Il ponte San Giovanni sul Tevere

Alla fine del 1800, alle pendici della città di Perugia, si trovava il borgo di Ponte San Giovanni che era composto da un piccolo e pittoresco gruppo di vecchie case e palazzotti lungo i bordi dell’unica strada, chiamata Via dei Loggi. Il piccolo paese si sviluppò grazie alle attività sorte sulle sponde del fiume Tevere, che traevano la forza motrice dallo scorrere delle sue acque². Come ogni agglomerato urbano tagliato in due da un corso d’acqua, la sua storia è legata a doppio filo con la storia dei suoi ponti. Il primo ponte di cui si ha notizia fu quello noto con il nome di Ponte Vecchio. Realizzato in grossi blocchi di pietra arenaria, aveva una forma che richiamava alla mente una “gobba d'asino”, perché era molto arcuato ed era composto da sei archi a tutto sesto non simmetrici tra loro. Gli ultimi due rimanevano fuori dall'acqua. Ogni pilastro era rinforzato su entrambi i lati da un “taglia acque”, che diminuiva la spinta dei flutti del Tevere sui pilastri. 

Il ponte era l’orgoglio degli abitanti e molto conosciuto in tutta Perugia, tanto da suscitare frequente interesse da parte delle autorità. Stando ai documenti, erano soventi le discussioni comunali riguardanti il ponte sul Tevere e sua manutenzione, questioni di ordine pubblico e il miglioramento della strada che portava da Perugia alla struttura. Dai resoconti è possibile evincere come la strada che passava sopra il ponte fosse piuttosto stretta, ma che comunque vi potessero transitare contemporaneamente due carri in direzione opposta. Dalle misurazioni effettuate sul pilone del ponte rimasto, venne ipotizzato che fosse largo m 4,70. I carri con i carichi più pesanti, però, non riuscivano ad attraversare facilmente il ponte, perché questo era molto arcuato.

Il problema venne risolto dal maniscalco che aveva la bottega vicinissima al ponte: attaccava i suoi buoi al carro e così riusciva a far attraversare il ponte anche ai carri, che altrimenti non ce l'avrebbero fatta. Neanche le biciclette riuscivano ad attraversarlo con facilità, perché la salita era troppo ripida. Il primigenio borgo rurale subì, successivamente, un forte sviluppo grazie alla costruzione della ferrovia: la stazione di Ponte San Giovanni divenne subito un nodo cruciale del trasporto su rotaia di tutta l'Umbria. 

Per la costruzione della tratta ferroviaria, venne costruito un secondo ponte. La sua costruzione ebbe inizio nel 1860 da parte dell’impresa Strade ferrate Livornesi, che subappaltò i lavori alla B. Spagnoli Comelli Comp. Ma il ponte, costituito da tre poderosi archi in muratura, crollò rovinosamente in fase di costruzione.

Il giornale “La Nazione” nel n.8 del 21 Marzo 1866 riportava la notizia parlando di “un crollo inatteso ma non imprevisto”. Al riguardo, il Dottor Cesare Sacuto, Ingegnere della Imperiale scuola dei ponti e delle strade di Parigi, scrisse: “i motivi principali del disastro furono dovuti all’ineguale abbassamento della costruzione e secondariamente al precoce disarmo delle volte in un’opera avente tre arcate principali della luce di ml.22 ciascuna, disarmo effettuato pochi giorni dopo la chiusura delle volte e prima che fossero ultimati i rinfianchi.”.

Tuttavia, poiché il dimensionamento della struttura non presentava apparenti manchevolezze, il ponte venne ricostruito secondo il progetto originale, attuando, questa volta, tutte le cautele necessarie per poter portare a termine l’opera in modo sicuro.

A causa del nuovo importante nodo ferroviario, il traffico sullo storico Ponte Vecchio aumentò vertiginosamente e quando arrivarono le prime macchine, venne addirittura chiuso al traffico con dei piloni, perché era così ripido che una macchina non vedeva arrivare quella che veniva dall'altra parte, con il rischio concreto che non riuscissero a passare entrambe.

