Materiali Utilizzati nella Costruzione di Ponti

Ponti di Costruzione

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Ponte di Materiali di Costruzione:

I tradizionali materiali da costruzione per ponti sono pietre, legno e acciaio, e, più recentemente, armato e cemento armato precompresso. Per elementi speciali vengono utilizzati alluminio e sue leghe e alcuni tipi di materie plastiche. Questi materiali hanno diverse qualità di resistenza, lavorabilità, durata e resistenza alla corrosione. Differiscono anche nella loro struttura, consistenza e colore o nelle possibilità di trattamento superficiale con diversa consistenza e colore. Per i ponti si dovrebbe usare quel materiale che si traduce nel miglior ponte per quanto riguarda la forma, la qualità tecnica, l’economia e la compatibilità con l’ambiente.

1. Pietra:

I grandi ponti antichi degli Etruschi, dei Romani, dei Fratres Pontifices del medioevo (dal 1100 circa) e dei successivi capomastri furono costruiti con muratura in pietra. Gli archi e i pilastri sono durati per migliaia di anni quando è stata utilizzata la pietra dura e le fondamenta costruite su un terreno solido. Con la pietra si possono costruire ponti belli, durevoli e di grande campata (fino a 150 m).

Sfortunatamente, i ponti di pietra sono diventati molto costosi. Per un lungo periodo, tuttavia, i ponti in pietra, che sono ben progettati e ben costruiti, potrebbero forse rivelarsi i più economici, perché sono duraturi e non hanno quasi bisogno di manutenzione nel corso dei secoli a meno che non siano attaccati da un inquinamento atmosferico estremo.

La pietra è oggi solitamente confinata alle superfici, le pietre sono preimpostate o fissate come rivestimento per pilastri, pilastri o archi. Naturalmente, la pietra resistente alle intemperie deve essere scelta e le rocce fondamentali come granito, gneiss, porfido, diabas o calcare cristallizzato sono particolarmente adatte. È necessaria cautela con le arenarie, poiché solo l’arenaria silicea è resistente. Anche la scelta dei colori della pietra è rilevante. Il granito di un colore grigio uniforme e la superficie segata possono sembrare opachi come il semplice calcestruzzo normale. Una miscela armoniosa di diversi colori e superfici leggermente goffrate può sembrare molto vivace, anche quando le aree in muratura sono estese. Le superfici possono anche essere ravvivate da giunti luminosi o scuri. Le dimensioni dei blocchi di pietra e la rugosità delle loro superfici devono essere armonizzate con le dimensioni della struttura, gli abutment, i moli ecc. Goffratura grossolana non si adatta un piccolo molo solo 1 m di spessore e 5 m di altezza, ma di grandi dimensioni muratura conci è adatto per grandi ponti ad arco come il Saalebrucke Jena o il Lahntalbrucke Limburg. La muratura in granito era preferita per i moli dei ponti sul fiume Reno, perché resiste all’erosione dell’acqua sabbiosa molto meglio del cemento più duro.

3. Cemento armato e precompresso:

Il calcestruzzo è un materiale da costruzione utilizzato in quasi tutti i lavori di costruzione. Avendo un colore grigio opaco, di solito il calcestruzzo non è preferito nella costruzione come ponti, ma alcuni ponti di cemento si sono rivelati essere bellezze, se qualcuno conosce l’arte. Un buon calcestruzzo raggiunge un’elevata resistenza alla compressione e resistenza contro la maggior parte degli attacchi naturali anche se non contro l’acqua salata antigelo, o CO2 e SO2 nell’aria inquinata. Tuttavia, la sua resistenza alla trazione è bassa, quindi non è preferita nelle aree di tensioni di trazione. Per il rinforzo a trazione di barre di acciaio in calcestruzzo sono incorporati in esso. Le barre d’acciaio cominciano a funzionare quando le crepe concrete cioè quando il calcestruzzo non può più resistere a ulteriori sollecitazioni di trazione. Le crepe rimangono innocue chiamate “crepe per capelli”, se le barre sono progettate e posizionate correttamente. Un secondo metodo per resistere alle forze di trazione nelle strutture in calcestruzzo è il pre-stress.

4. Acciaio:

Tra i materiali per ponti l’acciaio ha le qualità di resistenza più elevate e più favorevoli, ed è quindi adatto per i ponti più audaci con le campate più lunghe. L’acciaio da costruzione normale ha una resistenza alla compressione e alla trazione di 370 N / mm2, circa dieci volte la resistenza alla compressione di un calcestruzzo medio e cento volte la sua resistenza alla trazione. Un merito speciale dell’acciaio è la sua duttilità grazie alla quale si deforma considerevolmente prima che si rompa, perché inizia a cedere al di sopra di un certo livello di stress. Questo carico di snervamento viene utilizzato come primo termine in termini di qualità standard.

