dei ponti e del servizio delle navi traghetto, la circolazione nei tunnel non dipende dalle condizioni atmosferiche, come forti venti.
Il terreno che è stato scavato per realizzare il tunnel subalveo può essere utilizzato per creare nuovi terreni al posto del mare.
Normalmente è possibile viaggiare attraverso un tunnel ad una velocità nettamente superiore rispetto ai collegamenti marittimi.
I ponti potrebbero non consentire il passaggio dei treni merci, mentre i tunnel non hanno alcuna limitazione.
Come si può constatare consultando i soprastanti elenchi e i relativi link, sono stati realizzati tunnel subalvei anche in zone altamente sismiche e in presenza di faglie attive.

Conclusioni

Dopo questa breve rassegna di ponti e tunnel realizzati e in corso di realizzazione nel mondo, nel prossimo articolo, prendendo spunto dai limiti delle opere già realizzate o in corso di realizzazione, proveremo ad ipotizzare possibili attraversamenti dello stretto di Messina, che potrebbero essere sottoposti ad appositi Studi di Fattibilità.

5 - Progetti di ponti e tunnel in costruzione e realizzati nel mondo negli ultimi decenni

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