Arco obliquo - Skew arch

Un ponte ad arco inclinato in muratura fotografato poco dopo il suo completamento nel 1898, che mostra la natura elicoidale della sua muratura in pietra. Sickergill Skew Bridge sul fiume Raven a Renwick, vicino a Penrith.

Un arco obliquo (noto anche come arco obliquo ) è un metodo di costruzione che consente a un ponte ad arco di attraversare un ostacolo con un angolo diverso da quello retto . Ciò fa sì che le facce dell'arco non siano perpendicolari ai suoi monconi e la sua vista in pianta sia un parallelogramma , piuttosto che il rettangolo che è la vista in pianta di un arco regolare o "quadrato" .

Nel caso di un arco inclinato in muratura, la costruzione richiede un taglio preciso della pietra , poiché i tagli non formano angoli retti, ma una volta compresi i principi all'inizio del XIX secolo, è diventato notevolmente più facile ed economico costruire un arco inclinato di mattoni .

Il problema della costruzione di ponti in muratura ad arco obliquo fu affrontato da un certo numero di primi ingegneri civili e matematici , tra cui Giovanni Barbara (1726), William Chapman (1787), Benjamin Outram (1798), Peter Nicholson (1828), George Stephenson (1830) , Edward Sang (1835), Charles Fox (1836), George W. Buck (1839) e William Froude ( c. 1844).

Storia

Benjamin Outram e Store Street Acqueduct

Store Street Acquedotto da Store Street

Swin Bridge sul fiume Gaunless

Un'incisione contemporanea del Denbigh Hall Bridge

I ponti obliqui non sono un'invenzione recente, essendo stati costruiti in occasioni eccezionali sin dall'epoca romana , ma erano poco conosciuti e usati raramente prima dell'avvento della ferrovia . Un primo esempio dell'arco skew è l' Arco Barbara nelle Floriana Linee fortificazioni di Malta , che è stato progettato dal Maltese architetto e ingegnere militare Giovanni Barbara nel 1726. Un altro notevole eccezione è un acquedotto , disegnato da inglese ingegnere Benjamin Outram , costruito nel muratura e completato nel 1798, che porta ancora l' Ashton Canal con un angolo di 45 ° su Store Street a Manchester . Si ritiene che il progetto di Outram si basi sul lavoro svolto sul canale di Kildare in Irlanda nel 1787, in cui William Chapman introdusse l'arco obliquo segmentato al progetto del Finlay Bridge a Naas , impiegando un arco a botte basato su un segmento circolare che è più piccolo di un semicerchio e che fu ripetuto da Thomas Storey nel 1830 nel ponte che trasportava il ramo Haggerleases della Stockton and Darlington Railway sul fiume Gaunless vicino a Cockfield, nella contea di Durham con un angolo di inclinazione di 63 ° e un'apertura di 42 piedi (13 m ), risultando in una luce libera di 18 piedi (5,5 m) e un aumento di 7 piedi (2,1 m). Il metodo comune utilizzato da tutti era quello di rivestire il centraggio del legno (noto anche come falsowork ) con assi, dette "laggings", poste parallelamente alle spalle e accuratamente piallate e livellate per approssimare da vicino la curva richiesta dell'intradosso dell'arco. Le posizioni dei corsi in prossimità della corona sono state dapprima segnate perpendicolarmente alle facce mediante lunghi bordi rettilinei di legno, quindi i restanti corsi sono stati tracciati parallelamente. I muratori hanno quindi posato le pietre, tagliandole per modellarle secondo necessità.

I progetti contemporanei di ingegneri rivali hanno avuto meno successo e per un periodo i ponti obliqui sono stati considerati deboli rispetto al ponte ad arco regolare o "quadrato" e quindi sono stati evitati se possibile, le alternative erano costruire la strada o il canale con un doppio piegare , in modo da consentirgli di attraversare l'ostacolo ad angolo retto, oppure costruire un ponte ad arco regolare con la larghezza o la campata extra necessarie per superare l'ostacolo "sul quadrato". Un esempio di quest'ultimo tipo di costruzione è il Denbigh Hall Bridge, costruito nel 1837 per trasportare la ferrovia di Londra e Birmingham attraverso Watling Street con un angolo acuto di soli 25 °. Ora una struttura classificata di grado II, il ponte è ancora in uso oggi e trasporta la trafficata linea principale della costa occidentale . Era costruito sotto forma di una lunga galleria, lunga circa 61 m (200 piedi) e larga 10 m (34 piedi), costituita da travi di ferro che poggiano su muri paralleli alla strada; le travate, e di conseguenza le facce del ponte, essendo perpendicolari alla carreggiata e la linea ferroviaria essendo disposta obliquamente sulla sommità, è stata quindi evitata la necessità di costruire un ponte fortemente inclinato di 80 piedi (24 m) di luce.

