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Il Piccolo Museo del Lavoro e dell'Industria "L'Industria"

	Architetta Arianna Plutino




Il ponte ad arco

sul Rio Vicano a Ronciglione

Storia e tecnica

di un ponte ferroviario in ferro








Tesi di Laurea specialistica in Architettura Progettazione Strutturale e Riabilitazione




Università degli Studi "La Sapienza" Facoltà di Architettura Corso di laurea in Architettura


Il lavoro qui presentato - testi e immagini - fa parte della tesi universitaria di Laurea specialistica in Architettura - Progettazione Strutturale e Riabilitazione "Il ponte ad arco sul Rio Vicano a Ronciglione - Storia e tecnica di un ponte ferroviario in ferro", sostenuta da Arianna Plutino con pieno e lodevole successo nell'Anno Accademico 2011-2012 presso l'Università "La Sapienza" di Roma, Relatore Prof. Francesco Romeo.




La struttura di presentazione dei risultati La serie delle Tavole


La presentazione dei risultati dello studio è stata sintetizzata dall'autrice in 9 Tavole a supporto, illustrazione e completamento della discussione. Nel necessario adattamento del materiale originale per questa non prevista versione online, la Redazione ha cercato di rispettare il più fedelmente possibile le intenzioni dell'autrice, nel numero, nell'ordine e nei contenuti delle Tavole. L'elenco a seguire dei rispettivi titoli è interattivo e può quindi direttamente collegare a ciascuna delle Tavole, a seconda dell'interesse del visitatore e nell'ordine scelto. La Redazione ne consiglia comunque una prima lettura lineare, anche se veloce, per ottenerne completo il contesto, passando poi liberamente ad una più personalizzata lettura ipertestuale. Data la natura tecnica, oltre che storico-sociale, del tema e la relativa terminologia specialistica usata, la Redazione ha ritenuto opportuno inserire alcune [Note esplicative] in particolari contesti ed aggiungere una separata serie di [Note di approfondimento] a piè di pagina delle Tavole. Munite di propri controlli, anche le note di approfondimento potranno essere similmente lette una di seguito all'altra, "sfogliando" le pagine, o un argomento a scelta per volta. Per chi preferisca, cliccando la miniatura di Tavola ad inizio di ciascuna pagina, se ne aprirà la rispettiva riproduzione in alta risoluzione, per offrirne lettura completa e senza filtri. In allegato un approfondimento che contestualizza e definisce il lavoro accademico.








Tavola 1 - La tratta Civitavecchia-Capranica-Orte Localizzazione e funzione Caratteristiche della tratta Tavola 2 - Storia della tratta Tavola 3 - Localizzazione area di studio Tavola 4 - Riferimenti storici Tavola 5 - Confronto con ponti simili Tavola 6 - Rilievo del ponte sul Rio Vicano a Ronciglione Tavola 7 - Dettagli costruttivi Tavola 8 - Analisi e verifiche agli stati limite Tavola 9 - Analisi struttura reticolare




Tavola 1

La tratta

Civitavecchia-Capranica-Orte





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Localizzazione e funzione


La tratta, in funzione dal 1929, è molto importante per gli scambi commerciali tra Mar Tirreno e Mar Adriatrico. Infatti le merci che arrivano al porto di Civitavecchia vengono smistate nell'entroterra italiano grazie ai collegamenti ferroviari che partono da Roma.







Con la tratta Civitavecchia-Orte e la creazione di un interporto nella città di Orte, le merci possono circolare più velocemente e con costi ridotti in Italia, sfruttando la breve distanza che c'è tra i due porti con un collegamento ferroviario, e limitando il trasporto su gomma. Il primo tronco Civitavecchia-Capranica non è più in uso dal 1960 a causa di problemi dovuti alla cedevolezza del terreno, che ne rendono difficile l'adeguamento ai criteri delle nuove normative antisismiche, mentre il secondo tronco Capranica-Orte è stato attivo fino al 1994.







Numerose sono le stazioni lungo il tracciato, caratterizzate dal loro disegno Liberty e decorazioni in stile romano classicheggiante. Alcune stazioni costruite prima degli Anni '20, come quelle di Civitavecchia, Capranica, Madonna del Piano, Ronciglione e Orte hanno una linea classica ottocentesca. La particolarità di questa tratta sta nel fatto di avere opere di architettura del ferro: vi sono più ponti, costruiti unendo le tecniche consolidate del laterizio e le più moderne del ferro. Tra i più importanti ricordiamo il ponte ad arco di Ronciglione e il ponte sul Mignone.

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Caratteristiche della tratta



	Lunghezza complessiva:						85,809 km


	Lunghezza primo tronco Civitavecchia-Capranica:						48,949 km


	Lunghezza secondo tronco Capranica-Orte:						29,299 km


	Lunghezza della bretella Capranica -Ronciglione (realizzata nel 1984):						7,561 km


	Binario, singolo con raddoppio per precedenze solo in stazioni e fermate, costituito da rotaia da:						36 kg/m


	Tratti in curva:						28 km


	Tratti in curva raggio minimo di 300 m:						7 km


	Tratti rettilinei:						50 km


	Gallerie:						11
	per un totale di:						3,725 km
	la più lunga:						1,367 km


	Ponti di grandi dimensioni						12


	Cavalcavia:						17


	Ponti a singola campata di 10 m:						60


	Ponticelli e tombini di 1 m:						145


	Passaggi a livello con barriere:						14


	Passaggi a livelli senza barriere:						40


	Quota minima - Civitavecchia :						20 m slm


	Quota massima - Ronciglione :						404 m slm


	Pendenza massima:						25%


	Lunghezza rampa alla massima pendenza:						18 km


	Dislivello:						331 m


	Stima di segnali: semaforico ad ala, 2ª Categoria


	Sistema di comunicazioni tra stazioni: telefonico


	Omologazione linea: 9ª Categoria UIC per 1000 t rimorchiate


	Velocità massima:						60 km/h


	Sede del Dirigente Unico: fino agli Anni '60 a Ronciglione






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Tavola 2

Storia della tratta





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1892


Vi è una prima proposta ufficiale del Regno d'Italia di progetto che collegasse Civitavecchia e il Mar Tirreno con le nuove sedi industriali di Terni. Già nel 1860 vi era stata una prima idea da parte dello Stato Pontificio, ma non fu mai messa in pratica per mancanza di fondi.