Per ponti l’acciaio ad alta resistenza è spesso preferito. Maggiore è la resistenza, minore è la differenza proporzionale tra il carico di snervamento e la resistenza alla trazione, e questo significa che gli acciai ad alta resistenza non sono duttili come quelli con resistenza normale. Né la resistenza a fatica aumenta in proporzione alla resistenza alla trazione. È quindi necessario avere una profonda conoscenza del comportamento di questi acciai speciali prima di utilizzarli. Per scopi di costruzione, l’acciaio è fabbricato sotto forma di piastre (da 6 a 80 mm di spessore) mediante laminazione quando è rovente. Per i cuscinetti e alcuni altri articoli, viene utilizzato l’acciaio fuso. Per i soli membri in tensione, come corde o cavi, ci sono acciai speciali, lavorati in modi diversi che ci permettono di costruire ponti sospesi o strallati.

L’elevata resistenza dell’acciaio consente piccole sezioni trasversali di travi o travi e quindi un basso carico morto della struttura. È stato così possibile sviluppare i leggeri ponti in acciaio” ortotropico ” per le strade, che ora sono diventati comuni con un percorso di usura dell’asfalto, spesso da 60 a 80 mm.

I pionieri di questa costruzione di lastre ortotropiche la chiamavano con il nome meno misterioso e meno scientifico “lastre di acciaio irrigidito”. Il piatto d’acciaio normale, irrigidito dalle cellule o dai rlbs, forma la corda sia delle travi trasversali trasversali che delle principali-travi longitudinali. Allo stesso tempo agisce come una trave del vento. Questo ponte deve la sua applicazione di successo principalmente alla saldatura meccanizzata, che è ora in uso generale e che ha fortemente influenzato la progettazione di ponti in acciaio.

Ora prevale la costruzione della trave a piastre, in cui le grandi lastre di acciaio sottili devono essere irrigidite contro l’instabilità. In precedenza, gli irrigidimenti verticali erano posizionati di preferenza sulle facce esterne; gli irrigidimenti longitudinali erano quindi disposti all’interno.

Oggi tutti i rinforzi sono posizionati su questo interno in modo da ottenere una superficie esterna liscia che non consente l’accumulo di polvere o depositi di sporco che trattengono l’umidità e favoriscono la corrosione – il “tallone d’Achille” delle strutture in acciaio. I moderni ponti a trave in acciaio ora difficilmente differiscono dai ponti in cemento precompresso nel loro aspetto esterno, tranne forse nel loro colore. Questo è forse deplorevole, perché gli irrigidimenti all’esterno animano le facce delle piastre, danno scala e rendono la trave meno pesante. Oltre alle travi a piastre, le capriate sfruttano appieno le proprietà del materiale dell’acciaio. Ponti dall’aspetto molto delicato possono essere costruiti unendo sottili sezioni di acciaio insieme per formare una capriata. Ancora una volta la saldatura ha migliorato il potenziale per una buona forma, perché le sezioni cave possono essere fabbricate e unite senza l’uso di grandi piastre di rinforzo. In questo modo si presentano capriate dall’aspetto liscio senza i “disordini” che si verificano unendo due o quattro profili di sezione arrotolata con reticolo o piastre. L’acciaio deve essere protetto contro la corrosione e questo di solito viene fatto applicando una vernice protettiva sulla superficie dell’acciaio nudo. La verniciatura di acciai normali è tecnicamente necessaria e può essere utilizzata per la progettazione del colore del ponte.

La scelta dei colori è una caratteristica importante per ottenere un buon aspetto. Ci sono acciai che non si corrodono in un ambiente normale (gli acciai inossidabili V2A e V4A secondo DIN 17440), ma sono così costosi da essere utilizzati solo per componenti particolarmente sensibili agli attacchi di corrosione o molto inaccessibili.

Dagli Stati Uniti è arrivato l’acciaio Tentor, legato con rame, il suo primo strato di corrosione è stato detto per proteggerlo da ulteriore corrosione. Questa ruggine protettiva ha un caldo colore seppia che sembra bene in aperta campagna. Questo tipo di protezione, tuttavia, non dura in aria inquinata e la corrosione continua. Per i ponti in acciaio, dovrebbe essere fatto un buon uso della necessità tecnica di proteggere l’acciaio con vernice per migliorare l’aspetto e per ottenere un’integrazione armoniosa della struttura all’interno del paesaggio.

L’alluminio veniva occasionalmente utilizzato per i ponti e veniva utilizzata la stessa forma delle travi in acciaio. I profili in alluminio sono fabbricati con il processo di estrusione che consente di formare molte forme cave diverse, in modo che le strutture in alluminio possano essere più eleganti di quelle in acciaio. I profili in alluminio sono popolari per i parapetti del ponte perché non hanno bisogno di vernice protettiva.

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