Progettazione digitale di teleferiche forestali

Affinché le foreste possano fornire i loro preziosi servizi a lungo termine e in modo sostenibile, devono essere gestite. Per i lavori di abbattimento e di esbosco, i servizi forestali impiegano veicoli e macchinari pesanti. Tuttavia, i terreni ripidi sono difficilmente accessibili per questi mezzi. Nei boschi di pianura inoltre si presta attenzione alla protezione dei suoli sensibili.

In entrambi i casi, la gru a cavo o i sistemi a fune sono un'alternativa: I tronchi sono trasportati al punto di raccolta tramite un gancio appeso a una fune d’acciaio (fig. 1). Questi metodi di raccolta del legname sono attualmente adottati su circa un quarto della superficie forestale svizzera. Per garantire un esbosco sicuro ed efficiente, i responsabili devono pianificare attentamente i cantieri e i sistemi di utilizzazione del legname in base alle condizioni del terreno. In questo modo, i selvicoltori che operano sul posto sapranno dove far passare le funi e dove allestire dei cavalletti e gli ancoraggi.

Negli anni '60, due professori, in modo indipendente l'uno dall'altro, si sono occupati di questi calcoli connessi con le teleferiche forestali. Ernst Pestal a Vienna pubblicò a quel tempo un libro sulle funivie e le gru a cavo, che è considerato un'opera di riferimento nel campo forestale. Le formule sulla meccanica delle funi che esso contiene sono tutt’ora ampiamente utilizzate oggi, anche se sovrastimano l’entità degli abbassamenti delle funi in tensione. Il vantaggio di questo metodo di dimensionamento è che i casi di impiego possono essere facilmente risolti a mano e graficamente.

Allo stesso tempo, Otto Zweifel all'ETH di Zurigo sviluppò una formula che riproduceva meglio le condizioni di impiego delle gru a cavo forestali. Contrariamente a Pestal, Zweifel non ha ipotizzato il dimensionamento di una funesottoposta a tensioni in quanto gravata da un peso, ma una fune portante fissa, ancorata da entrambi i lati (fig. 2). Il problema era che per calcolare la sua formula, erano necessari potenti computer, che all'epoca non erano praticamente disponibili . Così il metodo cadde nel dimenticatoio.

Il gruppo di ricercatori ha testato i risultati dei calcoli di dimensionamento sui ripidi pendii della Tösstal, del Toggenburgo e del Pilatus. Le imprese forestali Nüesch & Ammann AG e Abächerli AG hanno collaborato con loro. Hanno rilevato i tracciati delle linee di gru a cavo allestite e determinato gli abbassamenti delle funi portanti, sottoposte a diversi carichi (fig. 3). Presso l'albero di ancoraggio, essi hanno rilevato le forze di trazione della fune traente utilizzando un dinamometro.

Tornato in ufficio alla WSL, Bont ha confrontato i dati rilevati in campo con le informazioni calcolate dall’applicazione Seilaplan. Difatti: il metodo di calcolo secondo Zweifel ha comportato previsioni più accurate delle flessioni delle funi portantigravate da un carico  e delle forze di trazione cui sono sottoposte le funi rispetto a quelle previste dal metodo Pestal (fig. 4). Per tutte le lunghezze delle funi esaminate in campo, le formule Zweifel nell’applicativo Seilaplan hanno fornito una precisione di circa +/- un metro nel calcolo delle flessioni (abbassamento): un risultato soddisfacente. La leggera sovrastima delle forze di trazione alle quali è sottoposta la fune portante è da considerarsi positiva, poiché significa che quando si pianificano le linee si è sul "lato sicuro".