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ⓘ Ponte




Ponte
                                     

ⓘ Ponte

Un ponte è una struttura utilizzata per superare un ostacolo, naturale o artificiale, che si antepone alla continuità di una via di comunicazione. Avremo dei ponti propriamente detti se lostacolo è rappresentato da un corso dacqua, avremo dei viadotti se lostacolo è una vallata, avremo dei cavalcavia se lostacolo è rappresentato da unaltra via di comunicazione dello stesso tipo di quella attraversante. Si tratta di unopera tipica di ingegneria civile.

                                     

1. Cenni storici

I ponti sono normalmente costruzioni delluomo per lattraversamento di fiumi, arterie stradali e valli. Su di essi la gente può camminare o viaggiare in un veicolo per varcare un ostacolo sottostante. I ponti naturali invece non sono altro che il risultato di fenomeni della natura. Il primo ponte fu probabilmente un semplice tronco dalbero caduto per caso fra le due rive di un fiume. Quando gli uomini si resero conto della sua utilità, avranno aggiunto un altro tronco parallelamente in modo da far passare carichi pesanti. Col tempo i ponti saranno stati sempre più perfezionati per renderli ancor più utili.

Il ponte di Kazarma o di Arkadiko è uno dei quattro ponti micenei ad arco a mensola che faceva parte di una rete di strade, progettata per i carri, tra Tirinto ed Epidauro nel Peloponneso, in Grecia. Risalente alletà del bronzo XIII secolo a.C., è uno dei ponti ad arco più antichi ancora esistenti e in uso. Diversi ponti ad arco in pietra del periodo ellenistico si possono trovare ancora intatti nel Peloponneso, nel sud della Grecia.

I costruttori dei più grandi ponti dellantichità furono gli antichi romani. I Romani costruirono ponti ad arco e acquedotti che ancora oggi vengono utilizzati o comunque si trovano in buona condizione strutturale. Un esempio è il Ponte di Alcántara, costruito sul fiume Tago, in Spagna. I Romani utilizzavano anche il cemento, che riduceva la variazione di resistenza della pietra naturale. Un tipo di cemento, chiamato pozzolana, era composto da acqua, calce, sabbia e roccia vulcanica. Ponti fatti di mattoni e malta vennero costruiti dopo lepoca romana, dato che la tecnologia utilizzata per la composizione del cemento era stata perduta e poi ritrovata.

L Arthaśāstra III secolo a.C. di Chanakya menziona la costruzione di dighe e ponti in India. Un ponte risalente allepoca dellimpero Maurya, vicino Girnar, fu scoperto da James Princep. Il ponte era stato spazzato via durante un diluvio, e fu poi riparato da Puspagupta, larchitetto capo dellimperatore Chandragupta I. Ponti fortificati con bambù intrecciato e catene di ferro cominciarono a diffondersi in India nel IV secolo. Una serie di ponti, utilizzati sia per scopi militari che commerciali, furono costruiti dallamministrazione dellimpero Moghul in India.

In Cina esistevano grandi ponti costruiti in legno già nel periodo dei regni combattenti, mentre il più antico ponte di pietra è il Ponte di Anji, costruito tra il 595 e il 605 d.C. durante la dinastia Sui. I ponti ad arco ribassato europei risalgono almeno alla periodo della costruzione del Ponte di Alconétar II secolo d.C. circa, mentre lenorme Ponte di Traiano 105 d.C. era caratterizzato da arcate aperte in legno.

I ponti di corda, un tipo semplice di ponte sospeso, furono utilizzati dagli Inca nelle Ande del Sud America, poco prima della colonizzazione europea nel XVI secolo. In Italia il primo ponte "a traliccio metallico sospeso" fu realizzato da Alfonso dAragona sul Garigliano nel 1444.

Nel corso del XVIII secolo furono introdotte molte innovazioni nella progettazione di ponti di legno da Hans Ulrich, Johannes Grubenmann, e altri. Il primo libro sullingegneria dei ponti è stato scritto da Hubert Gautier nel 1716. Un importante passo avanti nella tecnologia fu fatto con lIron Bridge di Coalbrookdale, in Inghilterra, nel 1779, quando fu utilizzata la ghisa per la prima volta per gli archi. Con la rivoluzione industriale nel XIX secolo, sono stati sviluppati per i grandi ponti sistemi di capriate in ferro battuto, ma il ferro non aveva la resistenza alla trazione necessaria per supportare grandi carichi. Con lavvento dellacciaio, che ha una elevata resistenza alla trazione, furono costruiti ponti molto più grandi, alcuni dei quali con i progetti di Gustave Eiffel. Nel 1927 il pioniere delle saldature Stefan Bryła progettò il primo ponte stradale al mondo interamente saldato, che fu successivamente costruito sul fiume Słudwia Maurzyce, vicino Łowicz, in Polonia, nel 1929. Nel 1995, la American Welding Society assegnò l Historic Welded Structure Award al governo polacco.

