ponte sospeso

Un ponte sospeso è una struttura metallica il cui impalcato è fissato mediante aste di sospensione verticali a una serie di cavi o catene flessibili le cui estremità sono collegate alle spalle sulle sponde. A differenza di tutti gli altri ponti, i ponti sospesi esercitano una trazione orizzontale sul loro fulcro.

Le prime forme di ponte sospeso apparso in Cina nel I ° secolo dC. J.-C.

James Finley è considerato il primo progettista e costruttore di ponti sospesi moderni costituiti da una sospensione mediante cavi principali appoggiati sulle teste dei piloni, ancorati in letti alle loro estremità e che assorbono i carichi di un impalcato rigido mediante pendini. descritto in un brevetto depositato nel 1808 .

La struttura di un ponte sospeso gli consente di avere luci significative ma, d'altro canto, presenta un certo numero di inconvenienti.

Svantaggi

Deformazioni dovute alla flessibilità della struttura

Le disposizioni tecniche di queste strutture, inizialmente leggere e abbastanza mobili, si sono evolute in strutture deformabili paragonabili (sebbene più grandi) a quelle dei ponti rigidi. All'inizio l'impalcato non aveva rigidità intrinseca e subiva tutti i movimenti del cavo (che erano molto importanti) al passaggio dei sovraccarichi e del vento. Successivamente, questi movimenti sono stati ridotti mediante l'uso di tiranti fissati direttamente ai piloni, che immobilizzavano l'impalcato nel loro punto di attacco. Infine, è stato reso rigido l'impalcato (utilizzo di una trave di rigidezza), che, distribuendo l'azione dei sovraccarichi su tutti i pendini, ha assicurato la stabilità strutturale.

Altri svantaggi

Richiede la presenza di imponenti e pesanti blocchi di ancoraggio, indispensabili per trattenere le notevoli forze esercitate, che lo legano funzionalmente alla geologia del terreno che lo sosterrà. Esistono però ponti sospesi autoancoranti : la componente orizzontale della forza di trazione nel cavo di sospensione viene assorbita dalla compressione dell'impalcato, il recupero della componente verticale implica il vincolo dell'impalcato ad un contrappeso che ne consenta l'equilibratura.
La stabilità aerodinamica dell'impalcato poco studiata può causarne il crollo: il Tacoma Strait Bridge è stato inaugurato il1 ° luglio 1940 ma è crollato 7 novembre 1940 sotto l'effetto di un vento di soli 60 km/h.
occorre del tempo per cambiare i cavi poiché è necessario indossare il nuovo cavo, trasferire i carichi dall'impalcato al nuovo cavo posizionando nuovi pendini e, a trasferimento ultimato, rimuovere il vecchio cavo. Per i lavori del ponte occorrono circa due mesi, poi il traffico deve essere interrotto o limitato.
Monitoraggio dei fenomeni di tensocorrosione su cavi portanti, in particolare su vecchi ponti.

Storia

Nelle civiltà cinese, inca e africana, il ponte sospeso era molto presto come mezzo tradizionale di attraversamento, principalmente nelle regioni montuose dove si incontrava la difficoltà di attraversare le gole. Quindi si stima che ci fossero più di 200 ponti sospesi tra gli Incas nel XVI ° secolo fino all'arrivo degli spagnoli, i capisaldi della vasta rete di sentieri dell'Impero indiano. Raggiungono comunemente i 50 metri di lunghezza, probabilmente di più, più lunghi di qualsiasi arco in muratura europeo dell'epoca. Solo l'aspetto del ponte con struttura metallica consentirà di superare questa distanza di attraversamento senza un pilastro intermedio. Mentre gli Incas erano l'unica civiltà dei nativi americani a sviluppare tali ponti sospesi, esistevano in altre civiltà nelle regioni montuose del mondo, nell'Himalaya e nell'antica Cina. E 'già stato in Cina ponti sospesi con catene in acciaio III ° secolo aC. DC . I tibetani hanno costruito ponti di catene già nel VI secolo d.C.