L'eminente ingegnere del canale James Brindley non riuscì mai a trovare una soluzione al problema della costruzione di un forte arco obliquo e di conseguenza tutti i suoi ponti furono costruiti ad angolo retto rispetto al corso d'acqua, con doppie curve nella carreggiata, dove necessario, e oggi molti di loro causano disagi ai propri utenti. Tuttavia, fu l'avvento della ferrovia, con la sua necessità di attraversare gli ostacoli esistenti, come fiumi, strade, canali e altre ferrovie, nel modo più rettilineo possibile, a riaccendere l'interesse dell'ingegnere civile per il ponte ad arco obliquo.

Il falso arco di inclinazione

Colorado Street Bridge, un esempio di arco falso obliquo

La forza di un arco regolare (noto anche come arco "quadrato" o "destro") deriva dal fatto che la massa della struttura e il suo carico sovrastante provocano linee di forza che vengono trasportate dalle pietre nel terreno e nei monconi senza produrre alcuna tendenza allo scorrimento delle pietre l'una rispetto all'altra. Ciò è dovuto al fatto che i corsi di pietra sono posati parallelamente alle spalle, il che in un arco regolare fa sì che anche queste si trovino perpendicolari alle sue facce. Per ponti solo leggermente obliqui, dove l'angolo di inclinazione è inferiore a circa 15 ° è possibile utilizzare lo stesso metodo di costruzione, posando le pietre in corsi paralleli alle spalle. Il risultato è noto come un "falso" arco di inclinazione e l'analisi delle forze al suo interno mostra che in ogni angolo in cui la faccia forma un angolo acuto con un moncone vi sono forze risultanti che non sono perpendicolari ai piani dei corsi di pietra la cui tendenza consiste nello spingere le pietre fuori dalla faccia, l'unica resistenza a ciò è data dall'attrito e dall'adesione della malta tra le pietre. Un esempio di tale falso arco obliquo è il Colorado Street Bridge a Saint Paul, Minnesota. Prima di iniziare i lavori sull'acquedotto di Store Street, Outram ha costruito una serie di falsi archi obliqui, uno dei quali con un angolo di inclinazione fino a 19 °, come ponti di alloggio attraverso il canale stretto di Huddersfield . Il fatto che queste strutture intrinsecamente deboli siano ancora in piedi oggi è attribuito al loro carico leggero.

Un approccio più rigoroso

Quando si considera l'equilibrio delle forze all'interno di un arco regolare, in cui tutti i corsi di muratura che compongono la botte sono paralleli ai suoi monconi e perpendicolari alle sue facce, è conveniente considerarlo un oggetto bidimensionale prendendo una sezione verticale attraverso il corpo dell'arco e parallelamente alle sue facce, ignorando così qualsiasi variazione di carico lungo la lunghezza della sua canna. In un arco obliquo o inclinato l'asse della canna è volutamente non perpendicolare alle facce, la deviazione dalla perpendicolarità è nota come angolo di inclinazione o "obliquità" dell'arco. Per questo motivo un arco obliquo deve essere pensato come un oggetto tridimensionale e considerando la direzione delle linee di forza all'interno della botte si può decidere l'orientamento ottimale per i corsi di muratura che compongono la botte.

L'arco obliquo elicoidale

Una caratteristica dell'arco regolare è che i corsi di pietre corrono paralleli alle spalle e perpendicolari alle facce. In un arco obliquo queste due condizioni non possono essere soddisfatte entrambe perché le facce e gli abutment sono volutamente non perpendicolari. Poiché per molte applicazioni sono richiesti angoli di inclinazione maggiori di circa 15 °, matematici e ingegneri come Chapman hanno abbandonato l'idea di posare i corsi di pietre paralleli ai monconi e hanno considerato l'alternativa di posare i corsi perpendicolari alle facce dell'arco, e accettando il fatto che allora non correranno più paralleli ai monconi. Sebbene l'acquedotto di Outram Store Street sia stato costruito tenendo presente questo principio, è stato fatto in modo empirico , con i muratori che tagliavano ogni pietra del voussoir come richiesto, e non è stato fino al 1828 che i dettagli della tecnica sono stati pubblicati in una forma utile ad altri ingegneri e scalpellini.

Metodo elicoidale in pietra di Peter Nicholson

Peter Nicholson (1765-1844)

Kielder Viaduct, costruito secondo lo schema di Nicholson

Un arco elicoidale obliquo in costruzione, che mostra la collocazione dei voussoir sugli spioventi del centraggio

Una targa tratta dalla Nicholson's Guide to Railway Masonry che mostra lo sviluppo (a sinistra) e la vista in pianta dell'intradosso di un arco obliquo elicoidale

Nel suo libro A Popular and Practical Treatise on Masonry and Stone-cutting (1828), l'architetto scozzese, matematico, ebanista e ingegnere Peter Nicholson definì per primo in termini chiari e comprensibili un metodo praticabile per determinare la forma e la posizione delle pietre necessari per la costruzione di un forte arco obliquo che consentisse loro di essere preparati in anticipo rispetto al processo di costruzione vero e proprio.

