martedì 16 settembre 2014

IL PONTE SOSPESO - Architettura (The suspension bridge - Architecture)

Ponte neolitico nella valle dello Zanskar, in Ladakh, Kashmir

Il ponte sospeso dall'età della pietra al XX secolo

10.000 a.C.: ponti sospesi neolitici

Tutti gli sforzi esercitati su un ponte sospeso sono praticamente sforzi di tensione. Gli elementi sotto tensione possono essere più sottili di quelli sotto compressione, dato che non si deformano. Di conseguenza i ponti sospesi sono molto leggeri e possono avere un'estensione più lunga di qualunque alto tipo di ponte.
Quando sono sottoposti al carico, si incurvano leggermente in modo da distribuire lo sforzo su un tratto di superficie molto maggiore che non gli altri ponti.




Rudimentali ponti sospesi furono realizzati fin dall'età della pietra. Di solito, il piano percorribile seguiva la curva degli elementi sospesi.
Nella loro forma più semplice, erano costituiti da due tavole di legno per camminare, appese a due corde parallele. Dall'età della pietra, nessun ponte sospeso avrebbe ovviamente potuto conservarsi fino a oggi, dato che erano fatti di materiali assai deteriorabili come il legno o le liane. 
I più antichi ponti sospesi conosciuti si trovano in Cina. Uno di essi, nella provincia di Yünnan, risale al 1470 e ha un'estensione di 68 metri. Il cavo di sospensione è costituito da catene di ferro forgiate a mano.

In Europa, fino al XIX secolo, costruzioni del genere non furono mai altro che passerelle pedonali provvisorie, di scarsa importanza. Ciò perché nessun materiale durevole, capace di sopportare gli sforzi di tensione, fu disponibile finché non vi fu una sufficiente produzione di ferro battuto per fabbricare catene.


1801: primi ponti sospesi moderni

Ponte sospeso sullo stretto di Menai, nel Galles

Il ponte sospeso primitivo era inadatto ai veicoli perché troppo flessibile. A questo si è dato rimedio nel ponte sospeso moderno, agganciando al cavo di sospensione un piano rigido, mediante funi d'acciaio. I cavi poggiano sulla sommità di due torri e sono ormeggiati alle estremità, incastrandoli saldamente nella roccia o legandoli a enormi contrappesi.
In Occidente, il primo progetto per un ponte sospeso con piano orizzontale rigido apparve in un libro di Fausto Veranzio, nel 1595. Era sostenuto da catene, fatte con bare di ferro collegate assieme. 
Il primo ponte di questo tipo venne costruito nel 1801, negli Stati Uniti, da James Finlay. Attraversava il Jacob's Creek, in Pennsylvania, ed era lungo 21 metri.

Il primo valido ponte sospeso di grandi dimensioni fu costruito da Thomas Telford sullo Stretto di Menai, nel Galles settentrionale. Per prima cosa, Telford gettò le fondamenta delle torri mediante cassoni. Nel 1824 le tori avevano già raggiunto la loro altezza definitiva di 47 metri. Le catene per le campate laterali vennero preparate su impalcature, mentre quelle della campata centrale vennero caricate su una zattera di 140 metri e issate sul posto.
Le 16 catene erano costituite da barre a occhiello, spranghe piatte di ferro battuto, con un foro alle due estremità, lunghe 1 metro, tenute assieme da perni del diametro di 8 cm. Ogni
catena era formata da 5 barre ed era stata immersa in olio di lino bollente per una migliore tempera e per renderla più resistente. 
Fu poi la volta di realizzare il piano stradale, di legno, largo 9 metri e lungo 176, appeso alle catene mediante aste di ferro poste a intervalli di 1,5 metri.
Il ponte fu aperto al traffico nel gennaio 1826. Il piano di legno venne sostituito con uno di acciaio nel 1896, mentre le catene dovettero essere sostituite solamente nel 1939.


1825-1867: i cavi dei ponti sospesi

Ponte sospeso sul fiume Ohio, a Cincinnati (John Roebling)

Thomas Telford aveva compiuto esperimenti con cavi di filo d'acciaio, sebbene a quel tempo non ve ne fosse grande disponibilità. I cavi funzionano meglio delle catene, perché sono flessibili e più resistenti.
I cavi vennero usati nei ponti sospesi per la prima volta in Francia, tra i 1820 e il 1810, da Marc Seguin, che costruì parecchi ponti con campate lunghe fino a 100 metri, e da M. Vicat, che escogitò il sistema di fabbricare i cavi sul ponte stesso con singoli fili d'acciaio, invece di trascinarli sul posto già fatti. Questa operazione è detta filatura, ma il termine è improprio perché dà l'idea che i fili che compongono il cavo vengano ritorti assieme come in una comune corda. I fili vengono invece disposti parallelamente l'uno all'altro, e poi legati assieme tutt'intorno. 
Ma chi più di ogni altro è da considerarsi il padre del moderno ponte sospeso a cavi fu John Roebling, emigrato negli Stati Uniti nel 1811. Costruì un ponte sospeso sulla gola del Niagara nel 1855, e un altro, con una campata di 322 metri, sul fiume Ohio, a Cincinnati, nel 1867.