Tuttavia, questi antichi ponti erano il più delle volte composti da liane , e un impalcato di legno posto su di essi, permetteva il passaggio di un carico modesto con una leggera struttura a ponte dando a questi ponti una struttura di ponti catenari , detti anche ponti di scimmia .

Già nel 1595, rappresentazioni di un ponte il cui impalcato è sospeso da catene, il cui disegno è più vicino a un ponte strallato , compaiono nelle Machinae Novae (Venezia, 1595) di Fausto Veranzio .

La storia conserva, però, che proprio in America nacque il moderno ponte sospeso. Un giudice, James Finley , l'idea di un ponte sospeso con catene in ferro battuto . Il ponte di Jacob's Creek fu completato nel 1802 , nella Pennsylvania occidentale . James Finley, di fronte al successo di questa formula che permette di realizzare un ponte economico e di facile costruzione, deposita un brevetto nel 1808. Una prima generazione di ponti vede la luce a partire dal 1810 . La portata è tra 15 e 50 metri al massimo. Ma l'uso dei ponti rivela un problema di oscillazione : il ponte risuona facilmente e la pressione esercitata sulle catene le fa cedere. In realtà, il know-how americano nell'ingegneria e nella qualità del ferro battuto è troppo basso. Lo sviluppo dei ponti è limitato per dimensioni e carico. Molti incidenti interrompono il nascente successo del ponte sospeso.

La tecnica attraverserà poi l'Atlantico, per trovare nuovi seguaci tra gli inglesi , che hanno un enorme vantaggio nella metallurgia . Nel 1816, l' ufficiale della Royal Navy Samuel Brown (1776-1852) immaginò di sostituire i cavi della nave con catene di ferro. La compagnia da lui fondata, la Brown Lenox & Co Ltd , fornirà tutti i canali della Royal Navy fino al 1916, ed esegue gli archi per la SS Great Eastern di Isambard Kingdom Brunel , immortalata dal fotografo Robert Howlett . Da questa applicazione del ferro risalgono in Inghilterra un gran numero di ricerche ed esperimenti sulla resistenza e la trazione del ferro e sulle sue varie qualità. Le catene sono notevolmente migliorate. Di conseguenza, i ponti sospesi diventano molto ambiziosi. I primi ponti britannici furono costruiti intorno al 1815 e le dimensioni continuarono a crescere. Brown brevettò la produzione di catene nel 1816 e brevettò i collegamenti in ferro battuto per un ponte sospeso nel 1817. Costruì vari ponti ( Union Bridge (Tweed) (in) , 1820) che incontrarono l'approvazione di John Rennie e Thomas Telford. Nel 1826 , il famoso ingegnere Thomas Telford costruì il Menai Suspension Bridge (Menai Bridge) , con una campata di 125 metri, che permette il passaggio delle navi a vela. Era quindi il ponte più grande del mondo, la maggior parte dei ponti dell'epoca aveva una campata compresa tra 70 e 100 metri. Il ponte sospeso è l'unico modo per raggiungere tali lunghezze, e diventa un monumento alla gloria del progresso, nel bel mezzo della rivoluzione industriale europea.

È proprio il boom europeo di quest'ultimo che esporta il ponte sospeso nel continente. In Francia , la tecnologia è conosciuta attraverso gli exploit britannici riportati sui giornali. Una missione per studiare Ponts et Chaussées è stata effettuata nel 1821 , ma non ha avuto successo. Il territorio contiene uno dei fiumi più difficili da attraversare all'epoca: il Rodano . Ci sono pochissimi ponti: 3, compreso uno rotto (il ponte di Avignone ) tra Lione e l'estuario. In effetti, il fiume è ampio, molto potente e non subisce un notevole calo del suo flusso poiché sta subendo lo scioglimento della neve. Senza una stagione "secca", è quindi impossibile costruire pali secondo il metodo collaudato. La compagnia Jules Seguin ( Annonay , Ardèche ), diretta da Jules e Marc Seguin , propose quindi nel 1822 un progetto innovativo : il ponte sospeso di Tournon . L'azienda capì presto che un classico ponte sospeso era impossibile in Francia a causa della scarsa qualità delle catene. Proviamo quindi a sostituirli con fasci di fili di ferro . È la nascita del cavo. Dopo diversi test e un rifiuto da parte dei Ponts et Chaussées, il progetto è stato finalmente accettato.