Nicholson ha affrontato il problema costruendo uno sviluppo dell'intradosso dell'arco dai disegni di pianta e prospetto, srotolando e appiattendo efficacemente la superficie, quindi disegnando i corsi perpendicolari alle facce, aggiungendo i giunti di testata perpendicolari ai corsi, quindi arrotolando infine lo schema di sviluppo proiettando il dettaglio dell'intradosso sui disegni in pianta e in prospetto, tecnica utilizzata anche da altri che in seguito avrebbero offerto soluzioni alternative al problema. Questo metodo ha portato i corsi di voussoir di pietra che compongono la canna dell'arco obliquo seguendo percorsi elicoidali paralleli tra le spalle, conferendo alla vista lungo la canna un attraente aspetto rigato . Sebbene questi corsi incontrino le facce dell'arco ad angolo retto alla sommità dell'arco, più sono vicini alla linea di balzo, maggiore è la loro deviazione dalla perpendicolarità. Quindi il metodo di Nicholson non è la soluzione perfetta, ma è praticabile che ha un grande vantaggio rispetto alle alternative più puriste, vale a dire che poiché i corsi elicoidali corrono paralleli tra loro, tutte le pietre del voussoir possono essere tagliate allo stesso modello, il uniche eccezioni le pietre anello, o conci , dove la canna incontra le facce dell'arco, ognuno dei quali è unico ma ha una copia identica della faccia.

Nicholson non ha mai preteso di aver inventato l'arco obliquo, ma nella sua opera successiva The Guide to Railway Masonry, contenente un Trattato completo sull'arco obliquo (1839), afferma di aver inventato il metodo per produrre i modelli che consentivano il taglio accurato di le pietre voussoir utilizzate in tutti i ponti obliqui costruiti tra gli anni 1828 e 1836, citando testimonianze dei costruttori di opere importanti, come il Croft Viaduct a Croft-on-Tees vicino a Darlington . Tuttavia, nel 1836 un giovane ingegnere di nome Charles Fox aveva migliorato il metodo elicoidale di Nicholson e altri scrittori proponevano approcci alternativi al problema.

Il metodo inglese di Charles Fox in mattoni

Charles Fox (1810-1874)

Un ponte inclinato ad arco segmentato in mattoni con sei anelli e conci in mattoni

Un piatto dal giornale di Fox che mostra i percorsi obliqui come sezioni di una vite con filettatura quadrata

Nell'eseguire i suoi calcoli Nicholson riteneva che l'arco a botte fosse costituito da un anello di pietre e di spessore trascurabile e quindi sviluppò solo l'intradosso. L'idea fu ampliata nella pubblicazione di Charles Fox del 1836 On the Construction of Skew Arches , in cui considerava l'intradosso della canna e l' estradosso come superfici separate mappate su cilindri concentrici disegnando uno sviluppo separato per ciascuno. Questo approccio aveva due vantaggi. In primo luogo, è stato in grado di sviluppare una terza superficie intermedia teorica a metà strada tra l'intradosso e l'estradosso, che gli ha permesso di allineare il centro di ciascun voussoir, piuttosto che la sua superficie interna, lungo la linea desiderata, approssimando così meglio il posizionamento ideale rispetto Nicholson è stato in grado di raggiungere. In secondo luogo, gli ha permesso di sviluppare un numero arbitrario di superfici intermedie concentriche in modo da pianificare i corsi in botti ad arco inclinato multi-anello, consentendo per la prima volta di essere costruite in mattoni, e quindi molto più economicamente di quanto fosse possibile in precedenza.

Per spiegare come ha visualizzato i corsi dei voussoir in un arco di pietra inclinato, Fox ha scritto: "Il principio che ho adottato è di lavorare le pietre sotto forma di un quadrilatero a spirale solido, avvolto attorno a un cilindro, o, in linguaggio più semplice, il principio di una vite con filettatura quadrata: quindi diventa abbastanza evidente che le sezioni trasversali di tutte queste pietre a spirale sono le stesse in tutto l'arco. Sarà ovvio che i letti delle pietre dovrebbero essere lavorati in vero piani a spirale [elicoidali]. " Quindi, un arco di pietra inclinato costruito secondo il piano di Fox avrebbe i suoi voussoir tagliati con una leggera torsione, in modo da seguire la forma di una vite filettata quadrata .