1907


Primo progetto ufficiale della tratta presentato da Valentino Peggion e Nicola Petrucci. Si costituisce il Consorzio dei Comuni interessati per la ferrovia Civitavecchia-Orte-Terni, che passava attraverso la Valle del Mignone.



1917-1918


Approvazione, da parte del Consorzio, del progetto Peggion- Petrucci.



1918


La Società Romana Tramways Omnibus acquista la concessione da Peggion per la Società Elettro Ferroviaria Italiana (S.E.F.I.).




1919


La Società Elettro Ferroviaria Italiana ottiene dal Governo la concessione per la costruzione dell'esercizio a vapore. Il Governo impone un vincolo progettuale con le pendenze al venticinque per mille, poiché in seguito avrebbe voluto adottare un sistema a trazione elettrica. Ma, temendo il rialzo dei prezzi del Dopoguerra, i costi di realizzazione rendevano la costruzione di questo tipo di tratta ineseguibile.



1920


Agosto Redazione dei preventivi per la realizzazione della tratta. 26 Settembre È concessa la linea per la sola costruzione della sede stradale e dei fabbricati per non eccedere nel limite massimo delle sovvenzioni.



1921


8 Marzo È accettato il preventivo per la sola costruzione della tratta, e si costituisce un altro atto per la sovvenzione dei successivi lavori di armamento della tratta. Ottobre Comincia la fase esecutiva dei lavori, ma la cattiva qualità e accidentalità dei terreni attraversati dalla tratta, portano alla progettazione di numerose e costose varianti che porteranno alla modifica del progetto, con l'accorciamento della tratta di 1300 m, modificando il percorso facendolo passare per terreni meno franosi, e diminuendo le altezze che sarebbero state utilizzate per trincee e rilevati.



1922


Inizio dei lavori di costruzione della linea suddivisa in quattro tronconi.



1928


Le Autorità dello Stato Italiano sono in viaggio inaugurale della tratta con partenza da Orte.








1929


La tratta viene completamente aperta al traffico passeggeri e merci, senza però elettrificazione della linea.




1940


L'Italia entra in Guerra. La tratta rimarrà chiusa fino al 1947 per l'alto rischio di bombardamenti.



1950


La tratta perde d'importanza visti i numerosi oneri di ricostruzione post-bellica.



1954


Proposta di elettrificazione della linea, che però non è accettata visti gli alti costi.



1961


Il tratto Civitavecchia-Capranica è chiuso al traffico dei convogli per numerose frane del terreno, e ancora nel 2012 non è rientrato in funzione. (Il secondo tronco Capranica-Orte, rimase stentatamente in servizio fino al 1994, quando verrà chiuso al traffico.)








1981


Il Ministero dei Trasporti approva la concessione dei lavori per il ripristino del tratto di linea ferroviaria Civitavecchia-Capranica nell'ambito del programma delle Ferrovie dello Stato del 1981, che prevede anche l'elettrificazione dell'intera linea Civitavecchia- Capranica-Orte. Il concessionario dei lavori è l'impresa Astaldi Costruzioni e Lavori Pubblici S.p.A..



1994


Anche il secondo tratto Capranica-Orte è chiuso al traffico.




1998


Vengono stanziati 123 miliardi di Lire, da utilizzare per la ricostruzione delle stazioni ferroviarie, esempi di architettura liberty degli inizi del '900, ma a oggi non è stato aperto ancora nessun cantiere.



2007


A favore della Civitavecchia-Orte di pronuncia la Comunità Europea che considera la ferrovia strategica per il transito dal Mar Tirreno al Mar Adriatico. Così il Sindaco di Civitavecchia Giovanni Moscherini e la Giunta Comunale chiedono all'Unione Europea di poter acquistare la tratta ferroviaria, e l'U.E. accetta stanziando dei fondi per la ricostruzione e il ripristino. In totale saranno stanziati 2 milioni di Euro per la progettazione preliminare dell'opera.

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Tavola 3

Localizzazione area di studio





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Ronciglione è un Comune italiano di 3.945 abitanti della Provincia di Viterbo, precisamente nella Tuscia, situato lungo il percorso ad Ovest del Lago di Vico della Via Francigena. Due fiumi attraversano Ronciglione terra: Rio Vicano e Fosso Chianello, che scorre nel sottosuolo. Ronciglione è una città ricca di storia: il tessuto urbano è diverso perché ci sono molti livelli costruiti attraverso i secoli. Vi possiamo osservare costruzioni medievali e palazzi rinascimentali, e vi possiamo ammirare opere di Jacopo Barozzi da Vignola, come Fontana Grande e Porta Romana.





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Tavola 4

Riferimenti storici





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	"Il facile rigetto della 'tradizione', il disprezzo della accumulata maestria non sembra a volte motivarsi da virile desiderio di superamento, ma anzi da insofferenza d'un troppo lungo tirocinio di fatica." [Carlo Emilio] Gadda [Ingegnere, poi originale scrittore e poeta del Novecento, cantore innovativo della complessità dell'esistenza - NdR]








La frase di Gadda racconta di come sia facile distaccarsi dalla tradizione a favore della sperimentazione, come gesto di ribellione verso la fatica dello studio. ll ponte di Ronciglione invece unisce i due aspetti, rispettando la tradizione e inglobandola nella progettazione di un elemento nuovo in cui la novità della tecnica poggia le sue basi sulla tradizione costruttiva. Le spalle in muratura sono il lascito di una tradizione di costruzione di ponti in muratura, mentre la struttura in ferro è espressione della tecnologia del ferro molto utilizzata agli inizi del '900. La forma del ponte è un unione di tecnologia "moderna", applicata a un sistema costruttivo consolidato, che si adatta facilmente agli spazi modificandoli e adeguandosi. Citando Massimo Birindelli nel suo libro "Ordine Apparente - Archittetura e simmetrie irregolari", Edizioni Kappa 1987, possiamo dire che il ponte ha








	"[...] il desiderio di arrivare, in un'unità esemplare, ad un impianto simmetrico, e al tempo stesso di assecondare gli andamenti e le linee degli spazi [...] che l'unità stessa avrebbe concorso a definire. [...] E proprio per questo il risultato è un organismo irrepetibile, un organismo pensato per l'unicità di una soluzione particolare, e pertanto inutilizzabile altrove."