Il nuovo ponte sul Tevere

Per tale motivo, nell’immediato dopoguerra (1915-1918), dati le precarie condizioni del Ponte Vecchio e l’aumento del traffico stradale, iniziò la progettazione del nuovo ponte sul Tevere. I primi studi sull’attraversamento veicolare furono condotti dall’Ufficio Tecnico Provinciale di Perugia. In quel periodo, infatti, la Provincia era l’unico ente territoriale intermedio tra lo Stato Centrale e il Comune. Il capo della sezione incaricata della progettazione era l’Ing. Guido Rimini, scienziato di altissima levatura, precursore della catramatura delle strade ordinarie. Nell’organico a disposizione dell’Ing. Rimini era stato assunto un giovane e brillante ingegnere, che si era laureato alla Regia Scuola di Applicazioni per Ingegneri di Roma.

Il giovane tecnico era divenuto subito famoso per la facilità con cui era in grado di assimilare complesse nozioni tecniche e ardui concetti teorici. Il suo nome era Sisto Mastrodicasa. L’Ing. Rimini, esperto, tra le altre cose, di meccanica dei fluidi³, per prima cosa andò a determinare il rigurgito prodotto nel fiume dal ponte, sulla base dei dati geometrico-idraulici del Tevere nella zona deputata per la costruzione dell’infrastruttura. Furono fatte diverse ipotesi e, alla fine, la scelta ricadde su un ponte ad arco a tre campate, con due pile in alveo. Rimini, abbozzò le prime linee progettuali di massima, ma ebbe l’intuizione di coinvolgere da subito il giovane Mastrodicasa nella stesura del progetto. La facilità con cui il giovane Ingegnere padroneggiava i problemi complessi era stata infatti fondamentale per la felice selezione fatta dal Rimini tra le fila dei suoi collaboratori. A quel tempo la verifica di stabilità e resistenza dei ponti era condotta in maniera “mista” con metodi matematici e metodi grafici.

I metodi puramente analitici (manuali) potevano condurre a faticose e ripetitive operazioni matematiche con il pericolo di errori grossolani; allo stesso modo i metodi della statica grafica, sebbene potessero condurre a soluzioni facili, eleganti e di sufficiente precisione, potevano richiedere un numero elevato di operazioni grafiche, che avrebbero condotto a un tracciamento delle forze confuso e di difficile controllo. Era necessario il contributo di un Ingegnere in grado di padroneggiare con rigore e precisione i due metodi di dimensionamento. La base del progetto su cui Mastrodicasa iniziò a lavorare fu quella di una struttura con tre archi, quelli laterali aventi una luce netta di 35.40 metri e una freccia di 4.56 metri e il centrale una luce di 37.20 metri e una freccia paria 4.96 metri. La luce complessiva della struttura (massima lunghezza esterna alle spalle) era di oltre 135 metri: un severo banco di prova per le capacità del giovane Mastrodicasa! 

Il progetto

Per prima cosa Mastrodicasa e Rimini iniziarono a ragionare sul materiale di costruzione. Dato il rapporto luce e freccia degli archi, Mastrodicasa propose sin da subito l’utilizzo di un materiale innovativo in sostituzione della più classica muratura: il calcestruzzo che l’Ingegnere descriveva come “modernissima modalità costruttiva, che si generalizza sempre di più nel vastissimo campo delle costruzioni civili ed industriali, lanciando la grazia ardimentosa delle sue linee agilissime alla conquista dell’intentabile”. 

Il “nuovo” materiale venne, tuttavia, utilizzato nella purezza delle sue caratteristiche: gli archi del ponte vennero pensati, progettati e realizzati in calcestruzzo non armato! Il vantaggio di usare il calcestruzzo al posto della muratura garantiva un maggiore risparmio economico, una più rapida esecuzione ed una maggiore solidità dell’opera, garantita dalla monoliticità della costruzione. Costruttivamente era necessario versare l’impasto su una robusta centinatura e comprimerlo tanto in senso normale all’intradosso, che nel senso normale ai letti di posa. Il calcestruzzo doveva essere posato per “strisce” nel senso delle generatrici della volta, con larghezze non superiori al metro e procedendo di pari passo dalle imposte verso la chiave. Tuttavia, accanto agli enormi vantaggi dell’utilizzo del calcestruzzo in luogo della muratura, era innegabile l’enorme complicazione progettuale che avrebbe comportato: gli archi, essendo privi di armatura, avrebbero dovuto essere necessariamente compressi ovunque senza alcuna presenza di sforzi di trazione⁴.