Pur sostenendo un metodo superiore, Fox ha riconosciuto apertamente il contributo di Nicholson, ma nel 1837 ha sentito il bisogno di rispondere a una lettera pubblicata scritta a sostegno di Nicholson dal collega ingegnere Henry Welch, il County Bridge Surveyor per Northumberland . Sfortunatamente i tre uomini furono coinvolti in una guerra di carta che, a seguito di una serie di precedenti alterchi in cui era messa in dubbio l'originalità dei suoi scritti, lasciò Nicholson, 71 anni, amareggiato e non apprezzato. L'anno successivo Fox, ancora di soli 28 anni e impiegato da Robert Stephenson come ingegnere per la London and Birmingham Railway , presentò il suo articolo che racchiudeva questi principi alla Royal Institution e da questo nacque il metodo inglese o elicoidale per costruire archi obliqui in mattoni. Usando questo metodo molte migliaia di ponti obliqui sono stati costruiti interamente in mattoni o in mattoni con conci di pietra dalle compagnie ferroviarie nel Regno Unito, un numero considerevole dei quali sopravvive e sono ancora in uso oggi.

George W. Buck e William H. Barlow

Boxmoor Skew Bridge nel 2011, guardando in direzione SSW da London Road

Particolare del ponte inclinato di Boxmoor, che mostra i conci acuti smussati e l'estradosso a gradini

Nel 1839, George Watson Buck , avendo lavorato anche alla London and Birmingham Railway sotto Stephenson prima di trasferirsi alla Manchester e Birmingham Railway , pubblicò un'opera intitolata A Practical and Theoretical Essay on Oblique Bridges in cui riconosceva anche il contributo di Nicholson ma, trovandolo mancando di dettagli, ha applicato al problema il proprio approccio trigonometrico originale e una notevole esperienza pratica. Questo libro è stato riconosciuto come il lavoro definitivo sul tema dell'arco obliquo elicoidale ed è rimasto un libro di testo standard per gli ingegneri ferroviari fino alla fine del XIX secolo. L'approccio trigonometrico di Buck ha permesso di calcolare ogni dimensione di un arco obliquo senza ricorrere a misurazioni da disegni in scala e gli ha permesso di calcolare l'angolo di obliquità minimo teorico al quale un pratico ponte semicircolare elicoidale inclinato poteva essere progettato e costruito in sicurezza. Il "Buck Limit", come è noto, ha un valore di 25 ° 40 ′ o, se citato in termini di angolo massimo di inclinazione , un valore di 64 ° 20 ′.

Buck ha prestato particolare attenzione alla progettazione di ponti di estrema obliquità, affrontando due potenziali problemi che aveva identificato. In primo luogo, ha notato che i conci ad angolo acuto agli angoli ottusi della vista in pianta erano molto suscettibili ai danni durante la costruzione, l'assestamento o da colpi accidentali nell'uso successivo, quindi ha escogitato un metodo per smussare il bordo, rimuovere il singolo angolo acuto e sostituire con due angoli ottusi e, secondo le sue stesse parole, "la quantità così tagliata dal cono acuto, è gradualmente diminuita al quoin opposto o ottuso, dove il taglio svanisce; da questo espediente non è alcun angolo inferiore a un angolo retto. dove presentato all'esterno dell'opera [...] l'effetto prodotto è elegante e piacevole alla vista. " In secondo luogo, ha raccomandato che l'estradosso della botte di un arco di grande obliquità fosse formato in gradini bugnati in modo da fornire un letto orizzontale per le pareti dei pennacchi al fine di superare la loro tendenza a scivolare fuori dall'arco a botte. Il ponte che trasporta la London and Birmingham Railway sulla London Road a Boxmoor nell'Hertfordshire, adiacente a quella che ora è la stazione di Hemel Hempstead sulla West Coast Main Line, è un esempio di un arco segmentato di estrema obliquità che è stato progettato da Buck e incorpora entrambi di queste caratteristiche. Costruito in muratura, con una botte di mattoni, conci di pietra e un angolo di inclinazione di 58 °, fu completato nel 1837. Poco prima dell'apertura della ferrovia il ponte fu oggetto di un disegno a inchiostro e acquerello datato 12 giugno 1837, uno di una serie di opere dell'artista John Cooke Bourne che illustrano la costruzione della linea.

Buck's Essay , contenente le sue critiche al lavoro di Nicholson, fu pubblicato nel luglio 1839, solo pochi mesi prima della Nicholson's Guide to Railway Masonry , facendo sì che la guerra cartacea in corso su The Civil Engineer and Architect's Journal continuasse aspramente mentre Nicholson accusava Buck di rubare le sue idee e Buck ha presentato una domanda riconvenzionale. Nel 1840, l'assistente di Buck, il giovane ingegnere William Henry Barlow , entrò nella mischia, inizialmente firmandosi cripticamente WHB, ma alla fine dichiarando pubblicamente il suo forte sostegno per Buck. Nicholson, che a quel tempo aveva 75 anni e la sua salute cedeva, aveva avuto difficoltà finanziarie dal fallimento di uno dei suoi editori nel 1827 ed aveva un disperato bisogno delle entrate che sperava di ricevere dalle vendite della sua Guida . Mentre sia Fox che Buck erano stati felici di riconoscere il lavoro di Nicholson e avevano combattuto una battaglia per lo più intellettuale, gli attacchi di Barlow divennero meno gentiluomini e più personali causando Nicholson, che in seguito ricevette il sostegno pubblico anonimo dal misterioso MQ, considerevole angoscia.