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Interessante notare come fosse presente in un'opera di ingegneria una ricerca della qualità architettonica e del vezzo decorativo. Con l'avvento dell'architettura del ferro, vi era stato un mutamento nella concezione degli spazi e delle luci, che è rimasto legato ad una forma e a un decoro classico, derivante dalle opere in muratura della tradizione architettonica Italiana. Nel disegno vi sono i dettagli costruttivi utili per la comprensione dei vincoli esterni del ponte: come si nota nei cuscinetti d'appoggio la struttura è libera di allungarsi e di muoversi sotto gli sforzi dei carichi e della temperatura senza rinunciare alla sua integrità e alla sua forma. Il dettaglio dell'appoggio dell'arco aiuta a far capire come questo sia rastremato e inclinato rispetto a un ipotetico piano verticale.

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Tavola 5

Confronto con ponti simili





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L'influenza dei vincoli sulle sollecitazioni


Nella progettazione degli archi per favorire la stabilità al fine di avere tutte le sezioni compresse si tende a configurare la linea mediana (linea d'asse) dell'arco secondo l'andamento della linea delle pressioni. La linea delle pressioni varia a seconda dell'effetto provocato dai vincoli, che possono alterare lo stato di regime. La scelta progettuale dei vincoli incide anche sull'aspetto estetico di un ponte, non solo quello statico. Prendiamo il caso di un arco parabolico con carico costante e formuliamo 3 esempi di vincoli:





	La linea delle pressioni e la linea d'asse coincidono, perché l'arco si può abbassare sotto il peso del carico senza impedimenti dei vincoli





	La linea delle pressioni si discosta [dalla linea d'asse] perché è impedito l'abbassamento dell'arco e in chiave si avranno degli sforzi di taglio e di momento flettente





	La linea delle pressioni si discosta dalla linea d'asse e provoca un regime flessionale lungo tutto l'arco, con spinta al piede ridotta.




Ponte ["San Michele"] Paderno sull'Adda, Lombardia




	Il Ponte "San Michele", progettato nel 1887-1889 dall'ingegnere svizzero Jules Röthlisberger (1851-1911) e realizzato dalla Società Nazionale Officine di Savigliano, è lungo 266 metri, e si eleva a 85 metri al di sopra del livello del fiume. È un ponte ad arco a via superiore, con arco incastrato e la sezione dell'arco è maggiore all'incastro e più sottile in chiave. L'impalcato è a due livelli: nel più basso passa la linea ferroviaria che porta da Bergamo a Seregno, mentre il livello più alto è destinato a una strada carrabile.



Ponte "Garabit" Ruynes-en-Margeride, Francia




	ll Ponte "Garabit", progettato dall'ingegnere Gustave Eiffel nel 1880-1884, è lungo 565 metri e si eleva a 122 metri al di sopra del livello del fiume. È un ponte ad arco a via superiore, con arco a due cerniere e la sezione dell'arco è maggiore in chiave e più sottile all'altezza delle cerniere. L'impalcato è destinato al passaggio di una ferrovia. Fino al 2011 il viadotto era aperto al traffico (con un limite di velocità di 10 km/h), ma il 15 giugno è stato chiuso per impegnativi interventi di consolidamento.



Ponte "Nuovo" sull'Adige Verona , Veneto




	Il ponte venne costruito nel 1885 su progetto dell'Ing. Tommaso Donatelli e venne rinominato "Ponte Umberto I", era lungo 91 m, con quota a 58,65 m. Era completamente in ferro e ad arcata unica, senza piloni, con viabilità intermedia. Fu costruito a sostituzione del vecchio ponte del 1500, crollato a causa di una piena dell'Adige. Con l'allargamento del fiume, vista la fragilità del ponte, si decise di ristrutturarlo. Nel tempo il ponte si era dimostrato insufficiente, si decise quindi di demolirlo e di costruirne un altro nel 1939, questa volta leggermente più a valle.



Ponte "Dom Luís I" Oporto, Portogallo




	Il Ponte "Dom Luís I", nel 1881-1886 progettato dall'ingegnere Théophile Seyrig, che pochi anni prima aveva realizzato insieme a Gustave Eiffel il vicino Ponte "Maria Pia", è lungo 385 metri e si eleva a 45 metri al di sopra del livello del fiume. È un ponte ad arco doppia via, con arco incastrato. All'impalcato superiore è destinato la viabilità ferroviaria, mentre sull'impalcato inferiore vi è una strada carrabile.



Ponte [di "Ravedis"] sul Torrente Cellina Montereale, Friuli-Venezia Giulia




	Il Ponte [di "Ravedis", che collega Maniago a Montereale] venne progettatto intorno al 1880 ed era lungo 83 m, con un'altezza di 10,82 m. Il ponte era completamente in ferro ed ad arcata unica [ribassata], senza piloni, con viabilità superiore. [Il vecchio ponte del 1878 andava a sostituire una molto precaria passerella in legno, utilizzabile piene del Cellina permettendo, un'opera solida in ferro e all'epoca avveniristica per gli arditi calcoli strutturali. Distrutto nel 1917 dai Genieri italiani in ritirata da Caporetto, ricostruito in legno dagli Austro-Ungarici al loro inseguimento, questo poi a sua volta sostituito primi Anni Venti con l'attuale ponte in cemento armato, completato nel 1930.] Il ponte da il nome alla diga costruita successivamente, la "Diga di Ravedis".

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Tavola 6

Rilievo del Ponte sul Rio Vicano

a Ronciglione





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[Il ferro

La struttura reticolare]







[La falsa simmetria]


Dall'immagine il ponte [in ferro] sembra perfettamente simmetrico, ma in realtà questa simmetria è solo apparente, poiché l'impalcato è in pendenza, con un dislivello di 1,60 m tra le due spalle in muratura. Questa asimmetria si riflette sui piloni che scaricano sull'arco. L'arco invece è simmetrico con un diametro di 65 m e una freccia di 22,8 m.