Si trattava, in analogia alla progettazione degli archi in muratura, di rispettare la “regola del terzo medio”. Perché l’arco fosse sicuro, in linea generale, era necessario che la curva delle pressioni rimanesse interna ad uno spessore virtuale dell’arco, più sottile di quello reale, la cui dimensione corrispondeva ad un terzo di quella totale⁵.

Mastrodicasa escogitò un trucco per obbligare la curva delle pressioni a passare per la parte centrale degli archi: inserì 3 cerniere in ogni arco per renderlo isostatico.

Ma, contrariamente alle cerniere metalliche ottocentesche dei grandi viadotti di Eiffel, le cerniere del ponte perugino furono pensate in pietra sagomata, con interposta una lamina in piombo! Il segreto del ponte risiedeva proprio nelle lamine: la pressione di compressione, a causa della grande plasticità del piombo, era in grado di determinare un movimento di rotazione, permettendo il libero assestamento della volta. Nella configurazione di equilibrio dopo l’assestamento, la curva delle pressioni avrebbe attraversato il giunto nella parte metallica; limitando l’estensione delle lamine fu possibile limitare la zona entro cui la curva era in grado di oscillare diminuendo, quindi, l’incertezza relativa alla distribuzione degli sforzi interni degli archi: semplicemente geniale.

Terminata la costruzione, le cerniere sarebbero state inglobate in un getto di completamento allo scopo di difenderle dall’azione degli agenti atmosferici. La struttura avrebbe, quindi, cambiato lo schema statico passando da arco a tre cerniere ad arco incastrato. Gli sforzi interni vennero, pertanto, valutati come la somma algebrica di quelli dovuti ai carichi permanenti, considerato l’arco a tre cerniere, e di quelli prodotti dai carichi accidentali, valutati nella configurazione di arco incastrato⁶.

In particolare, il calcolo del piano stradale venne condotto considerando, oltre ai carichi permanenti, un carico accidentale di 500 Kg/mq e l’azione di un rullo compressore di 20 tonnellate. Il peso della ruota posteriore del rullo di 6 tonnellate fu considerato distribuito sopra una zona di 75 x 105 cm. Stabiliti questi carichi, fissate le dimensioni dell’arco ed individuata la linea media, ipotizzati, a valle di un predimensionamento grafico, uno spessore della struttura pari a 85 cm alle imposte, 75 cm in chiave e 125 cm alle reni, questa venne verificata andando a ricercare gli sforzi interni per mezzo delle linee di influenza dei momenti flettenti, rispetto ai punti estremi del nocciolo centrale nelle varie sezioni considerate.

La compressione massima del calcestruzzo risultò pari a 23 Kg/cmq ed inoltre risultò nella sezione delle reni una tensione massima pari a 1.28 Kg/cmq. La stabilità delle pile fu studiata in modo che, nelle peggiori condizioni di carico, non si avessero sforzi di trazione al piano di risega delle fondazioni. Il progetto di questa struttura fu la base di uno dei primi testi scritti da Mastrodicasa: “La fibra media nelle travi ad arco da ponte” – edito dalla Società Editrice Tecnico-Scientifica nel 1921. Mastrodicasa scriveva in particolare:

“È buona regola, nel progetto delle travi ad arco da ponte, fare sì che la fibra media sia funicolare dei carichi permanenti al fine di disciplinare, nei limiti del possibile, le inevitabili perturbazioni che la curva delle pressioni subisce per l’elasticità del materiale, le variazioni di temperatura, le eventuali differenze fra l’effettivo assestamento all’atto della costruzione e quello previsto e l’avvicendarsi dei carichi mobili.

(omissis…) ho compilato il presente studio sulla ricerca della fibra media- curva funicolare asseganti profilo superiore di carico, freccia e luce ed ho generalizzato la soluzione al caso di profili poligonali, caratteristica delle strutture più moderne. La risoluzione più generale e spedita comporta:

- La determinazione preliminare grafica della forma dell’arco tenuto conto delle masse murarie e di ogni altra opera permanente che su esso incomba secondo le previsioni di progetto;

- L’applicazione dei procedimenti analitici agli elementi per tal via desunti per la esatta identificazione della fibra media; donde i profili di intradosso ed estradosso”

In tali parole è possibile rileggere le linee essenziali dell’iter progettuale seguito per il Ponte Nuovo sul Tevere.

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