Alternative al metodo elicoidale

Il metodo elicoidale di posa dei corsi di pietra o mattoni sostenuto da Nicholson, Fox e Buck è solo un'approssimazione dell'ideale. Poiché i percorsi sono solo quadrati rispetto alle facce dell'arco in corrispondenza della corona e deviano maggiormente dalla perpendicolarità più sono vicini alla linea di balzo, correggendo così eccessivamente le carenze del falso arco obliquo e indebolendo l'angolo ottuso, raccomandano i puristi matematici che la costruzione elicoidale sia limitata ad archi segmentati e non sia utilizzata in progetti completamente centrati (semicircolari). Nonostante ciò, c'erano molti ponti obliqui completamente centrati costruiti secondo uno schema elicoidale e molti sono ancora in piedi, Kielder Viaduct e Neidpath Viaduct sono solo due esempi.

Metodo logaritmico di Edward Sang

Edward Sang (1805-1890)

Ponte numero 74A che trasporta la Bolton and Preston Railway sul canale di Leeds e Liverpool

Lo sviluppo dell'intradosso di un arco obliquo costruito secondo lo schema logaritmico

Vista dettagliata dell'intradosso del ponte 74A

La ricerca di un metodo ortogonale tecnicamente puro per costruire un arco obliquo ha portato alla proposta del metodo logaritmico di Edward Sang , un matematico residente a Edimburgo, nella sua presentazione in tre parti alla Society for the Encouragement of the useful Arts tra il 18 novembre 1835 e 27 gennaio 1836, periodo durante il quale fu eletto vicepresidente della Società, anche se il suo lavoro non fu pubblicato fino al 1840. Il metodo logaritmico si basa sul principio di disporre i voussoir in corsi "equilibrati" in cui seguono le linee che corrono veramente perpendicolari alle facce dell'arco a tutti i prospetti, mentre i giunti di testata tra le pietre all'interno di ogni percorso sono veramente paralleli alla faccia dell'arco.

Mentre un'elica viene prodotta proiettando una linea retta sulla superficie di un cilindro, il metodo di Sang richiede che una serie di curve logaritmiche sia proiettata su una superficie cilindrica, da cui il nome. In termini di resistenza e stabilità, un ponte inclinato costruito secondo il modello logaritmico presenta vantaggi rispetto a uno costruito con il modello elicoidale, specialmente nel caso di progetti completamente centrati. Tuttavia, i corsi non sono paralleli, essendo più sottili verso il cono più acutamente angolato (situato dove la faccia dell'arco fa un angolo ottuso con il moncone nella vista in pianta, a S e Q nello sviluppo a sinistra, e al lato sinistro della fotografia dell'intradosso a destra) e più spesso verso il quoin più ottusamente angolato (a O e G nello sviluppo e appena fuori dal lato destro della fotografia), richiedendo pietre appositamente tagliate, non due delle quali in un dato corso è lo stesso, il che preclude l'uso di mattoni prodotti in serie. Tuttavia, due corsi che iniziano alle estremità opposte della canna alla stessa altezza sopra la linea di molleggio sono esattamente uguali, dimezzando il numero di sagome richieste.

Nel 1838, Alexander James Adie, figlio del famoso produttore di strumenti ottici con lo stesso nome , in qualità di ingegnere residente sulla Bolton and Preston Railway fu il primo a mettere in pratica la teoria, costruendo diversi ponti inclinati secondo il modello logaritmico su quel percorso, compreso il ponte semiellittico numero 74A classificato di Grado II che trasporta la linea sul canale di Leeds e Liverpool , precedentemente noto come la sezione meridionale del canale di Lancaster con l'intenzione di collegarlo alla sezione settentrionale, sebbene ciò non sia mai stato raggiunto poiché il necessario acquedotto sul fiume Ribble si è rivelato troppo costoso da costruire. L'anno successivo presentò un documento sull'argomento all'Institution of Civil Engineers e nel 1841, l'accademico William Whewell del Trinity College di Cambridge pubblicò il suo libro The Mechanics of Engineering in cui esponeva le virtù della costruzione di ponti obliqui con corsi equilibrati, ma a causa dello scarso rapporto complessità / beneficio, ci sono stati pochi altri utenti.