[L'impalcato] - Sezione A-A'




	Con "scartamento ferroviario" si intende la distanza intercorrente tra i due lembi interni del fungo delle 2 rotaie di un binario, misurata 14 mm sotto il piano di rotolamento. In Italia lo scartamento ferroviario è, per normativa, di 1.435 mm.



[L'arco] - Sezioni B-B' e C-C'




	Le sezioni B-B' e C-C' mostrano come l'arco sia rastremato: infatti, al piede, la sezione dell'arco ha una larghezza di 8 m, e in chiave si rastrema fino a una larghezza di 4 m. I montanti della struttura sono inclinati di 3 gradi rispetto a un ipotetico piano verticale, e le travi resistenti sono curvate e continue.




[La muratura

Le fondazioni e le "spalle"]



Pianta della spalla 1-1


	Pianta della muratura al di sotto delle rotaie. La massicciata del binario ferroviario soprastante è dotata di "ballast" [materiale inerte stabilizzante di zavorra/massicciata, qui] uno strato di pietrisco di media e grossa pezzatura su cui poggiano le traverse.







Pianta delle fondazioni 1-1


	Le fondazioni del ponte sono in muratura, con alla base di ogni pilone delle solette in calcestruzzo di pozzolana, sormontate da una muratura di macigno del Lago di Vico. I piloni, retti dalle fondazioni, sono costruiti con la tecnica del "muro a sacco": all'interno, infatti, hanno una muratura a secco di pietra di Ronciglione, mentre all'esterno sono rivestiti con una muratura in peperino.

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Tavola 7

Dettagli costruttivi





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Dettaglio #1

Il modulo reticolare dell'impalcato











	1. Barriere 2. Rotaia UIC 60 e traverse poste a interasse 60 cm 3. Rinforzo strutturale del piano di camminamento 4. Longherine IPE340 5. Travi a T composte da 2 piastre bullonate con una coppia di L 6. Appoggio delle longherine coppia di travi a C280 7. Controventature doppia L 0,09x0,09 m




Dettaglio #2

Il carrello della pila








	L'ancoraggio tra pile e impalcato, come si vede in foto, è un carrello, ed è composto da dei cilindri che permettono alla struttura di spostarsi lungo l'asse longitudinale del ponte. [Questo accorgimento viene adottato come contromisura a movimenti di scorrimento dell'impalcato dovuti alla cosiddetta "dilatazione termica", fenomeno per cui un corpo aumenta di volume all'aumentare della temperatura (nei corpi solidi triplice - cubica, superficiale e lineare) e ad altre sollecitazioni strutturali, ad esempio meccaniche, gravitazionali o di spinta.]






Il posizionamento delle pile


	Le pile del ponte sono le strutture a prevalente sviluppo verticale che danno sostegno alla travata in punti intermedi. Il Ponte di Ronciglione ha 4 pile:



	- le due pile più esterne sono posizionate alle estremità dell'arco sui vincoli, e contribuiscono alla riduzione della spinta al piede - mentre le due più interne sono posizionate ognuna a 16 m di distanza rispetto alla cerniera centrale, questa posizione determinata dal fatto che le deformazioni dell'arco, dovute al solo peso proprio, in quei punti sono quasi nulle, perchè vi è un inversione del'andamento delle deformazioni.




Dettaglio #3

L'ancoraggio alla fondazione





	L'ancoraggio dell'arco alle fondazioni in questo tipo di collegamento a cerniera, poggia su un cuscinetto di posa inclinato.






Dettaglio #4

Il modulo dell'arco





	Schema tipo di un modulo dell'arco, in cui è possibile vedere sia la rastremazione che l'inclinazione delle travi resistenti. L'arco è rastremato, con il modulo in prossimità della cerniera sulla fondazione di larghezza di 8 m, mentre il modulo in chiave dell'arco ha una larghezza di 4 m. Il modulo dell'arco risulta inclinato di 3° rispetto a un ipotetico piano verticale. Nella parte centrale del modulo c'è una passerella per la manutenzione ordinaria della struttura.






	Travi resistenti "a doppia T" curvate composte da 3 piastre saldate insieme. Sistema di controventature "a doppia L" nelle 3 dimensioni dell'arco.






Dettaglio #5

La "Sella Gerber"





	[La cosiddetta] "Sella Gerber", forma un vincolo a cerniera interna lungo l'impalcato, che rende l'impalcato un sistema isostatico. Si usa quando si vuole realizzare un semplice appoggio di una trave su un'altra trave, contenendo l'altezza delle strutture in corrispondenza della zona di appoggio. Usualmente l'altezza delle Selle Gerber è pari a circa metà della trave.



	Come si vede nella foto, la Sella Gerber è un sistema di travi collegate tra loro mediante dei vincoli interni, generalmente cerniere.







	[Nella Scienza delle Costruzioni e nella Meccanica l'"isostaticità", indica che un corpo nello spazio possiede tanti gradi di vincolo quanti i suoi gradi di libertà. Esemplificando con il corpo umano, una gamba o un braccio tenuti tesi e fermi in aria, costituiscono delle strutture spaziali isostatiche. Entrambi possono essere a tutti gli effetti considerati "elementi strutturali", la prima incastrata all'altezza del bacino, il secondo idem all'altezza della spalla. Che bacino e spalla siano "immobili" rispetto al suolo, implica semplicemente che le loro rispettive tre coordinate spaziali siano fisse e di fatto lavorinono muscoli e tendini a mantenere gli angoli - "azimutali", orizzontalmente sull'asse verticale, e "zenitali", verticalmente sull'asse orizzontale - fra busto e rispettivamente gamba e braccio rimangano invariati. La vera particolarità di una struttura isostatica è che i vincoli sono appena sufficienti per l'equilibrio statico, quindi, se un vincolo non dovesse funzionare, la struttura diventerebbe "labile", cioè suscettibile di movimento, a rischio collasso parziale o totale. Tornando all'esempio del corpo, non appena dei muscoli e dei tendini dovessero, per comando volontariamene o per trauma involontariamente, "mollare", gamba e braccio tornerebbero automaticamente in posizione di riposo, vale a dire "ricadrebbero" lungo l'asse di postura, tutto secondo la legge di gravità. Il grande vantaggio di una struttura isostatica è il suo modo di sopportare le "sollecitazioni termiche" (dilatazioni dovute alle escursioni termiche giornaliere e stagionali) senza generare stati di co-azione interna, tipici delle strutture "iperstatiche". L'"iperstaticità" caratterizza infatti che un corpo nello spazio possieda gradi di vincolo superiori a quelli di libertà.]





