By Il Forth Bridge
Il Forth Bridge è un ponte ferroviario situato in Scozia, a pochi chilometri dalla città di Edinburgo. Il ponte riveste un’importanza particolare dal punto di vista strutturale, sia per l’idea alla base dell’opera, sia per il contesto storico in cui è maturata. Proprio per questi due motivi il Forth Bridge è stato riconosciuto, nel Luglio del 2015, patrimonio dell’umanità dall’UNESCO. L’anno successivo, inoltre, è diventato la più grande opera costruita dall’uomo della Scozia (Scotland’s greatest man-made wonder).
Il ponte è stato progettato dall’Ing. Sir John Fowler e dall’Ing. Sir Benjamin Baker e sorge sull’estuario del fiume Forth, ha una luce di 2467 metri e si innalza di circa 46 metri sul livello del fiume.
Il progetto
Il Forth bridge è un ponte a mensola, in cui gli impalcati si estendono ai due lati di ognuna delle tre torri presenti. Tra due impalcati adiacenti, inoltre, è presente una trave Gerber, una struttura isostatica appoggiata ad entrambi gli impalcati.
Il progetto del ponte sul Forth ebbe non pochi ostacoli da superare. Primo tra tutti era il contesto storico in cui nasceva. La costruzione del Forth Bridge, infatti, cominciò dopo il crollo di un altro ponte, il Tay Bridge, motivo per il quale la fiducia dell’opinione pubblica nell’ingegneria strutturale vacillava sempre di più.
Il progetto, inoltre, oltre ai carichi dovuti ai pesi strutturali e non, prevedeva la presenza del carico da vento, dei carichi statici e dinamici dei treni dell’epoca, i carichi del sollevamento delle singole parti del ponte ed i carichi termici.
Si cercò, perciò, di adottare una soluzione semplice, ma per ogni soluzione che adottasse luci relativamente basse, venivano riscontrati problemi di carico limite nelle fondazioni.
Le fondazioni della torre centrale erano infatti vincolate a sorgere su uno scoglio, che presentava caratteristiche meccaniche migliori rispetto al terreno presente nell’alveo. Questa, però, non poteva essere affiancata da un’altra torre ad una distanza minore di 500 metri, perciò c’era bisogno di un progetto semplice da capire, ma che integrasse delle luci abbastanza elevate.
Il modello vivente
Per risolvere questo problema Fowler e Baker utilizzarono un modello vivente del ponte. Nel modello due uomini, con le braccia tese e seduti su due sedie distanti tra loro, sorreggevano un ragazzo che era seduto sulla schematizzazione della trave Gerber. I due uomini affinchè potessero sostenere il ragazzo avevano dei bastoni che tenevano ben saldi e che scaricavano il suo peso sui piedi delle sedie. Per far sì che i due uomini non “crollassero” per perdita di equilibrio a rotazione, inoltre, era stato posto un contrappeso di mattoni, pari naturalmente alla metà del peso del ragazzo.
Il modello umano spiegava perfettamente il funzionamento statico del ponte. Le braccia tese degli uomini lavoravano come tiranti, mentre i bastoni erano i puntoni del modello, la loro azione reciproca permetteva di sostenere il peso del ragazzo, così come le mensole del progetto sostenevano i treni sull’impalcato.
Attraverso l’utilizzo di uno schema semplice ed immediato, gli ingegneri riuscirono a riportare ottimismo per il progetto del Forth Bridge.
La struttura
Le mensole sono alte come le torri nella sezione di incastro, mentre si chiudono in modo triangolare nella sezione di impalcato, a ridosso della trave Gerber. I tiranti sono realizzati come travi reticolari, mentre i puntoni compressi sono tubolari per resistere meglio al fenomeno dell’instabilità.
La costruzione delle mensole avvenne senza strutture di supporto, aumentando ancora una volta i problemi in fase di progettazione. Si è dovuto considerare infatti il problema dell’instabilità flesso-torsionale per le aste in fase costruttiva.
Le torri, invece, sono strutture reticolari iperstatiche, in cui sono presenti numerose travi di controventamento per resistere al meglio ai carichi da vento. Le fondazioni delle pile consistono in 4 blocchi di granito costruiti con l’aiuto di cassoni ad aria compressa, che permettevano di lavorare in ambiente asciutto.
L’imponenza della struttura si capisce anche dalla quantità di materiali utilizzati. Solo per le tre pile infatti vennero utilizzate 42000 tonnellate di acciaio, mentre l’intera struttura richiese 6.5 milioni di chiodi.
Critiche
Non mancarono, però, alcune critiche relativamente all’aspetto architettonico. Il designer William Morris, infatti, definì il Forth Bridge come “the supreme specimen of all ugliness”. Questo però, invece che screditare il progetto, ne sottolinea ancor di più la rilevanza dal punto di vista ingegneristico.
Fonti