1883: il ponte di Brooklyn

Ponte di Brooklyn
  
Il capolavoro di John Roebling fu il Ponte di Brooklyn, a New York. La sua luce di 486 metri misurava una volta e mezzo quella di qualunque altro ponte precedente, e fu il primo ponte ad avete cavi d'acciaio. 
I lavori ebbero inizio nel 1869. Poco tempo dopo, mentre si trovava su un molo, Roebling ebbe un piede schiacciato da una nave traghetto. Gli vennero amputate le dita ma mori di tetano dopo due settimane. Nella direzione dei lavori gli subentrò il figlio, Washington. 
Mediante cassoni pneumatici vennero gettate le fondamenta delle torri, a 14 e a 24 metri sotto il livello dell'acqua nei periodi di alta marea.
Nel 1872, mentre lavorava nel cassone ad aria compressa, Washington Roebling ebbe un attacco del cosiddetto "male del palombaro" e fu portato fuori ormai paralizzato dalla vita in giù. 
Le torri in muratura, alte 82 metri, vennero ultimate nel 1876 e quindi ebbe inizio la filatura dei cavi. Per legare i quattro cavi di 40 cm di diametro, furono impiegati quasi 2.000 km di filo.
Non c'erano rocce consistenti in cui praticare i tunnel per l'ancoraggio, come aveva fatto Telford a Menai, e venne quindi fabbricato un ancoraggio a contrappeso, con 44.000 tonnellate di muratura a ciascuna estremità del ponte. Venne infine sospeso il piano stradale, e il ponte venne aperto al traffico nel 1883.


1940: un ponte troppo ardito

Tacoma Narrows Bridge
  
Altri ponti sospesi seguirono quello di Brooklyn, sempre più lunghi e piri slanciati. Ma, alla fine, gli ingegneri americani si spinsero troppo in là. 
Nel 1940 fu aperto al traffico un ponte sospeso - il famigerato Tacoma Narrows Bridge - sul Puget Sound nello Stato di Washington. Con la sua luce di 850 metri era il terzo ponte del mondo in lunghezza. Era largo solo 12 metri, e irrigidito ai due lati da travature di lamiera, alte 2,5 metri. Era stato progettato per resistere a venti fino a 200 km/h, ma il 7 novembre 1940, quattro mesi dopo l'apertura, si levò un vento di 65 km/h e il piano stradale incominciò a ondeggiare con oscillazioni verticali di 10 metri.
Dopo tre ore l'oscillazione verticale cessò e il ponte prese a inclinarsi avanti e indietro di 90'.
Una serie di tiranti si spezzarono e 100 metri della campata centrale piombarono in acqua. Cominciarono allora a ondeggiare le campate laterali. Alla fine anche ciò che rimaneva del ponte crollò.
In seguito a questo disastro, gli Americani tornarono ai sistemi precedenti, e i ponti costruiti successivamente vennero fatti più rigidi e più pesanti, aggiungendo uno spesso strato di calcestruzzo al piano stradale e profonde travi di irrigidimento ai due lati. 
Una soluzione migliore si presentò soltanto 26 anni dopo, col ponte sospeso di Severn, in Inghilterra.


1966: il ponte sospeso di Severn

Ponte sospeso sul fiume Severn

Per attraversare il fiume Severn era stato progettato un ponte sospeso tradizionale, rigido e pesante, con la luce principale di 985 metri. I lavori erano già incominciati, quando Gilbert Roberts, il capo progettista, volle compiere degli esperimenti nella gallerie del vento su modelli di un impalcato stradale a cassoni con sezione a forma di alettone. Il risultato fu tanto brillante che il progetto iniziale di un piano stradale con travature laterali di irrigidimento venne senz'altro abbandonato.
Questo impalcato dal profilo aerodinamico, profondo solo 3 metri, costituì un disegno nuovo e rivoluzionario per i ponti sospesi, e consentì un risparmio del 30 % sull'acciaio previsto nella lavorazione. L'unico difetto era una lieve vibrazione a certe basse velocità del vento. Ma Roberts vi rimediò, inclinando alternativamente i tiranti cui era assicurato il piano stradale.



Il Ponte Humber, Lincolnshire, East Yorkshire, lnghilterra

Come quello di Severn, il nuovo Ponte Humber, nell'Inghilterra settentrionale, venne montato in sospensione, sezione per sezione. Queste vennero saldate assieme a formare una travatura a cassoni, spessa solo 4,5 m, la più lunga del mondo. Il piano stradale dalla linea aerodinamica è sospeso ai cavi principali per mezzo di tiranti inclinati. Questi impediscono al piano stradale di muoversi per effetto del vento. Si calcola che il limite massimo di lunghezza della campata di un ponte sospeso giungerà a essere circa il doppio di quella del Ponte Humber



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PONTE AD ARCO



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