Il metodo francese corne de vache

William Froude (1810-1879)

Arco inclinato a Cowley Bridge Junction che mostra la complessa muratura

Il metodo corne de vache o "corno di vacca" è un altro modo di disporre i corsi in modo tale che incontrino la faccia dell'arco ortogonalmente a tutte le altezze. A differenza dei metodi elicoidali e logaritmici, in cui l'intradosso dell'arco a botte è cilindrico, il metodo corne de vache si traduce in una superficie paraboloide iperbolica deformata che si immerge nel mezzo, un po 'come una sella. Nonostante sia noto come il metodo francese di costruzione ad arco inclinato, in realtà fu introdotto dall'ingegnere inglese William Froude mentre lavorava sotto Isambard Kingdom Brunel sulla Bristol and Exeter Railway , che fu inaugurata nel 1844. Sebbene nessun dettaglio del lavoro di Froude in quest'area sopravviva e nonostante sia meglio ricordato per il suo lavoro sull'idrodinamica , è noto per aver costruito almeno due ponti in mattoni rossi con conci di pietra utilizzando questo principio sulla linea appena a nord di Exeter , a Cowley Bridge Junction dove la A377 Exeter-Barnstaple road si incrocia a un angolo obliquo e, a circa 4 miglia (6,4 km) a nord-est, a Rewe , sulla A396 , entrambi sopravvissuti e utilizzati quotidianamente. La muratura è notevolmente più complessa rispetto a un disegno elicoidale e, per garantire che i corsi di mattoni incontrassero le facce dell'arco ad angolo retto, molti dovevano essere tagliati per produrre coni. L' approccio corne de vache tende a dare come risultato una struttura forte quasi quanto una costruita secondo il modello logaritmico e considerevolmente più forte di una costruita secondo il modello elicoidale ma, ancora una volta, la complessità extra ha fatto sì che il metodo non abbia visto un'adozione diffusa , soprattutto perché la struttura elicoidale più semplice può essere costruita molto più forte se si sceglie un design segmentato, piuttosto che uno centrato.

L'arco obliquo a coste

Southdown Road Skew Bridge, un esempio di arco obliquo a coste in mattoni

Hereford Road Bridge, Ledbury, un arco obliquo a coste in pietra con nervature di mattoni blu

L'arco obliquo a coste è una forma del falso arco obliquo in cui diversi archi o nervature regolari stretti, sfalsati lateralmente l'uno rispetto all'altro, vengono utilizzati per approssimare un vero arco obliquo. Motivato dalla mancanza di abili scalpellini negli Stati Uniti del XVIII secolo, il progetto fu proposto per la prima volta nel 1802 per una traversata del fiume Schuylkill a Filadelfia dall'architetto americano di origine britannica Benjamin Henry Latrobe e successivamente sostenuto dall'ingegnere civile francese A. Boucher. Poiché le serie di nervature ad arco sono tutte arcate regolari, questo metodo di costruzione ha il vantaggio di essere meno esigente per gli artigiani inesperti ma ha ricevuto notevoli critiche in quanto debole, suscettibile ai danni da gelo, brutto e dispendioso di materiali. Sebbene il ponte di Latrobe non sia mai stato costruito come proposto, il suo metodo di costruzione fu successivamente utilizzato ampiamente dalla Philadelphia and Reading Railroad in tutta l'area di Philadelphia, compreso un ambizioso viadotto progettato da Gustavus A. Nicolls con sei campate oblique di 70 piedi (21 m ) attraverso il fiume e altri sei archi obliqui a terra, che furono costruiti vicino al sito del ponte proposto da Latrobe e completati nel 1856. Grazie al rinforzo delle pareti del pennone nel 1935, il ponte continua a trasportare il traffico ferroviario fino ad oggi .

La Midland Railway nel Regno Unito non soffriva di tale carenza di lavoratori qualificati, ma come parte della sua estensione meridionale verso il suo capolinea londinese a St Pancras , ha dovuto affrontare la necessità di attraversare Southdown Road ad Harpenden con un angolo estremamente acuto di circa 25 °, cifra più acuta del limite teorico di 25 ° 40 ′ proposto da Buck, e che richiede un ponte con un angolo di inclinazione di 65 °, situazione non dissimile da quella affrontata dalla ferrovia di Londra e Birmingham 30 anni prima a Denbigh Hall. Questa volta la soluzione scelta fu quella di costruire il ponte Southdown Road come un arco obliquo a coste, aperto al traffico nel 1868 e ampliato con successo nel 1893 quando la linea fu convertita in binario quadruplo. Nonostante le citate critiche al progetto, il ponte è ancora in piedi e utilizzato quotidianamente da treni espressi e pendolari.

Un esempio più piccolo e meno estremamente inclinato è il ponte di Hereford Road a Ledbury , Herefordshire, che fu costruito nel 1881 per trasportare la Ledbury and Gloucester Railway con un angolo di circa 45 ° attraverso Hereford Road, ora una sezione della A438 . La ferrovia essendo chiusa nel 1959, è ora utilizzata come parte di un sentiero pedonale.