	Le Selle Gerber non possono più essere utilizzate per normativa. *


	[* Nota della Redazione La "famigerata" Sella Gerber L'ingegnere tedesco Heinrich Gottfried Gerber brevetta questo sistema costruttivo nel 1866, inventando cosí di fatto il ponte a travata moderno e rendendo così possibili sublimi opere di ingegneria, un genio quindi per la capacità di superare con lodevole semplicità i limiti delle capacità analitiche e delle conoscenze scientifiche dell'epoca. Ed infatti per tutto un lungo secolo la Sella Gerber diventerà "lo" standard produttivo, purtroppo troppo spesso impiegato con insufficiente perizia e senza tenere assolutamente conto dei reali campi di applicazione. Nessuno, ad esempio, ha mai pensato che un ponte ferroviario in ferro (questa la sua originaria e primaria applicazione!) potesse richiedere prestazioni del tutto diverse da un ponte stradale in cemento armato (come nelle sue ultime disastrose applicazioni dopo l'invenzione del cemento armato, che ai tempi di Gerber non esisteva!). In merito alla regimentazione delle "acque di piattaforma", nel primo caso del ponte metallico non esistono, al contrario nel secondo caso del ponte in cemento armato sì, eccome se esistono. Ecco cosa veramente porta oggi a centinaia e centinaia di opere danneggiate da fenomeni di degrado locale, spesso critico. Le Travate "Gerber" sono state la palestra progettuale e la soluzione più frequente di tante opere per cui sono state intese, per cui ciò che oggi ne viene "proibito per normativa" ne è soltanto l'uso improprio.]




Dettaglio #6

La cerniera centrale dell'arco





	Cerniera centrale dell'arco, composta da piastre bullonate e dei profili "a doppia L".






	Anche il collegamento centrale è bullonato.



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Tavola 8

Analisi e verifiche agli stati limite





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[Il cosiddetto] "Calcolo Gk₂" Carichi permanenti non strutturali


Le rotaie sono l'elemento fondamentale di un binario, normalmente montate a coppia con uno scartamento di 1435 mm. Le rotaie odierne sono costruite di acciaio di buona qualità e quelle scelte per l'analisi sono [del tipo] "Rotaia 60 UNI Peso per metro lineare della rotaia 60,36 kg/m".







Le traverse [o comunemente e in gergo "traversine"] sono la sottostruttura in legno [anche in ferro od oggi, più di solito, in cemento armato precompresso o biblocco in ferro-cemento] del binario alla quale sono fissate le rotaie. Le traverse assolvono il duplice compito di assicurare il rispetto dello scartamento delle rotaie e scaricare sulle longherine sottostanti il peso del treno che vi transita, attraverso la loro maggiore superficie, anziché su quella molto minore della base della rotaia stessa. Generalmente il passo tra le traverse è di 60 cm. Le traverse scelte per l'analisi sono in legno di dimensioni 2,3 m x 0,25 m x 0,2 m, con peso pari a 0,75 t/m³.




[Il cosiddetto] "Calcolo Qk₁" Carichi mobili


Per il calcolo dei carichi mobili è stata presa come riferimento la normativa delle Ferrovie dello Stato Istruzione I/SC/PSOM/2298 "Sovraccarichi per il calcolo dei ponti ferroviari - Istruzione per la progettazione, l'esecuzione e il collaudo", documento per il recepimento della norma europea ENV 1991-3. I carichi mobili previsti da normativa sono molto diversi da quelli utilizzati nel 1920 per l'analisi del ponte, perciò sono stati utilizzati nella modellazione dei tipi di treno "reali" che sono più leggeri rispetto ai treni ideali previsti dalla norma stessa.





	Treno utilizzato sulla tratta nel 1920, Locomotiva FS 835.040. Questa locomotiva a vapore è utilizzata dalle Ferrovie dello Stato dal 1906, il peso in servizio era di 45.300 kg e poteva arrivare a una velocità massima di 55 km/h.





	Treno merci con, nella tipologia di treno utilizzata per il calcolo, il peso un carico distribuito di 22,5 t/m [massa per asse, mentre massa per metro corrente 8,0] per il "Modello D4" , e di 20 t/m [massa per asse, mentre massa per metro corrente 7,2] per il "Modello C3". La velocità massima che può raggiungere è di 160 km/h e si compone dalle 12 alle 20 carrozze.




Schema Statico





	Combinazioni di carico L'analisi è stata effettuata per gli SLU, gli SLS per il comfort dei passeggeri. Per le combinazioni di carico, sono stati effettuati gli studi su 5 tipi differenti di carico mobile: 1. singola carrozza di un treno "D4" 2. singola carrozza di un treno "C3" 3. treno "D4" 4. treno "C3" 5. treno "LM71" SLU Gk₁ x 1,3 + Gk₂ x 1,5 + Qk₁ x 1,5 + Qk₂ x 1,5 x 0,5 SLS Gk₁ + Gk₂ + Qk₁ + 0,6 Qk₂




