Il primo ponte sospeso d’Italia: il Ponte Sul Garigliano

La geniale idea del doppio pendolo

Lo schema classico di un ponte sospeso è quello in cui su ogni testa del ponte, sono posizionate una o più catene le quali formano, per effetto della catenaria, un arco rovescio sovrastante l’alveo del fiume. Le stesse catene, vengono poi saldamente ancorate nel terreno, ad una certa profondità, attraverso delle opere di ritenuta costituite da grossi massi di fabbrica. Lungo la linea dell’arco, vengono quindi ancorate delle aste verticali, dette “sospensorii”, il cui scopo è quello di sostenere l’impalcato del ponte; quindi a rigore, più che di catenaria, si dovrebbe parlare di curva funicolare in quanto le catene non sono soggette solo al peso proprio, ma sono effettivamente sollecitate da carichi permanenti e accidentali.

Pertanto è possibile suddividere lo schema di un ponte sospeso in tre parti principali:

1. Tratto di sospensione che è il tratto di catena compreso tra i due pilastri al quale è sospeso limpalcato;
2. Tratti di ritenuta (solitamente 2) che sono quelli compresi tra l’opera di ritenuta e i pilastri e hanno la funzione di equilibrare (ritenere appunto) i tratti di sospensione.

A tali tratti di catena corrispondono i rispettivi punti di scarico delle sollecitazioni: i punti di ritenuta (vedi immagine seguente) che, come detto sopra, consistono in degli ancoraggi profondi all’interno del terreno o talvolta e ove presente, direttamente nella roccia; i punti di sospensione che sono quelli situati alla testa dei pilastri e che devono assorbire tutte le sollecitazioni dovute ai carichi accidentali dell’impalcato, come ad esempio il passaggio delle persone, dei mezzi di trasporto[1], il vento e oggi ovviamente, andremmo a considerare anche l’effetto del sisma ed infine, le dilatazioni termiche dovute alle variazioni di temperatura. Questi punti devono essere realizzati in modo tale da trasferire il meno  possibile le reazioni ai pilastri che, per effetto di carichi eccentrici, neanche eccessivamente alti, potrebbero collassare[2]. L’intuizione del Giura e dei progettisiti dell’epoca fu quella di ideare dei punti di sospensione mobili che riuscissero a deviare le reazioni in modo tale che la risultante dei carichi cadesse sempre il più possibile vicina all’asse baricentrico dei pilastri.

Un interessante articolo (Notizia n° 36) pubblicata sugli “Annali delle opere pubbliche e dell’architettura” del 1855, riporta, oltre all’esposizione dei fatti meteorologici e delle piene che nell’autunno del 1851 portarono alla distruzione dell’impalcato del ponte “Real Cristino” sul Calore (realizzato, dal punto di vista tecnico, esattamente come quello sul Garigliano, a parte alcuni dettagli architettonici); anche una “memoria” riguardante il funzionamento del meccanismo di sospensione delle catene applicata al Ponte sul Garigliano.

Detta memoria viene infatti così intitolata: “Sulla disposizione più vantaggiosa dei punti di sospensione nei ponti pensili coll’applicazione al nuovo ponte sul Garigliano”. Nella memoria viene specificato che, il passaggio di persone e mezzi, modifica in maniera periodica la curvatura delle catene, ma il sistema, che ricordiamo viene modellato come un poligono funicolare, si adatta istante per istante ai carichi applicati e si dispone nella condizione di equilibrio stabile. Ma, come accennato sopra, anche le variazioni termiche hanno un effetto non trascurabile sulle tensioni; infatti, se da un lato queste provocano accettabili oscillazioni dell’impalcato, dall’altro, l’aumento di temperatura porta ad una dilatazione dell’acciaio e quindi ad un allungamento delle catene che, per forza di cose, trasmetteranno delle sollecitazioni assiali di notevole entità sui rami di ritenuta che, essendo inclinati, daranno origine a delle componenti che scaricheranno anche sui pilastri. Se ne deduce che nei punti di sospensione si avranno delle forze di tipo alternativo che variano continuamente sia per intensità che per direzione e che sollecitano fortemente i pilastri; da ciò si comprende l’importanza di scegliere un sistema adeguato per i punti di sospensione che minimizzi l’effetto delle forze che si trasmettono ai pilastri in muratura.

Nella figura seguente è riportato uno stralcio del progetto originale che rappresenta il prospetto e la pianta del Ponte sul Garigliano le cui caratteristiche geometriche sono le seguenti: diametro delle colonne: 10 palmi (2,64 m); distanza tra gli assi delle colonne: 304 palmi (80,25 m); distanza tra i punti di ritenuta e gli assi delle colonne: 90,29 palmi (23,84 m); profondità dei punti di ritenuta rispetto all’impalcato del ponte: 40,416 palmi (10,67 m); lunghezza dei rami di ritenuta: 100,7 palmi (26,6 m); sezione trasversale totale delle maglie delle 4 catene: 34.020 mm².

Ma tornando al discorso dei punti di sospensione, L’ingegner Giura, nell’ideare il suo prototipo, prese inizialmente come esempio alcuni sistemi precedentemente utilizzati nel ponte degli Invalidi sulla Senna a Parigi e nel ponte Sofia sul Danubio a Vienna (vedi figura seguente), ma viste in particolare, le sorti del primo, Giura, pur nutrendo una profonda stima nei confronti del Navier, valutò attentamente la scelta del sistema di sospensione in testa ai pilastri attribuendosi a tale meccanismo l’insuccesso dello scienziato francese riguardo l’instabilità del suo ponte.

Allora il Cav. Giura iniziò a studiare un’altra tipologia di sospensione che si rifaceva al principio del pendolo: questo espediente, secondo il progettista, avrebbe consentito alle catene di disporsi sempre secondo uno schema di equilibrio, qualunque fosse stata l’entità dei carichi (compatibilmente con l’analisi dei carichi effettuata) e delle dilatazioni termiche dovute alle variazioni di temperatura.  All’epoca un altro ingegnere era diventato noto per aver progettato e realizzato con successo due ponti sospesi sull’Isola Borbone (oggi Isola della Riunione), una colonia francese nell’Oceano Indiano a sud dell’Equatore. Il suo nome era Marc Isambard Brunel[3]. Egli ideò un efficace sistema di sospensione a pendolo (vedi figura) dal quale Luigi Giura prese spunto. Il ramo di sospensione era collegato al orrispondente ramo di ritenuta attraverso il perno A che è sostenuto alle estremità da due maglioni vuoti i quali, a loro volta, rimangono sospesi ad un altro perno fisso B, attorno al quale possono ruotare.

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[1] Molti ponti pensili dell’epoca, venivano realizzati per il solo passaggio pedonale, il ponte sul Garigliano e altri ponti importanti già nominati, come quello sul Menai, vennero progettati e realizzati per il passaggio di mezzi pesanti che allora erano ad esempio, le carrozze per il trasporto di uomini e merci trainate da cavalli e i pezzi d’arteglieria pesante dell’esercito, sempre trainati da cavalli.

[2] Per questo motivo il Ponte sul Menai, Progettato dagli Ingegneri Thomas Telford e Alexander Provis, presenta dei pilastri palesemente sovradimensionati.

[3] Padre di Isambard Kingdom Brunel progettista del Ponte di Clifton sul fiume Avon a Bristol.