                                     

2.1. Descrizione Parti di un ponte

Per ben comprendere come son fatti i ponti, bisognerà prima definire alcuni termini.

Limpalcato è la struttura orizzontale che sorregge il piano viabile. A volte con tale parola si intende anche, per estensione, lintera struttura orizzontale del ponte, includendo le travi, sostenuta dalle pile e dalle spalle. Limpalcato può essere costituito da tavole o travetti di legno, o da una piastra, o soletta, in calcestruzzo armato, o da una lamiera dacciaio irrigidita da nervature tra loro ortogonali, che prende nome di lastra ortotropa. Negli ultimi anni sono stati realizzati impalcati costituiti da elementi di materiali compositi, prevalentemente in resine rinforzate con fibre di vetro.

Le travi sono in genere gli elementi principali, realizzate di legno strutturale o acciaio o lega di alluminio, o calcestruzzo armato, che costituiscono la struttura del ponte. Il tipo di ponte la cui struttura longitudinale è formata soltanto da travi è detto appunto ponte di travi, o ponte a travata. Un sistema di travi assemblato in modo da formare una struttura a maglie triangolari si chiama travata reticolare nellambito dei ponti o capriata nellambito delledilizia. Un sistema di travi reticolari o capriate consente di realizzare una struttura di maggiore altezza e capacità portante di quanto si potrebbe realizzare con una semplice trave, e quindi consente di superare maggiori luci libere. La struttura orizzontale del ponte, che sostiene limpalcato, viene normalmente chiamata travata.

Le pile, o piloni, o pilastri sebbene questo termine usi nellambito delledilizia del ponte sono le strutture a prevalente sviluppo verticale che danno sostegno alla travata in punti intermedi. Le spalle sono le strutture che danno sostegno allimpalcato alle sue estremità e che costituiscono elemento di transizione tra il ponte e i tratti di strada adiacenti. Quando il ponte attraversa un corso dacqua le spalle possono essere conformate in modo da proteggere le sponde dallerosione.

Le fondazioni del ponte sono gli elementi strutturali su cui sono impostate le pile le spalle, e che trasferiscono i carichi le azioni da esse provenienti al terreno. Il tratto di ponte tra due appoggi, siano essi pile o spalle, si chiama campata, e la sua lunghezza si chiama portata o luce.

                                     

2.2. Descrizione Classificazione descrittiva dei ponti

I tipi di ponte si possono inoltre classificare secondo il loro aspetto e la loro funzione. Scegliendo dagli elenchi che seguono, si ottengono ponti in gran numero.

  • ferrovia: ponte ferroviario;
  • arteria stradale: ponte stradale viadotto;
  • acquedotto: ponte tubo;
  • percorso pedonale: passerella.
  • Destinazione
  • Materiali: legname, muratura, ferro, acciaio, lega dalluminio, calcestruzzo armato, cemento armato precompresso c.a.p., sistema composto acciaio-calcestruzzo, resine fibro-rinforzate.
  • Tipo di vincolo: travi semplicemente appoggiate, travate continue isostatiche Gerber, travate continue iperstatiche.
  • Forma: travata, arco-telaio, arco, sospeso, strallato.
  • Rapporto fra le campate: semplice campata, a più campate.
  • Posizione relativa del piano viabile: a via superiore, a via inferiore, a via intermedia.


                                     

3. Tipi di ponte

In generale i ponti e i viadotti sono costruzioni stabili, senza parti in movimento, e quindi di tipo fisso. Nel caso di superamento di corsi dacqua navigabili, a seconda della franchigia in altezza, o franco idraulico, massima altezza consentita ai natanti per non urtare contro il ponte desiderata, i ponti possono essere costruiti e classificati secondo tre tipologie: ponte fisso, ponte mobile e ponte trasportabile.

