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Tipi di ponte

Tipi di ponte: classificazione e caratteristiche

Tempo di lettura stimato: 7 minuti

Scopri quanti e quali tipi di ponte esistono, come si classificano e quali sono le caratteristiche peculiari di ogni tipologia

I ponti sono un elemento fondamentale in edilizia, utili come collegamento da una parte all’altra, in presenza di ostacoli altrimenti insormontabili. I ponti collegano territori separati da fiumi, valli e altri impedimenti naturali e non.

Queste maestose opere d’arte ingegneristica non solo facilitano il transito delle persone e delle merci, ma sono anche un simbolo di connessione a tutto tondo e progresso.

Data l’importanza e la grande diffusione dei ponti, è necessario individuare strumenti avanzati per la corretta gestione dei ponti, la puntuale ispezione dei ponti e il costante monitoraggio della salute strutturale dei ponti in grado di garantire sicurezza, sostenibilità ed efficienza delle infrastrutture di collegamento.

I ponti: un collegamento tra persone, luoghi e culture

I ponti sono strutture progettate per attraversare ostacoli naturali come fiumi, valli, canyon e altri ostacoli naturalistici e non, permettendo la continuazione di una strada. Oltre a fornire un passaggio sicuro per veicoli e pedoni, i ponti devono anche sopportare carichi pesanti, cambiamenti climatici e deformazioni strutturali nel tempo. Svolgono, inoltre, un ruolo importante per l’integrazione di comunità diverse, facilitandone lo scambio culturale, sociale ed economico. Fin dall’antichità, i ponti hanno facilitato conquiste territoriali e scambi culturali, unendo popoli e territori al di là delle differenze. Attraverso i secoli sono cambiate le tecniche di costruzione di un ponte, si sono evolute insieme al progresso, ma il significato del ponte è rimasto immutato: unire ciò che è diviso, consentendo comunicazione e incontro tra realtà diverse senza annullarne le differenze.

Quali sono gli elementi strutturali di un ponte?

Il ponte è un’opera ingegneristica maestosa. Ma quali sono i componenti? Non esiste una sola tipologia di ponte, come in seguito vedremo, ma nonostante questo possiamo elencare alcune componenti comuni a tutti i ponti:

  • fondazioni: sono le strutture di base che trasferiscono il peso del ponte al terreno sottostante. Le fondazioni possono consistere in pali, plinti o altre strutture simili;
  • spalle: sono strutture di supporto posizionate alle estremità del ponte, fondamentali per garantire la stabilità e la sicurezza dell’intera struttura;
  • pilastri o piloni: sono elementi verticali che, insieme alle spalle, sopportano i carichi provenienti dalla sovrastruttura del ponte. Solitamente, vengono disposti in serie lungo la lunghezza del ponte per fornire supporti intermedi;
  • travi principali: sono le componenti principali del ponte, si estendono tra pilastri e le spalle e sostengono gli elementi sovrastanti. A seconda del tipo di ponte, possono essere chiamate travi longitudinali, travi trasversali o archi (nel caso di ponti ad arco). Possono essere realizzate in acciaio, cemento armato o una combinazione di materiali diversi;
  • impalcato: è la superficie stradale del ponte su cui viaggiano veicoli, pedoni o altre forme di traffico. Possono essere impiegati diversi materiali, come calcestruzzo, acciaio o legno e viene sostenuto dalle travi principali.
Componenti strutturali di un ponte

Le componenti strutturali di un ponte

I ponti: dalle origini ai giorni nostri

Nel primo periodo della storia dei ponti, la principale tipologia era rappresentata dagli archi di pietra o muratura. Nonostante ciò, si diffusero anche ponti di legno, molto più comuni di quelli in muratura, sebbene fossero considerati provvisori. I ponti di maggiore importanza erano sempre quelli in pietra, mentre quelli in legno venivano concepiti principalmente come soluzioni temporanee, in attesa di sostituirli con delle strutture in pietra. Di conseguenza, il ponte storico per eccellenza è di sicuro l’arco di pietra, progettato con l’idea di durare nel tempo.

I ponti in pietra e mattoni hanno rivestito una grande importanza per lungo tempo nella storia dei trasporti, mantenendo sostanzialmente invariata la tecnica costruttiva dal periodo romano fino al XIX secolo. Nonostante l’avvento dei ponti metallici nel XIX secolo, in Occidente si sono continuati a costruire ponti in pietra fino agli inizi del XX secolo, mentre in Cina la pratica è proseguita anche dopo la metà del XX secolo. Tuttavia, oggi la costruzione di nuovi ponti in pietra è diventata rara, limitandosi a situazioni particolari come parchi o giardini, dove si desidera ricreare un’atmosfera di antichità o valorizzare l’uso della pietra come materiale naturale.