Nel frattempo, un ponte sospeso, il primo costruito in Francia intorno al 1824, era stato costruito a Passy vicino a Parigi su iniziativa di Benjamin Delessert . Tuttavia, era solo un ponte pedonale con una larghezza di 1,20 metri e una lunghezza di 52 metri.

All'innovazione dei cavi si aggiunge l'utilizzo di cemento idraulico per le fondazioni, cemento armato (25 anni prima dei primi brevetti) per le sovrastrutture , e strutture di rinforzo che irrigidiscono l' impalcato in legno. Il ponte sospeso ha assunto la sua forma moderna.

Nel 1823, la passerella Saint-Antoine è stato costruito nel Ginevra , poi nel 1832 nel Friburgo il ponte sospeso grande, il cui cavi prelevate a 87 kg di rottura del filo, e usato a 27 kg (fili paralleli) permettono di raggiungere 273 metri di scopo. Vengono così costruiti molti ponti leggeri: Bercy e Constantine a Parigi (101 metri), Gray , Châteaulin , La Roche-Bernard … ma queste strutture erano molto mobili e i carichi di traffico dovevano essere limitati. Hanno subito un'eclissi in Francia fino al momento in cui la creazione della trave di rigidità ha permesso di eseguire lavori con una resistenza paragonabile a quella dei ponti a telaio.

Nel 1832, Henri Navier stabilì le prime regole per il calcolo dei ponti sospesi.

Secondo un primo conteggio, circa 400 ponti sono stati costruiti durante il XIX ° secolo , quasi tutti tra i 1825 e il 1850 . Questi risultati sono spesso ancora in atto.

Tuttavia, a Tolosa , il ponte sospeso di Saint-Pierre è crollato durante l'alluvione del 1870, dopo che una delle colonne in ghisa ha ceduto.

Tipologia di ponti sospesi

Secondo la forma

I ponti sospesi sono disponibili in tre forme a seconda che la campata del bordo sia sospesa o meno:

Ponti sospesi a singola campata con cavo di ancoraggio diretto a terra (campata a terra, se presente, attraversata da impalcati strutturali), con luce a terra ridotta;

Ponti a tre campate sospese ( campata centrale e sponda), la forma normale del ponte sospeso che deve essere una struttura di grande campata, quindi con grande campata di sponda e che deve essere anch'essa sospesa.

Forme con disposizione dell'uno o dell'altro bordo, ma con più campate corrispondenti a ponti molto lunghi, o a quelli che consentono facili appoggi intermedi,

Secondo la rigidità

Distinguiamo:

Ponti sospesi flessibili, sostenuti da cavi o catene perfettamente flessibili;
Ponti sospesi rigidi dove il cavo flessibile è sostituito da due travi snodate rigide ciascuna con una battuta, e unite anche tra loro da uno snodo posto al centro della campata.

Componenti di un ponte sospeso

Le parti che compongono un ponte sospeso sono:

Il piazzale che sostiene la carreggiata;
I pendini , aste verticali che collegano l'impalcato ai cavi portanti;
I portacavi o cavi che prelevano i carichi trasmessi dalle linee;
Cavi di bilanciamento, che garantiscono l'equilibrio nel caso di un ponte flessibile a più campate;
Cavi di ancoraggio (solo in alcuni casi), che collegano i cavi di ritegno al blocco di ancoraggio;
I piloni su cui poggiano i cavi;
Le selle o selle, pezzi speciali posti alla sommità dei piloni, e che servono a fissare o sostenere i cavi in questi luoghi;
Letti di ancoraggio.

Indicatori che caratterizzano un ponte sospeso

Due indicatori caratterizzano un ponte sospeso:

la sua durata , che è uguale alla sua lunghezza L nel caso di un ponte sospeso a campata unica, senza un arco bordo.
la sua freccia (f), che è la distanza tra il centro della fune che unisce le sommità dei due piloni e il centro del cavo di trattenuta (o cavo portante).