                                     

3.1. Tipi di ponte Ponti fissi

Questo tipo di ponte è costruito in posizione permanente. Ha una franchigia in altezza ritenuta sufficiente per tutto il traffico che prevedibilmente deve passarvi sotto. Ponti fissi di piccola luce, del tipo a travi, a travate o a travi reticolari, congiungono le due spalle senza alcuna pila intermedia e sono di tipo a travi o a travata. In caso di grande distanza tra le spalle si prevedono pile intermedie o ponti del tipo ad arco, o del tipo ponte strallato, o del tipo sospeso.

                                     

3.2. Tipi di ponte Trave

Si dispongono parallelamente alla strada per sostenere il piano viabile lunghe travi di acciaio dal profilo a doppio "T". Esempi frequenti di questo semplicissimo genere di ponte sono i ponti ferroviari con campate da quindici metri, e ponti per arterie di grande comunicazione con campate da trenta metri.

                                     

3.3. Tipi di ponte Trave scatolare

Questa soluzione viene impiegata con lutilizzo del cemento armato per ponti con travate di grande luce ed arco molto ribassato. La travata portante è costituita da due o più travi continue collegate tra loro sia sulla parte superiore che su quella inferiore, in modo da formare uno scatolato cavo al suo interno. I travetti trasversali di collegamento sono disposti di solito ad intervalli regolari e permettono il fissaggio di una soletta inferiore ed una superiore. La struttura, a sezione rettangolare o trapezoidale, garantisce una notevole resistenza alla flessione.

                                     

3.4. Tipi di ponte Capriata

Elementi strutturali verticali e orizzontali di acciaio vengono rinforzati con tiranti in diagonale in modo da formare dei triangoli. Questo è un tipo rigido ed economico per campate più lunghe e semplici. Occorre una notevole franchigia a causa della complessità dellintelaiatura.

                                     

3.5. Tipi di ponte Continuo

Un ponte continuo è sostanzialmente una serie di campate semplici appoggiato su tre o più punti.

                                     

3.6. Tipi di ponte A sbalzo

Un ponte di questo tipo ha per campate due o più travi a sbalzo travi orizzontali vincolate a una sola estremità, costruite a partire da ciascuna estremità dellostacolo da superare: proseguendo la costruzione, gli sbalzi si avvicinano fino a unirsi in mezzeria con una campata semplice sospesa. È un principio simile a quello di due persone che si tocchino a vicenda le punte delle dita tenendo le braccia stese. Le campate sporgenti, sono sostenute da un sistema di pile principali e ancoraggi che giungono fino alle sponde. Una costruzione di questo genere non presenta difficoltà perché le campate a sbalzo si sorreggono da sé. Questo genere di ponte è caratterizzato da grandi franchigie in larghezza.

Con i suoi 1.909 metri, il più lungo ponte a sbalzo dItalia è il Ponte Punta Penna Pizzone o Ponte Aldo Moro, nella città di Taranto.

                                     

3.7. Tipi di ponte Sospeso

Nel ponte sospeso si fanno passare cavi continui su alte torri che sorgono sulle pile; i cavi vengono ancorati a fondazioni su ciascuna sponda. Il piano viabile è sospeso ai cavi per mezzo di tiranti verticali o inclinati detti pendini. Per ridurre al minimo la deformabilità dovuta al movimento del traffico e ai forti venti, la parte sospesa limpalcato è spesso irrigidita da una struttura reticolare. I ponti di questa specie si distinguono per la grandissima dimensione in lunghezza grande luce e in altezza. I sette ponti più lunghi di questo tipo, fino a pochi anni fa, si trovavano tutti negli Stati Uniti. Il Golden Gate Bridge di San Francisco ha una campata di 1 260 m. Il Mackinac Bridge nel Michigan ha una campata centrale lunga 1 140 m. Il Ponte di Verrazzano, dedicato allesploratore italiano, unisce Brooklyn a Staten Island New York ed è lungo oltre 4 km, con una campata centrale di 1 298 m. Dal 1998 il maggiore ponte sospeso, cioè con la maggiore campata centrale nel mondo è il ponte di Akashi Kaikyō, in Giappone, con una luce centrale di 1991 m.

Il Ponte sullo Stretto di Messina, se costruito sulla base di una soluzione a campata unica, sarebbe il ponte sospeso più lungo del mondo, con i suoi 3.3 km di luce.



