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Secondo il generale Dwight D. Eisenhower e molti altri storici, il ponte Bailey fu una delle tre innovazioni più vitali per la vittoria degli alleati nella seconda guerra mondiale. Questo ponte robusto e facile da assemblare è ancora oggi straordinariamente utile nel mondo moderno.
In realtà queste strutture del ponte Bailey non sono semplici ringhiere, sono i pannelli laterali che conferiscono un'incredibile resistenza al ponte. Per esempio, se disponi solo alcuni pezzi di metallo in questo modo, non hanno molta resistenza. Ora disponi gli stessi pezzi metallici sotto forma di una trave reticolare. Questo fornisce un'enorme resistenza. Metti due di queste travi reticolari e collegale utilizzando queste barre. Questo è il ponte Bailey di base. Si può vedere chiaramente come questa struttura reticolare sia in grado di sopportare un enorme carico. Il carico è inizialmente sostenuto dal piano viabile che viene poi trasferito alle robuste travi reticolari.
La teoria è semplice, ma come può l'esercito montare un ponte così grande senza attraversare il fiume? L'erezione di questo ponte è un brillante esempio di bilanciamento dei pesi. Benvenuti nell'ingegneria geniale di Sir Donald Bailey.
Il primo passo nell'assemblaggio del ponte Bailey è l'installazione di questi rulli. Uno dei rulli è piuttosto speciale, il rullo basculante. Questi rulli sono inclinabili. Questo pannello laterale dall'aspetto semplice è la parte geniale del ponte Bailey. La struttura è robusta ma leggera. Cinque o sei uomini possono facilmente sollevarla. Ora posizioniamo due pannelli laterali sopra i rulli.
Successivamente inseriscono una pesante trave a "L" chiamata trave trasversale (transom) tra i pannelli laterali. Questo elemento trasversale rende la connessione del Transom molto solida. Un'unità del ponte Bailey è pronta. Poi si aggiunge il successivo set di pannelli laterali. Osserva le porzioni maschio-femmina dei pannelli laterali. Si incastrano perfettamente e vengono bloccate con appositi perni. Si noti che le controventature diagonali vengono applicate prima della trave trasversale. Le controventature irrigidiscono la forma del ponte.
Il collegamento del pannello successivo è cruciale, questo è connesso dopo aver aggiunto una prolunga e infine il nuovo pannello si unisce al precedente con un angolo. Vedremo presto perché questo angolo è necessario. Basta aggiungere un'altra coppia di pannelli laterali e il peso è ora distribuito in maniera uguale in entrambe le sezioni. Cosa accadrà se alcuni soldati spingono la struttura in avanti? Esatto, il ponte si inclinerà facilmente e si appoggerà simmetricamente tra due rulli.
Colleghiamo un altro pannello laterale. Ora il peso è maggiore sul lato sinistro. Il ponte si inclina ulteriormente e infine si appoggia sull'altro lato, quello sinistro.
Ora arriva la parte più cruciale, la gestione dei pesi del ponte Bailey. Questo è il rullo principale del ponte Bailey. Se l'equilibrio dei pesi va storto, il ponte si rovescerà come mostrato. Si noti dov'è il punto di rotazione durante il ribaltamento, è sul rullo principale.
Quindi per un lancio riuscito del ponte Bailey, il momento torcente sul lato sinistro deve essere maggiore di quello sul lato destro. Altrimenti il lancio finirà in tragedia, ma nella fase finale dell'erezione il momento sul lato destro deve diventare più elevato. Se avete dimenticato cosa sia il momento torcente, potete ricordarlo con un semplice esempio dell'infanzia. A volte il momento è maggiore anche sul lato con minor peso. Vediamo come questa operazione ingegnosa viene realizzata.
I soldati possono ora spingere e muovere questa parte del ponte. Il momento sul lato destro è ovviamente minore di quello sul lato sinistro. La struttura è stabile.
Ora comincia il montaggio della parte principale del ponte. I soldati vogliono far passare anche veicoli pesanti su questo ponte. Per sopportare un simile carico. Le travi reticolari del ponte Bailey devono essere molto robuste. Viene utilizzata una disposizione a tripla trave reticolare e a due livelli per la parte principale del ponte. Esistono anche configurazioni a trave doppia o singola con diverse opzioni di altezza. Il peso di un'unità a trave singola è di circa 1300 kg, mentre quello di un'unità a tripla trave è di circa 4.200 kg.