Per i ponti di piccola e media luce si ha generalmente la seguente relazione tra questi due indicatori:

f = {\ frac {L} {9}}

I più grandi ponti sospesi

I ponti sospesi sono generalmente classificati in base alla loro campata principale, ovvero la lunghezza della campata principale (distanza massima tra i piloni).

Le dieci campate più grandi dei ponti sospesi

collegamento	Nome	Gamma pale (m)	Lunghezza (m)	Finito in	Luogo	Nazione
1	Ponte sullo Stretto di Akashi	1991	+03 911, ( )	1998	Isola di Kobe / Awaji ( Hyōgo ) 34 ° 37 00 ″ N, 135 ° 01 ′ 18 ″ E	Giappone
2	Ponte Xihoumen	1650	+05 452,	2009	Isola Jintang / Isola Cezi ( Zhejiang ) 30° 03 42 ″ N, 121° 54 ′ 23 ″ E	Cina
3	Ponte del Grande Belt orientale	1624	+06.790,	1998	Korsør / Sprogø ( Sjælland ) 55 ° 20 ′ 31 ″ N, 11 ° 02 ′ 08 ″ E	Danimarca
4	Ponte Yi Sun-sin	1545	+02.260,	2012	Gwangyang ( Jeollanam ) 34 ° 54 21,4 ″ N, 127 ° 42 ′ 18,1 ″ E	Corea del Sud
5	Ponte Runyangyang	1490	+07.210,	2005	Yangzhou / Zhenjiang ( Jiangsu ) 32 ° 12 28 ″ N, 119 ° 21 47 ″ E	Cina
6	Quarto ponte di Nanchino	1418	+05.437,	2012	Nanchino ( Jiangsu ) 32 ° 10 39,9 ″ N, 118 ° 56 24,5 ″ E	Cina
7	Ponte Humber	1410	+02,220,	diciannove ottantuno	Hessle / Barton-sur-Humber ( Yorkshire e Humber ) 53 ° 42 42 30 ″ N, 0 ° 27 ′ 01 ″ W	UK
8	Ponte Jiangyin	1385	+03.071,	1999	Jiangyin / Jingjiang ( Jiangsu ) 31 ° 56 ′ 44 ″ N, 120 ° 16 10 ″ E	Cina
9	Ponte Tsing Ma	1377	+03.523,	1997	Isola Tsing Yi / Isola Ma Wan 22 ° 21 05 ″ N, 114 ° 04 ′ 27 ″ E	Hong Kong
10	Ponte Verrazano-Narrows	1298	+04.175,	1964	New York ( Stato di New York ) 40 ° 36 ′ 22 ″ N, 74 ° 02 45 ″ W	stati Uniti

Note e riferimenti

Appunti

Il valore dato tiene conto solo della parte sospesa, campata/e centrale/e e campata/e di bordo, i viadotti di avvicinamento non vengono conteggiati.