                                     

3.8. Tipi di ponte Ponte ad arco

Il piano viabile è sostenuto da una struttura di acciaio o calcestruzzo o muratura o legno, conformata ad arco corto segmento di cerchio. Se il piano viabile corre al di sopra dellarco il ponte è detto a via superiore; limpalcato è sostenuto dallarco mediante una serie di elementi verticali o subverticali sollecitati a compressione e chiamati piedritti; larco trasferisce al terreno consistenti forze orizzontali, dette "spinte" e il sistema viene chiamato ad "arco spingente". Se larco sovrasta il piano viabile il ponte è detto a via inferiore; limpalcato è sospeso allarco mediante elementi verticali o inclinati sollecitati a trazione e chiamati pendini o tiranti. In questo caso la travata dimpalcato può essere resa solidale con le estremità dellarco e in tal caso può equilibrare in totalmente o parzialmente le componenti orizzontali delle azioni trasmesse dallarco; questo tipo di struttura prende il nome di "arco a spinta eliminata" e consente di trasferire sul terreno minime o nulle azioni orizzontali. Un esempio particolare di ponte "ad arco", a se stante nel panorama dellingegneria dei ponti, è il ponte sul Basento in Basilicata, realizzato in attuazione della teoria dei minimi strutturali di Sergio Musmeci.



                                     

3.9. Tipi di ponte Ponte strallato

Limpalcato è sostenuto da una serie di tiranti inclinati, chiamati stralli, confluenti in sommità di strutture a prevalente sviluppo verticale, chiamate antenne o piloni e conformate a torre, a portale, ad H, ad A o a lambda. Talvolta molto raramente la struttura che sostiene gli stralli è conformata ad arco ma non si tratta di un vero e proprio ponte strallato. Limpalcato, le antenne e gli stralli possono essere configurati e dimensionati in modo da realizzare una struttura analoga a una struttura reticolare

                                     

3.10. Tipi di ponte Ponti mobili

Questo tipo di ponte si costruisce per facilitare la navigazione sollevando il piano del ponte o ruotando in modo da scostarlo. Il piano è fatto di travi, di travi maestre o di elementi a capriata, ma in un certo punto fa perno o si allontana dal contatto con la terra.

                                     

3.11. Tipi di ponte Ponte smontabile

Si tratta in genere di ponti in acciaio con struttura a traliccio utilizzati per emergenze dal genio civile o per esigenze belliche di collegamento da parte del genio militare. Si tratta sia di ponti stradali che ferroviari. Un caso particolare e forse unico è quello del ponte Steffenbach sulla vecchia ferrovia svizzera di montagna a scartamento ridotto Furka-Oberalp, che veniva smontato e ripiegato ogni autunno e rimontato in primavera per proteggerlo dalle frequenti slavine.

                                     

3.12. Tipi di ponte Ponte basculante o ribaltabile

Si basa sul principio del ponte levatoio, con un contrappeso che permette il sollevamento della campata incernierata su un lato del ponte stradale. Permette il passaggio sotto al ponte di alte imbarcazioni e si può realizzare anche con il contemporaneo sollevamento di due campate.

                                     

3.13. Tipi di ponte Ponte levatoio

È imperniato a unestremità soltanto, e si solleva o si abbassa a ruota lateralmente per mezzo di un contrappeso.

                                     

3.14. Tipi di ponte Ponte girevole

Può essere a una campata o costituito da due semi-ponti che girano lateralmente. Se ha una sola campata girevole, il perno verticale di rotazione può essere al centro della campata, come nel Government Bridge sul Mississippi, negli Stati Uniti, o il perno può essere allestremità della campata. Nel caso dei due semi-ponti, ognuno di essi ruota attorno a un perno posto allestremità, come nel Ponte girevole di Taranto, che ha una lunghezza totale di 90 metri.

                                     

3.15. Tipi di ponte Ponte sollevabile

Due torri fornite di cavi, contrappesi e motori sollevano e abbassano il piano del ponte. Questo ponte funziona in modo molto simile a un ascensore.

                                     

3.16. Tipi di ponte Ponte su chiatte

Galleggia sullacqua. Le imbarcazioni, o pontoni, che sostengono il piano del ponte, possono essere ancorate se la costruzione è permanente. Le unità militari generalmente si servono di ponti su chiatte in via temporanea. Un esempio di ponte di questo tipo si trova sul fiume Ticino, nel comune di Bereguardo.

                                     

3.17. Tipi di ponte Ponti traghetto

Questo ponte è in realtà una specie di natante. Una imbarcazione viene caricata a una sponda e con un cavo la si rimorchia verso laltra. Dei piloni a ciascuna estremità e unintelaiatura fatta a capriata sorreggono il meccanismo di rimorchio.

                                     
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