Notare che i due ponti nelle fotografie si inclinano in direzioni opposte. Si dice che il ponte di Southdown Road abbia un'inclinazione a sinistra a causa del fatto che la faccia vicina è spostata a sinistra della faccia lontana, mentre il ponte di Hereford Road ha un'inclinazione a destra.

Costruzione

Rainhill Skew Bridge dalla stazione di Rainhill

Un primo piano della muratura in pietra di Rainhill Bridge

I primi ponti ad arco inclinato erano costruiti con cura da blocchi di muratura, ciascuno tagliato individualmente e in modo costoso alla sua forma unica, senza due bordi paralleli o perpendicolari. Un bell'esempio di tale costruzione è il famoso Rainhill Skew Bridge , che è stato progettato con un'apertura obliqua di 54 piedi (16 m), al fine di fornire una luce chiara attraverso la ferrovia di 30 piedi (9,1 m) con un angolo di inclinazione di 56 ° da George Stephenson e costruito come un modello in legno a grandezza naturale in un campo adiacente prima di essere completato nel 1830.

Un ponte inclinato contemporaneo costruito per trasportare il ramo Haggerleazes della Stockton and Darlington Railway sul fiume Gaunless nella contea di Durham si è rivelato troppo difficile per gli appaltatori originali, Thomas Worth e John Batie, che, dopo aver gettato le fondamenta per i monconi e posato il corsi di muratura, abbandonati i lavori. Il contratto fu riaffittato a James Wilson di Pontefract il 28 maggio 1830 per £ 420, un aumento di £ 93 rispetto all'offerta originale. Poiché i principi non furono del tutto compresi, il lavoro continuò a rivelarsi difficile e il suo imminente crollo fu solennemente predetto fino al momento, pochi giorni prima dell'apertura del ramo, la centratura fu rimossa e la corona dell'arco assestata da meno di mezzo pollice (13 mm).

Esempi di ponti ad arco inclinato

Puente de los Franceses, Madrid

Rochdale Canal Bridge, Manchester

I due archi obliqui del viadotto Yarm, North Yorkshire

Il viadotto di Stanford che attraversa il fiume Soar, Leicestershire

Bradenham Road Bridge, vicino a High Wycombe, Buckinghamshire

Skew Arch Bridge a Reading, Pennsylvania

Trentatreesimo Street Bridge a Philadelphia

Irlanda

• Finlay Bridge, Naas, County Kildare di William Chapman (Kildare Canal, 1787).

Malta

• Arco Barbara , Floriana Lines , Floriana di Giovanni Barbara (1726).
• Qormi scew arch.

Spagna

• Puente de los Franceses , Madrid (Compañía de los Caminos de Hierro del Norte de España, 1862), un viadotto ferroviario in mattoni con cinque archi obliqui a tutto centro e conci di pietra.