[Definizioni


	"S.L.U." o "Stato Limite Ultimo" In Ingegneria Strutturale la condizione, superata la quale, la struttura in esame o uno dei suoi elementi non soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata. Gli Stati Limite Ultimi vengono quindi associati al valore estremo della capacità portante o ad altre forme di cedimento strutturale, che possono mettere in pericolo la sicurezza delle persone. Alcuni esempi delle cause che possono condurre agli Stati Limite Ultimi: - perdita di stabilità, di parte o dell'intera struttura - rottura, di sezioni critiche della struttura - trasformazione in meccanismo della struttura - instabilità, in seguito a deformazione eccessiva - deterioramento, in seguito a fatica - deformazioni di fluage (viscose - fenomeno detto "reologico", degli equilibri plastici in un materiale deformato da sollecitazioni sotto carico continuo per lungo tempo) o fessurazioni, tali da cambiare la geometria della struttura e richiedere la sostituzione. Il superamento di uno stato limite ultimo ha carattere irreversibile e si definisce "collasso". "S.L.S." o "Stato Limite di Servizio" Nota della Redazione] Poiché questo tipo di analisi è strettamente legato alla velocità dei treni di carico e le velocità dei treni di carico presi in considerazione sono troppo elevate per un ponte del 1920, progettato per dei treni a vapore con velocità massima pari a 55 km/h. [...] Nel 1920 lo Stato Limite di Servizio per il comfort dei passeggeri non era preso in considerazione, viste le ridotte velocità dei convogli.




Le linee di influenza


Sono dei diagrammi che forniscono i valori delle sollecitazioni o delle deformazioni provocate da una forza in una data sezione trasversale di una struttura piana, al variare del punto di applicazione della forza.





	Linee di influenza degli spostamenti nelle Selle Gerber





	Linee di influenza del taglio sugli appoggi





	Linee di influenza dei momenti flettenti positivi nella mezzeria delle travi





	Linee di influenza dei momenti flettenti negativi sugli appoggi




Sollecitazioni



[Le sollecitazioni esterne


In Scienza delle Costruzioni, nelle strutture si individuano due tipi di sollecitazioni, "interne" alle strutture stesse ed "esterne", cioè applicate sulle strutture da fuori. In pratica una sollecitazione interna è la risultante delle forze elementari che si scambiano le due parti di un solido rispetto a una determinata sezione, cioè lo "sforzo" interno cui è sottoposto il materiale in quel punto. Sollecitazioni esterne vengono invece definite tutte le azioni indotte su un elemento strutturale dall'applicazione di un sistema di forze e/o di momenti. Nella realtà i "carichi" esterni che vadano ad agire su una struttura potrebbero assumere caratteristiche completamente e continuamente diverse, rendendo molto difficile prevederne ogni effetto provocabile. Per semplicità, quindi, la loro ipotetica azione viene sostituita da quella di cosiddette "sollecitazioni tipo" equivalenti, riducendo così qualsivoglia sistema esterno a casi ben determinati.







Associando alla sezione di una struttura una terna di assi ortogonali a scomporre le forze e i momenti agenti nelle tre direzioni, in quello spazio si otterranno sei componenti - vale a dire tre forze e tre momenti, dette "caratteristiche di sollecitazione". A tali caratteristiche sarà riferibile qualunque sistema di forze esterne che agiscano su quella sezione, in modo tale che, per mantenere l'equilibrio della struttura, dovranno venire "equilibrate" dalle tensioni interne alla sezione della struttura stessa. Individuare le caratteristiche di sollecitazione consente dunque di procedere all'analisi di una struttura, distinguendo le sollecitazioni "semplici" da quelle "composte". Come "sollecitazione semplice" sarà intesa l'azione del solo sforzo "normale" o della sola flessione o della sola torsione, e mentre "sollecitazioni composte" tutte quelle dovute alla presenza contemporanea di più sollecitazioni diverse. Il punto di applicazione delle forze e dei momenti agenti sulla sezione, la cui posizione viene individuata mediante metodi grafici o analitici di composizione delle forze, viene detto "centro di sollecitazione". Analogamente "piano di sollecitazione" sarà la comune disposizione spaziale di forze complanari agenti su quella sezione.



I diagrammi dello sforzo Normale "N", Taglio "T" e Momento flettente "M" di strutture isostatiche


Sotto l'azione di forze esterne, in una struttura si sviluppano quindi forze e momenti interni a renderla equilibrata. L'insieme delle forze esterne direttamente applicate alla struttura, con conseguenti Reazioni Vincolari, può generare stati di sollecitazione di:


- sforzo normale "N" - sforzo tagliante "T" - momento flettente "M"				(trazione/compressione lungo un asse) (positivo verso l'alto negativo verso il basso) (che tenda a far ruotare).


Determinate le sollecitazioni interne i diagrammi rappresentano graficamente tutte le informazioni deducibili dal calcolo delle azioni interne utili per una corretta progettazione, rendendo intuitivo lo stato tensionale delle strutture. NdR]



Deformata





	SLS freccia f

	DEAD cC3 cD4 C3 D4 LM71	f = -0,0015 m f = -0,0262 m f = -0,0284 m f = -0,0396 m f = -0,0433 m f = -0,0533 m




N [Sforzo Normale]





	SLU sforzi N

	DEAD cC3 cD4 C3 D4 LM71	N = - 0,561 kN N = - 8,916 kN N = - 9,531 kN N = -11,189 kN N = -12,057 kN N = -14,028 kN




T [Sforzo Tagliante]





	SLU sforzi T

	DEAD cC3 cD4 C3 D4 LM71	T = 71,294 kN T = 1.133,142 kN T = 1.211,260 kN T = 1.421,983 kN T = 1.532,194 kN T = 1.782,703 kN




M [Momento Flettente]





	SLU sforzi M

	DEAD cC3 cD4 C3 D4 LM71	M = - 325,9 kNm M = -5.274,9 kNm M = -5.642,6 kNm M = -6.226,4 kNm M = -6.700,4 kNm M = -8.242,5 kNm




Arco elastico a 3 cerniere



Deformata








N [Sforzo Normale]





	DEAD cC3 cD4 C3 D4 LM71	N = - 313,77 kN N = -2.119,53 kN N = -2.234,43 kN N = -2.979,55 kN N = -3.190,00 kN N = -3.708,56 kN




M [Momento Flettente]





	SLU sforzi M

	DEAD cC3 cD4 C3 D4 LM71	M = - 351,00 kNm M = 4.079,57 kNm M = 4.351,17 kNm M = 6.112,17 kNm M = 6.609,62 kNm M = 7.835,44 kNm




