I ponti

Il ponte Vasco da Gama in Portogallo

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 l'ostacolo è rappresentato da un corso d'acqua , avremo dei viadotti se l'ostacolo è una vallata (discontinuità orografica), avremo dei cavalcavia se l'ostacolo è rappresentato da un'altra via di comunicazione.

I ponti sono normalmente costruzioni dell' uomo per l'attraversamento 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 (di pietra ) invece non sono altro che il risultato di un fenomeno naturale. Il primo ponte fu probabilmente un semplice tronco d' albero 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.

Ponte ferroviario in ferro

Per ben comprendere come son fatti i ponti, bisognerà prima definire alcuni termini.
L' impalcato è la struttura orizzontale che sorregge il piano viabile. A volte con tale parola si intende anche, per estensione, l'intera struttura orizzontale del ponte, includendo le travi, sostenuta dalle pile e dalle spalle.
L'impalcato può essere costituito da tavole o travetti di legno, o da una piastra, o soletta, in calcestruzzo armato , o da una lamiera d'acciaio 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 (nell'ambito dei ponti) o capriata (nell'ambito dell'edilizia). 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 l'impalcato, viene normalmente chiamata travata.
Le pile , o piloni , o pilastri (sebbene questo termine si usi nell'ambito dell'edilizia) 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 all'impalcato alle sue estremità e che costituiscono elemento di transizione tra il ponte ed i tratti di strada ad esso adiacenti.
Quando il ponte attraversa un corso d'acqua le spalle possono essere conformate in modo da proteggere le sponde dall' erosione .
Le fondazioni del ponte sono gli elementi strutturali su cui sono impostate le pile e le spalle, e che trasferiscono i carichi e 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 .

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 d'acqua 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.

Uno dei ponti storici più famosi del mondo: Ponte Vecchio

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.

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.

Tre piastre di acciaio vengono saldate insieme per formare una trave a doppia "T", capace di sopportare un carico maggiore di quello addossabile a un trave normale a doppia "T" a un sol pezzo. Questo tipo di sostegno si adopera per campate più lunghe di quelle ottenibili con un ponte a travate semplici. Ha anche il pregio di una bassa franchigia quando lo si desideri.

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 dell'intelaiatura.

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

Costruzione di un ponte a sbalzo

Un ponte di questo tipo ha per campate due o più travi a sbalzo (travi orizzontali vincolate ad una sola estremità), costruite a partire da ciascuna estremità dell'ostacolo da superare: proseguendo la costruzione, gli sbalzi si avvicinano fino ad 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.

Il più lungo ponte a sbalzo è il Ponte Punta Penna Pizzone (o Ponte Aldo Moro), nella città di Taranto, lungo 2.000 metri

Per approfondire, vedi la voce Ponte sospeso .

Il ponte del Golden Gate di San Francisco .

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 (l'impalcato) 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 ponte del Golden Gate (Porta d'Oro) di San Francisco ha una campata di 1260 metri. Il ponte Mackinac nel Michigan ha una campata centrale lunga 1140 metri. Il più grande ponte del mondo è quello che unisce Brooklyn a Staten Island ( New York ); è lungo oltre 4 km ed è intitolato al nome dell'italiano Giovanni da Verrazzano . 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, sarebbe il ponte sospeso più lungo del mondo, con i suoi 3, 3 km di luce [1] .

Per approfondire, vedi la voce Ponte ad arco .

Ponte ad arco in calcestruzzo armato

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 dell'arco il ponte è detto a via superiore; l'impalcato è sostenuto dall'arco mediante una serie di elementi verticali o subverticali sollecitati a compressione e chiamati piedritti ; l'arco trasferisce al terreno consistenti forze orizzontali, dette "spinte" ed il sistema viene chiamato ad "arco spingente". Se l'arco sovrasta il piano viabile il ponte è detto a via inferiore; l'impalcato è sospeso all'arco mediante elementi verticali o inclinati sollecitati a trazione e chiamati pendini o tiranti. In questo caso la travata d'impalcato può essere resa solidale con le estremità dell'arco ed in tal caso può equilibrare in totalmente o parzialmente le componenti orizzontali delle azioni trasmesse dall'arco; questo tipo di struttura prende il nome di "arco a spinta eliminata" e consente di trasferire sul terreno minime o nulle azioni orizzontali.

Per approfondire, vedi la voce Ponte strallato .

Ponte strallato: Ponte all'Indiano di Firenze

L'impalcato 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). L'impalcato, le antenne e gli stralli possono essere configurati e dimensionati in modo da realizzare una struttura analoga ad una struttura reticolare in cui gli elementi sono soggetti a prevalenti azioni assiali; ne deriva in questo caso una struttura ad elevata efficienza statica, e in molti casi di grande snellezza e valore estetico. L'elevata efficienza statica consente di superare grandi luci libere. Il maggiore ponte strallato realizzato in Italia è il Ponte all'Indiano a Firenze . Il maggiore ponte strallato realizzato attualmente nel mondo è il Ponte di Sutong in Cina con una luce centrale di 1088 m.

Per approfondire, vedi la voce Ponte mobile .

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.

Si tratta in genere di ponti in ferro 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.

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

Ha una sola campata ed è fissato ad un'estremità tramite un perno verticale, attorno al quale ruota. Può essere costituito da due semiponti fissati alle opposte estremità, i quali aprono il ponte nel mezzo ruotando indipendentemente l'uno dall'altro. Il Ponte Girevole di Taranto ha una lunghezza di 90 metri.

È un perfezionamento del ponte girevole. Si compone di due parti equilibrate a sbalzo fatte a capriata o a trave maestra. Siccome il ponte si apre nel mezzo, la franchigia evidentemente non ha limiti nemmeno in canali angusti.

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 .

Galleggia sull'acqua. 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 su può trovare sul fiume Ticino, nel comune di Bereguardo .

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

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.

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

• Santarella Luigi , Miozzi Eugenio , Ponti italiani in cemento armato , Milano, Hoepli, 1924.
• Albenga Giuseppe , Lezioni di ponti, Torino, Unione tipografico-editrice torinese, 1930-1931.
• Albenga Giuseppe , I ponti, Torino, Unione Tipografico Editrice Torinese, 1953.
• Albenga Giuseppe , Moderni ponti stradali in acciaio, Milano, Ufficio italiano sviluppo applicazioni acciaio, 1956.
• Morandi Riccardo , Forma e struttura dei ponti: compendio delle lezioni tenute presso la Facoltà di architettura dell'Università di Firenze: anno accademico 1959-1960 , 235 p. : ill. ; 27 cm, Tip. E. Nicoletti, Roma 1960. BN 609040.
• De Miranda Fabrizio , Ponti a struttura d'acciaio , Collana Italsider, Genova 1971.
• Leonhardt Fritz , C. A. & C. A. P. Calcolo di progetto e tecniche costruttive / I ponti. Dimensionamento, tipologia, costruzione , pp. 230, Vol. 6, Traduttore: Mariani R., Ed. Studio M & B, 1979, ISBN: 8870280047, ISBN 978-88-7028-004-3
• De Miranda Fabrizio , I ponti strallati di grande luce - Fondamenti teorici, analisi strutturale, criteri di progettazione, tecniche di costruzione, 5 esempi di realizzazioni , Ed. Zanichelli, Bologna 1980.