Regno Unito

• Store Street Acqueduct , Manchester di Benjamin Outram (Ashton Canal, 1798).
• Rainhill Skew Bridge , Merseyside di George Stephenson ( Liverpool and Manchester Railway , 1830), il primo ponte inclinato a trasportare una strada su una ferrovia.
• Haggerleazes Bridge over the River Gaunless vicino Cockfield, County Durham, di Thomas Storey (Stockton and Darlington Railway, 1830), il primo ponte inclinato a trasportare una ferrovia su un fiume.
• Il viadotto tra il London Bridge e le stazioni di Greenwich ( London and Greenwich Railway , 1834-1836), una struttura lunga e complessa, che è stata successivamente ampliata su entrambi i lati meridionale (1842) e settentrionale (1850), e estesa anche a ovest fino a Charing Cross (1864) e verso nord fino a Cannon Street (1866). La muratura obliqua elicoidale è visibile in diversi punti in cui si estende su strade esistenti che attraversano la linea ad angoli obliqui.
• Boxmoor Railway Bridge, adiacente a quella che ora è la stazione di Hemel Hempstead, Hertfordshire di George W. Buck (London and Birmingham Railway, 1836-1837), un arco in mattoni con conci di pietra e un angolo di inclinazione di 58 ° costruito secondo uno standard molto elevato di lavorazione degli appaltatori W. e L. Cubitt di Londra.
• Leeds e Liverpool Canal bridge numero 74A, vicino a Chorley, Lancashire da Alexander J. Adie (Bolton and Preston Railway, 1838), costruito secondo lo schema logaritmico di Sang.
• Moulsford Railway Bridge , Oxfordshire, di Isambard Kingdom Brunel ( Great Western Railway , 1838–1839), ampliato dalla costruzione di un ponte parallelo adiacente nel 1892 per trasportare una seconda coppia di binari.
• L'originale West Bridge sul fiume Avon adiacente alla stazione di Bath (Spa) di Isambard Kingdom Brunel (Great Western Railway, 1840), comprendente due archi obliqui di 80 piedi (24 m) realizzati con nervature in legno lamellare. Fu sostituito con l'attuale ponte a traliccio obliquo in ferro battuto tra il 1875 e il 1878, utilizzando le spalle originali e il pilastro centrale.
• Monkhide Skew Bridge , Monkhide, Herefordshire di Stephen Ballard ( Herefordshire e Gloucestershire Canal , 1843).
• Rewe Skew Bridge, Rewe, Devon di William Froude (Bristol and Exeter Railway, 1844), uno dei forse solo due esempi in Gran Bretagna del metodo corne de vache di costruzione in mattoni introdotto da Froude, l'altro è a Cowley Bridge Junction sullo stesso linea.
• Rochdale Canal Bridge e Castle Street Bridge, Manchester ( Manchester, South Junction e Altrincham Railway , 1849). Si tratta di campate oblique contigue, ciascuna di sei pennacchi in ghisa, che trasportano la linea ferroviaria utilizzata dai servizi Manchester a Preston e da Liverpool a Manchester adiacenti alla stazione di Deansgate .
• Yarm Viaduct , Yarm, North Yorkshire di Thomas Grainger e John Bourne (Leeds Northern Railway, 1849–51), ha due archi obliqui in pietra nel punto in cui attraversa il fiume Tees e 41 archi a destra in mattoni.
• Neidpath Viaduct , Neidpath, Peeblesshire di Robert Murray e George Cunningham ( Caledonian Railway , 1864).
• Lyne Viaduct , Lyne, Peeblesshire (Caledonian Railway, 1864).
• Southdown Road Skew Bridge , Harpenden, Hertfordshire di Charles Liddell e William H. Barlow (Midland Railway, 1868), un arco obliquo a coste costruito in mattoni.
• Kielder Viaduct , Kielder, Northumberland di John Furness Tone ( North British Railway , 1862), un viadotto inclinato in pietra costruito secondo le istruzioni di Nicholson.
• Hereford Road Skew Bridge , Ledbury, Herefordshire (Ledbury and Gloucester Railway, 1881), un arco obliquo a coste in pietra e mattoni blu.
• Sickergill Skew Bridge, vicino a Penrith, Cumbria da George Joseph Bell, County Surveyor (un incarico precedentemente ricoperto da Peter Nicholson) e Bridge Master of Cumberland (Raven Beck at Renwick, 1898), un ponte inclinato in muratura ad arco singolo interessante per essere stato fotografato durante la costruzione.
• Stanford Viaduct , vicino a Loughborough, Leicestershire ( Great Central Railway , 1899), una struttura in mattoni blu, i cui tre archi centrali sono inclinati per attraversare il fiume Soar.
• Bradenham Road Bridge, vicino a High Wycombe, Buckinghamshire ( Great Western and Great Central Joint Railway , 1905), un arco obliquo a coste costruito con mattoni blu, che trasporta la Chiltern Main Line sulla strada A4010 .
• Sotto Springfield Road a Swindon , la Midland e la South Western Junction Railway in disuso ha un ponte complesso costituito da un arco normale e un arco obliquo uniti insieme; i corsi di mattoni nel tetto cambiano da normali a elicoidali a circa due terzi del percorso. Questo ospita un incrocio stradale sopra.

stati Uniti

• Allegheny Portage Railroad Bridge (1834–1854).
• Colorado Street Bridge , Saint Paul, Minnesota, di Andreas W. Munster (1888), un falso arco obliquo costruito con i corsi di pietra paralleli alle spalle.
• Viadotto sul fiume Schuylkill , Fairmount Park, Philadelphia di Gustavus A. Nicolls (Philadelphia and Reading Railroad, 1856), un viadotto ad arco inclinato a coste in pietra.
• Seventh Street Improvement Arches , Saint Paul, Minnesota di William A. Truesdell ( St. Paul and Duluth Railroad , 1883–1884), un paio di archi elicoidali semicircolari in muratura con un angolo di inclinazione di 27 gradi.
• Jackson Street Bridge , Silver Creek, New York (1869).
• Skew Arch Bridge (Reading, Pennsylvania) , arco elicoidale di Richard Osborne (1857).
• Trentatreesimo Street Bridge a Philadelphia , Pennsylvania, arco in mattoni a coste (1902).
• Yalesville Underpass , Wallingford, Connecticut, di William MacKenzie (1838).

Guarda anche

• Arco
• Ponte ad arco
• Viadotto

Appunti

Riferimenti

link esterno

• Ponti in mattoni: Ponti inclinati - sezione Strutture ferroviarie di Southern E-Group, pagina Ponti in mattoni inclinati
• Skew Arch, Yeovil - sezione Strutture ferroviarie del gruppo E-meridionale, pagina Yeovil Skew Arch