Riferimenti

in The New York Times , Science & Technology, "With Bridges of Fiber Cable, the Inca Leapt Canyons", sabato 19 maggio 2007
Michel Virlogeux Ponti metallici Encyclopædia Universalis
Helmut C. Schulitz, Werner Sobek, Karl J. Habermann. Costruire in acciaio . Presse politecniche PPUR, 2003. Consultare online
Jacob's Creek Bridge on Structurae , consultato il 17 aprile 2009.
Port Folio Volume III, A Description of the patent chain bridge, June 1802
François-Marie-Emile Martin . Ferro nei ponti sospesi. Carilian-Goeury, libraio, 1829. Leggi online
Pont de Saint-Antoine sur Structurae , consultato il 17 aprile 2009.
Grand Suspension Bridge on Structurae , consultato il 17 aprile 2009.
Enciclopedia pratica dell'edilizia e dei lavori pubblici - Quillet - 1948
Base opere di servizio o costruita nel XIX ° secolo in Francia
Theophilus Astrié, drammi delle inondazioni a Tolosa , Arnaud e Labat (Parigi), Biblioteca Centrale (Tolosa)1875( leggi in linea )
Ponti metallici - Jean Résal - Eds Baudry et Cie - 1893
Nozioni di opere pubbliche - R. Allard e G. Kienert - Ed Eyrolles - 1957
(in) [PDF] " Honshu-Shikoku Bridges - information " , su Honshu-Shikoku Bridge Authority (consultato il 31 ottobre 2010 ) (28.5 MB)
(zh) " 浙江舟山西堠门大桥 " , su Dz-surface.com (consultato il 5 settembre 2010 )
(in) " The Bridge, Storebaelt.dk " (consultato il 4 settembre 2010 )
(zh) " 公司简介 " , su Rybridge.com (consultato il 15 agosto 2010 )
(in) [PDF] Cui Bing, Zhang Dengjing Juhani Virola, Ding Dajun, " Il 4° ponte di Nanchino - grande ponte sospeso in Cina " , RIA4,2009(consultato il 31 ottobre 2010 )
(in) "La costruzione è il quarto ponte sul fiume Yangtze di Nanchino in anticipo sui tempi " su Nanjingexpat.com (consultato il 31 ottobre 2010 )
(in) " The Humber Bridge, specifiche tecniche " su Humberbridge.co.uk (consultato il 4 settembre 2010 )
(zh) " 江阴长江大桥 " , da Chodai.co.jp (consultato il 9 ottobre 2010 )
(in) " Lantau Link " su Gov.hk (consultato il 4 settembre 2010 )
" The Verrazano Bridge " , su Lcpc.fr - Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (consultato il 4 settembre 2010 )

Vedi anche

Bibliografia

Henri Navier, Rapporto a Monsieur Becquey e Memoria sui ponti sospesi. Avviso sul Pont des Invalides , a Carillan Gœury, Parigi, 1830 ( leggi online )
Louis Vicat , Influenza del metodo di fissaggio delle catene sulla resistenza dei pilastri dei ponti sospesi , in Annales des Ponts et Chaussées. Memorie e documenti relativi all'arte di costruzione e il servizio dell'ingegnere , 1832, 1 ° semestre, pag. 394-397 e tavola XXVI ( leggi online )
Louis Vicat, Nota sul progressivo allungamento del filo di ferro sottoposto a varie tensioni , in Annales des Ponts et Chaussées. Memorie e documenti relativi all'arte di costruzione e il servizio dell'ingegnere , 1834, 1 ° semestre, pag. 40-44 ( leggi online )
Louis Vicat, Nuovo modo di realizzare cavi metallici , in Annales des Pont et Chaussées. Memorie e documenti relativi all'arte di costruzione e il servizio dell'ingegnere , 1834, 1 ° semestre, pag. 129-142 ( leggi in linea ) e tavola LXXVII ( vedi )
Pierre Leblanc, Osservazioni comparate sui vantaggi e gli svantaggi dell'uso del filo metallico, o barra di ferro, nella costruzione di ponti sospesi con una grande apertura , in Annales des Ponts et Chaussées. Memorie e documenti relativi all'arte di costruzione e il servizio dell'ingegnere , 1835, 1 ° semestre, pag. 315-327 tavole XCIII, figure 12 e 13 ( leggi online )
Louis Vicat, Osservazioni sulla resistenza e la durata dei cavi metallici , in Annales des Pont et Chaussées. Memorie e documenti relativi all'arte di costruzione e il servizio dell'ingegnere , 1836, 1 ° semestre, pag. 207-213 ( leggi in linea )
Collettiva, Ponti sospesi in Francia , LCPC-Sétra, 1989 ( leggi online )
Collettivo, Istruzione tecnica per il monitoraggio e la manutenzione delle strutture di ingegneria: Fascicolo 34 - Ponti sospesi. Ponti strallati , Dipartimento delle Strade. 1986 ( leggi in linea )
Henry Grattan Tyrrell , Storia dell'ingegneria dei ponti , p. 202-256 , Chicago, 1911 ( leggi online )