RV [Reazioni Vincolari]





	DEAD cC3 cD4 C3 D4 LM71	H₁ = 165,499 kN V₁ = 272,142 kN H₁ = 1.428,187 kN V₁ = 3.563,003 kN H₁ = 1.497,997 kN V₁ = 3.755,080 kN H₁ = 1.950,739 kN V₁ = 5.000,701 kN H₁ = 2.078,611 kN V₁ = 5.352,523 kN H₁ = 2.393,684 kN V₁ = 6.219,428 kN			DEAD cC3 cD4 C3 D4 LM71	H₂ = - 165,499 kN V₂ = 272,142 kN H₂ = - 1.428,187 kN V₂ = 3.563,236 kN H₂ = - 1.497,997 kN V₂ = 3.755,322 kN H₂ = - 1.950,739 kN V₂ = 5.001,056 kN H₂ = - 2.078,611 kN V₂ = 5.352,900 kN H₂ = - 2.393,684 kN V₂ = 6.219,845 kN




Dilatazione termica


Gli effetti della dilatazione termica - "Qk₂", derivanti dalle variazioni di temperatura dell'ambiente esterno, provocano delle azioni meccaniche sulla struttura, soprattutto su un ponte in ferro, che ha un coefficiente di dilatazione maggiore rispetto ad altri materiali. La particolare struttura dell'impalcato del ponte, che ha una distanza dalle spalle in muratura - "GAP" - di 43 cm, sfrutta l'utilizzo di carrelli e Selle Gerber, che gli permettono di dilatarsi liberamente lungo il suo asse longitudinale. Nell'arco a 3 cerniere, con l'azione della temperatura e la conseguente dilatazione termica, si producono delle deformazioni importanti, perché l'arco non ha la possibilità di allungarsi liberamente, e queste deformazioni si riflettono sull'impalcato attraverso le pile. L'impalcato smorza le deformazioni provenienti dall'arco, perché la sua struttura iso-statica le assorbe lungo la lunghezza.


	U₁ = 0,041 m



			U₁= - 0,053 m U₃= - 0,015 m		U₁= - 0,039 m U₃= - 0,021 m





		U₁= 0 m U₃= 0 m				U₁= 0 m U₃= 0 m



	Se si applicano gli spostamenti all'impalcato...





	... possiamo notare come il GAP non si modifichi e rimanga identico a quello degli sforzi della sola temperatura dell'impalcato...


	U₁ = 0,041 m




	... e ciò significa che la struttura si adatta ai carichi e agli spostamenti, senza perdere la sua integrità.




Analisi



Nell'analisi non è stata presa in considerazione la combinazione di carico agli Stati Limite di Servizio, poiché questo tipo di analisi è strettamente legato alla velocità dei treni di carico. Le velocità dei treni di carico presi in considerazione sono troppo elevate per un ponte del 1920, progettato per dei treni a vapore con velocità massima pari a 55 km/h.



Impalcato


	SLU Momento Flettente





	SLU Compressione



	Dalle verifiche effettuate a pressoflessione e compressione, possiamo evidenziare che, nel caso della pressoflessione e della compressione il treno LM71 non è mai verificato, questo perché è un carico ideale che viene utilizzato per la verifica dei nuovi tracciati e dei nuovi ponti. I treni D4 e C3 sono invece i treni più lenti che circolano sulle tratte e risultano quindi verificati.



	SLS per il comfort dei passeggeri



	In nessuno dei 4 casi di carico mobile è verificato. Ciò è determinato dal fatto che nel 1920 lo "Stato Limite di Servizio" per il comfort dei passeggeri non era preso in considerazione, viste le ridotte velocità dei convogli.




Arco


	Compressione





	Flessione





	Sull'arco sono state effettuate verifiche a compressione e a flessione che risultano sempre verificate. I carichi, essendo asimmetrici a causa della pendenza dell'impalcato, tendono a gravare di più sulla parte dell'arco che guarda ad Orte, tutto ciò è in linea con i risultati delle analisi dell'impalcato.

					All'Indice delle Tavole


Tavola 9

Analisi struttura reticolare





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[Il cosiddetto] "Calcolo Gk₂" Carichi permanenti non strutturali


Le rotaie sono l'elemento fondamentale di un binario, normalmente montate a coppia con uno scartamento di 1435 mm. Le rotaie odierne sono costruite di acciaio di buona qualità e quelle scelte per l'analisi sono [del tipo] "Rotaia 60 UNI Peso per metro lineare della rotaia 60,36 kg/m".







Le traverse [o comunemente in gergo "traversine"] sono la sottostruttura in legno [anche in ferro o oggi, più di solito, in cemento armato precompresso o biblocco in ferro-cemento] del binario alla quale sono fissate le rotaie. Le traverse assolvono il duplice compito di assicurare il rispetto dello scartamento delle rotaie e scaricare sulle longherine sottostanti il peso del treno che vi transita, attraverso la loro maggiore superficie, anziché su quella molto minore della base della rotaia stessa. Generalmente il passo tra le traverse è di 60 cm. Le traverse scelte per l'analisi sono in legno di dimensioni 2,3 m x 0,25 m x 0,2 m, con peso pari a 0,75 t/m³.




[Il cosiddetto] "Calcolo Gk₁" Carichi mobili


Per il calcolo dei carichi mobili è stata presa come riferimento la normativa delle Ferrovie dello Stato Istruzione I/SC/PSOM/2298 "Sovraccarichi per il calcolo dei ponti ferroviari - Istruzione per la progettazione, l'esecuzione e il collaudo", documento per il recepimento della norma europea ENV 1991-3. I carichi mobili previsti da normativa sono molto diversi da quelli utilizzati nel 1920 per l'analisi del ponte, perciò sono stati utilizzati nella modellazione dei tipi di treno "reali" che sono più leggeri rispetto ai treni ideali previsti dalla norma stessa.





	Treno utilizzato sulla tratta nel 1920, Locomotiva FS 835.040. Questa locomotiva a vapore è utilizzata dalle Ferrovie dello Stato dal 1906, il peso in servizio era di 45.300 kg e poteva arrivare a una velocità massima di 55 km/h.