Dai ponti di legno ai ponti di metallo

Il secondo periodo della storia, invece, si distingue nettamente dal precedente: è caratterizzato dalla diversificazione delle tipologie strutturali, dall’utilizzo di molteplici materiali e dalla rapida e potente evoluzione e sviluppo tecnologico.

Durante il secondo periodo si assiste ad una grande diffusione di diverse tipologie di ponti: archi, travi, sospesi, e così via, anche grazie alla disponibilità di una vasta gamma di materiali diversi per la loro costruzione, tra cui ghisa, ferro, acciaio, calcestruzzo semplice, cemento armato, cemento armato precompresso e strutture miste.

Dal primo ponte metallico, l’arco di Coalbrookdale del 1779 con una luce di 30 metri in ghisa, fino al ponte del Firth of Forth per la ferrovia, un ponte cantilever con una luce massima di 521 metri in acciaio, completato nel 1890, è passato più di un secolo. In questo lasso temporale si sono verificate numerose variazioni ed evoluzioni nella progettazione e nella tecnologia dei ponti.

L’uso dei ponti metallici ha avuto inizio alla fine del XVIII secolo, ma è stato nel corso del XIX secolo che questa tecnologia ha conosciuto un pieno sviluppo. Da materiali come la ghisa, si è passati al ferro e successivamente all’acciaio, consentendo la costruzione di ponti sempre più ampi e leggeri. Il XIX secolo è stato un’epoca d’oro per i ponti metallici, soprattutto grazie alla diffusione delle linee ferroviarie, che richiedevano una grande quantità di ponti e viadotti, molti dei quali di notevole importanza. La maggior parte dei ponti di rilievo di questo periodo sono stati costruiti per servire le ferrovie.

Nel XX secolo, sono emerse 2 nuove tipologie di ponti: quelli in cemento armato, che hanno iniziato a essere utilizzati alla fine del XIX secolo e i ponti in cemento armato precompresso, che hanno visto la luce negli anni ’30 del secolo scorso e hanno conosciuto un ulteriore sviluppo dopo la seconda guerra mondiale. Tuttavia, i ponti metallici non sono scomparsi, anzi, continuano ad essere ampiamente impiegati specialmente per coprire grandi distanze.

Il ponte iconico del XX secolo, soprattutto nella sua seconda metà, è stato il ponte strallato, una struttura sostenuta da cavi che si è diffusa e generalizzata negli ultimi cinquant’anni, caratterizzata da impalcati sia metallici che in cemento armato.

Tipi di ponte: quali sono e come si classificano

I ponti possono essere classificati in base ad una serie di elementi variabili:

  • i materiali utilizzati per la loro costruzione;
  • la loro destinazione d’uso;
  • in base allo schema statico;
  • ostacolo da superare;

Analizziamo nel dettaglio.

Tipi di ponte - classificazione

Tipi di ponte – classificazione

Classificazione dei ponti in base ai materiali

Sulla base dei materiali utilizzati per la sovrastruttura possiamo fare una distinzione tra ponti:

  • in legno, utilizzati per lo più per transito pedonale, ma anche eventualmente per i ponti stradali e possono essere protetti o non protetti da intemperie;
  • in muratura di pietra o di mattoni: un materiale resistente solo a compressione, adatti specialmente per lo schema ad arco;
  • in cemento armato e cemento armato precompresso;
  • in acciaio e acciaio-calcestruzzo;
  • realizzati in materiali compositi (fibre di vetro o fibre di carbonio).
Classificazione dei ponti in base ai materiali

Classificazione dei ponti in base ai materiali

Classificazione dei ponti in base alla destinazione d’uso

Altro criterio per fare una distinzione tra i ponti è la loro destinazione d’uso. Si delineano:

  • ponti stradali, distinti in ponti di I, II e III categoria a seconda del volume di traffico che interessa il ponte;
  • ponti pedonali;
  • ponti ferroviari, distinti in categoria A e B, a seconda della linea servita;
  • ponti canale, sorreggono tubazioni oppure costituiscono essi stessi la via d’acqua;
  • ponti ad uso misto.
Classificazione dei ponti in base alla destinazione d'uso