	Treno merci con, nella tipologia di treno utilizzata per il calcolo, il peso un carico distribuito di 22,5 t/m [massa per asse, mentre massa per metro corrente 8,0] per il "Modello D4" , e di 20 t/m [massa per asse, mentre massa per metro corrente 7,2] per il "Modello C3". La velocità massima che può raggiungere è di 160 km/h e si compone dalle 12 alle 20 carrozze.




Schema Statico





	Combinazioni di carico L'analisi è stata effettuata per gli SLU, gli SLS per il comfort dei passeggeri. Per le combinazioni di carico, sono stati effettuati gli studi su 5 tipi differenti di carico mobile: 1. singola carrozza di un treno "D4" 2. singola carrozza di un treno "C3" 3. treno "D4" 4. treno "C3" 5. treno "LM71" SLU Gk₁ x 1,3 + Gk₂ x 1,5 + Qk₁ x 1,5 + Qk₂ x 1,5 x 0,5 SLS Gk₁ + Gk₂ + Qk₁ + 0,6 Qk₂




Le linee di influenza


Sono dei diagrammi che forniscono i valori delle sollecitazioni o delle deformazioni provocate da una forza in una data sezione trasversale di una struttura piana, al variare del punto di applicazione della forza.





	Linee di influenza degli spostamenti nelle Selle Gerber




	Linee di influenza del taglio sugli appoggi




	Linee di influenza dei momenti flettenti positivi nella mezzeria delle travi




	Linee di influenza dei momenti flettenti negativi sugli appoggi




Deformazioni







	N [sforzo Normale]





	T [sforzo Tagliante]





	M [Momento flettente]






Deformata







	N [sforzo Normale]





	M [Momento flettente]





	RV [Reazioni Vincolari]




	DEAD cC3 cD4 C3 D4 LM71	H₁= 180,901 kN V₁= 294,811 kN H₁= 1.224,152 kN V₁= 3.120,554 kN H₁= 1.284,200 kN V₁= 3.286,600 kN H₁= 1.821,686 kN V₁= 4.686,449 kN H₁= 1.948,127 kN V₁= 5.026,484 kN H₁= 2.207,842 kN V₁= 5.737,447 kN			DEAD cC3 cD4 C3 D4 LM71	H₂= - 180,901 kN V₂= 294,811 kN H₂= -1.224,152 kN V₂= 3.120,984 kN H₂= -1.284,200 kN V₂= 3.287,042 kN H₂= -1.821,686 kN V₂= 4.687,459 kN H₂= -1.948,127 kN V₂= 5.027,571 kN H₂= -2.207,842 kN V₂= 5.738,654 kN




Dilatazione termica Deformazioni e spostamenti causati dalla diversa temperatura



Impalcato


Le temperature applicate all'impalcato sono: - una temperatura costante di +30° - una temperatura differenziale di ±5° tra intradosso e estradosso della struttura. Lo spostamento orizzontale U₁ è verificato, perché per l'impalcato è previsto uno spazio per allungarsi di 43 cm, nella spalla del ponte che guarda a Civitavecchia. La rotazione flettente R₂ risulta dalla temperatura differenziale applicata, che provoca un momento flettente lungo la struttura.





	U₁ U₃ R₂	= -0,0429 m = -0,0000 m = 0,00072		radianti	= 0,041°



Arco


	T +30°C




	U₁ U₃	= -0,004141 m = 0,013082 m				U₁ U₃	= 0,004141 m = 0,013082 m



	T -30°C




	U₁ U₃	= 0,004141 m = -0,017311 m				U₁ U₃	= -0,004150 m = -0,017311 m



	T +10°C						T -10°C




	U₁ U₃	= 0,003583 m = -0,001116 m				U₁ U₃	= 0,003573 m = -0,003113 m




Controventature


Le controventature sono dei profili "a doppia L", che nel caso della trazione si riducono a delle aste dove gli sforzi "N" sono minori, mentre ritroviamo i profili a doppia L nei pressi degli ancoraggi. Questo accadeva per ridurre i costi dei materiali: infatti un'asta in ferro costava meno di un profilo a L, perchè non doveva essere formata.



Impalcato


Le controventature più sollecitate sono in corrispondenza degli appoggi centrali dell'impalcato. In generale sugli appoggi la sollecitazione è maggiore, mentre gli altri controventi hanno sollecitazioni molto basse.



			A		B





		A				B






Arco


Lo sforzo assiale maggiore è quello a compresione. Si ricorda che per il solo peso proprio - [chiamato] "DEAD", [letteralmente "peso MORTO"] - i controventi più sollecitati non sono in corrispondenza degli appoggi delle pile, ma al piede dell'arco.


			A		B





		A				B




	DEAD cC3 cD4 C3 D4 LM71	N = - 23,163 kN N = - 538,028 kN N = - 567,905 kN N = - 835,298 kN N = - 898,205 kN N = -1.027,428 kN			DEAD cC3 cD4 C3 D4 LM71	N = - 23,072 kN N = - 538,035 kN N = - 567,911 kN N = - 835,370 kN N = - 898,284 kN N = -1.027,504 kN




Analisi



L'analisi è stata effettuata per le sole controventature, poiché la struttura è stata già studiata nel caso monodimensionale.








SLU Trazione







SLU Compressione







Impalcato


Dalle verifiche effettuate a trazione e compressione, possiamo evidenziare che le controventature, nel caso di treno LM71 non sono mai verificate, questo perché è un carico ideale che viene utilizzato per la verifica dei nuovi tracciati e dei nuovi ponti. I treni D4 e C3 non recano danni strutturali alle controventature, perciò sono treni che potrebbero circolare sul ponte, anche se a velocità ridotta.




Arco


Sulle controventature dell'arco sono state effettuate verifiche a compressione e a trazione. È sempre verificato. I carichi, essendo asimmetrici a causa della pendenza dell'impalcato, tendono a gravare di più sulla parte dell'arco che guarda ad Orte. Tutto ciò è in linea con i risultati delle analisi dell'impalcato.










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