Classificazione dei ponti in base alla destinazione d’uso

Classificazione dei ponti in base allo schema statico

In base allo schema statico possiamo distinguere:

  • ponti a travata, isostatici (trave semplicemente appoggiata) o iperstatici (tipo Gerber o travate continue). Si distinguono per la presenza di una o più travi longitudinali che costituiscono la struttura principale, supportate dalle sottostrutture come pile e spalle. Queste travi sono soggette principalmente a sforzi di taglio e momenti flettenti. Le travi possono assumere diverse forme, come parete piena o reticolare, a seconda delle esigenze strutturali e funzionali del ponte. Per quanto riguarda i materiali utilizzati, i ponti stradali e ferroviari di solito impiegano travi prefabbricate in calcestruzzo precompresso o in acciaio, con soletta collaborante in calcestruzzo. In rari casi si opta per travi in calcestruzzo gettato in opera. Per le passerelle, invece, è comune l’impiego di travate in legno lamellare, particolarmente apprezzate per le loro qualità estetiche. I ponti a travata si classificano in:
    • ponti a graticcio;
    • ponti a cassone;
    • ponti a graticcio cassonati.
  • ponti ad arco: si distinguono per la loro struttura portante principale, che è formata da un arco curvilineo e solitamente soggetta principalmente a sforzi di compressione. Questo arco si estende di solito nella parte superiore dell’impalcato del ponte, il quale è supportato dall’arco stesso attraverso elementi verticali tesi, conosciuti come pendini. In questo caso la struttura principale ha asse curvilineo. A loro volta si dividono in:
    • ponti ad arco puro;
    • sistemi combinati arcotrave;
    • ponti ad arco a travata irrigidente.
  • ponti a telaio, caratterizzati da un funzionamento intermedio tra quello di un arco e quello di una trave se dotati di piedritti inclinati rispetto alla verticale. Si può fare una ulteriore classificazione:
    • ponti a telaio con piedritti verticali;
    • ponti a telaio con piedritti verticali e travi tampone;
    • ponti a telaio con piedritti inclinati.
  • ponti strallati, si distinguono per la presenza di cavi rettilinei che collegano un pilone principale, chiamato antenna, all’impalcato del ponte. A causa dell’inclinazione dei cavi, l’impalcato è soggetto a forze orizzontali di compressione o trazione, quindi è progettato con una travata in grado di sopportare tali sforzi. Sono costituiti da una trave sostenuta da un numero limitato di funi pressoché rettilinee. Le funi, rinviate ad un pilone o antenna, possono essere ancorate al suolo o all’impalcato stesso;
  • ponti sospesi, si contraddistinguono per la presenza di funi con una bassa rigidità flessionale, che consentono loro di assumere una forma curva stabile. Queste funi, attraverso elementi di sospensione, sostengono l’impalcato del ponte. I carichi vengono portati in parte dalle funi e parte dalla trave irrigidente. Sono generalmente in acciaio.

Cos’è una sella Gerber?

La sella Gerber è un elemento strutturale ampiamente utilizzato nei ponti e negli edifici industriali che offre una connessione efficace ed economica tra gli elementi, migliorandone la costruibilità complessiva. Questa struttura implica una riduzione della profondità della sezione di estremità (risega) di una trave o di un impalcato, creando una sporgenza (mensola) corrispondente. Tuttavia, questa modifica geometrica porta alla formazione di una regione di discontinuità all’interno della sezione ridotta, dove la distribuzione delle tensioni è disturbata e concentrata. Questa zona può essere soggetta a danni e alla riduzione della capacità ultima della sella stessa a causa di fattori ambientali e chimici aggressivi.

Classificazione dei ponti in base allo schema statico

Classificazione dei ponti in base allo schema statico

Classificazione dei ponti in base all’ostacolo da superare

In base all’ostacolo da superare possiamo fare una distinzione tra:

  • ponte propriamente detto: si sviluppa per attraversare e superare un corso d’acqua;
  • viadotto: in presenza di vallate o gole montagnose, spesso con travi in successione;
  • sopraelevata: rientra tra i viadotti, realizzato nei centri urbani come strada a scorrimento veloce;
  • cavalcavia: attraversa a quota superiore una strada d’importanza secondaria.
Classificazione dei ponti in base all’ostacolo da superare

Classificazione dei ponti in base all’ostacolo da superare

 

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