Supponiamo che i soldati abbiano spinto il ponte in avanti della distanza esatta di un pannello laterale. La parte sinistra del ponte è contrassegnata in bianco e la parte destra in rosso. Questa marcatura è importante per il calcolo dei momenti. Il ponte ora pare un po' pericolante. Comunque verifichiamo il momento su entrambi i lati. Il momento sul lato sinistro è molto più alto di quello sul lato destro. Il ponte è stabile.
Montiamo altri pezzi del ponte e spingiamolo nuovamente in avanti. Anche questa posizione è stabile.
In realtà queste strutture del ponte Bailey non sono semplici ringhiere, sono i pannelli laterali che conferiscono un'incredibile resistenza al ponte. Per esempio, se disponi solo alcuni pezzi di metallo in questo modo, non hanno molta resistenza. Ora disponi gli stessi pezzi metallici sotto forma di una trave reticolare. Questo fornisce un'enorme resistenza. Metti due di queste travi reticolari e collegale utilizzando queste barre. Questo è il ponte Bailey di base. Si può vedere chiaramente come questa struttura reticolare sia in grado di sopportare un enorme carico. Il carico è inizialmente sostenuto dal piano viabile che viene poi trasferito alle robuste travi reticolari.
La teoria è semplice, ma come può l'esercito montare un ponte così grande senza attraversare il fiume? L'erezione di questo ponte è un brillante esempio di bilanciamento dei pesi. Benvenuti nell'ingegneria geniale di Sir Donald Bailey.
Il primo passo nell'assemblaggio del ponte Bailey è l'installazione di questi rulli. Uno dei rulli è piuttosto speciale, il rullo basculante. Questi rulli sono inclinabili. Questo pannello laterale dall'aspetto semplice è la parte geniale del ponte Bailey. La struttura è robusta ma leggera. Cinque o sei uomini possono facilmente sollevarla. Ora posizioniamo due pannelli laterali sopra i rulli.
Successivamente inseriscono una pesante trave a "L" chiamata trave trasversale (transom) tra i pannelli laterali. Questo elemento trasversale rende la connessione del Transom molto solida. Un'unità del ponte Bailey è pronta. Poi si aggiunge il successivo set di pannelli laterali. Osserva le porzioni maschio-femmina dei pannelli laterali. Si incastrano perfettamente e vengono bloccate con appositi perni. Si noti che le controventature diagonali vengono applicate prima della trave trasversale. Le controventature irrigidiscono la forma del ponte.
Il collegamento del pannello successivo è cruciale, questo è connesso dopo aver aggiunto una prolunga e infine il nuovo pannello si unisce al precedente con un angolo. Vedremo presto perché questo angolo è necessario. Basta aggiungere un'altra coppia di pannelli laterali e il peso è ora distribuito in maniera uguale in entrambe le sezioni. Cosa accadrà se alcuni soldati spingono la struttura in avanti? Esatto, il ponte si inclinerà facilmente e si appoggerà simmetricamente tra due rulli.
Colleghiamo un altro pannello laterale. Ora il peso è maggiore sul lato sinistro. Il ponte si inclina ulteriormente e infine si appoggia sull'altro lato, quello sinistro.
Ora arriva la parte più cruciale, la gestione dei pesi del ponte Bailey. Questo è il rullo principale del ponte Bailey. Se l'equilibrio dei pesi va storto, il ponte si rovescerà come mostrato. Si noti dov'è il punto di rotazione durante il ribaltamento, è sul rullo principale.
Quindi per un lancio riuscito del ponte Bailey, il momento torcente sul lato sinistro deve essere maggiore di quello sul lato destro. Altrimenti il lancio finirà in tragedia, ma nella fase finale dell'erezione il momento sul lato destro deve diventare più elevato. Se avete dimenticato cosa sia il momento torcente, potete ricordarlo con un semplice esempio dell'infanzia. A volte il momento è maggiore anche sul lato con minor peso. Vediamo come questa operazione ingegnosa viene realizzata.
I soldati possono ora spingere e muovere questa parte del ponte. Il momento sul lato destro è ovviamente minore di quello sul lato sinistro. La struttura è stabile.
Ora comincia il montaggio della parte principale del ponte. I soldati vogliono far passare anche veicoli pesanti su questo ponte. Per sopportare un simile carico. Le travi reticolari del ponte Bailey devono essere molto robuste. Viene utilizzata una disposizione a tripla trave reticolare e a due livelli per la parte principale del ponte. Esistono anche configurazioni a trave doppia o singola con diverse opzioni di altezza. Il peso di un'unità a trave singola è di circa 1300 kg, mentre quello di un'unità a tripla trave è di circa 4.200 kg.
Supponiamo che i soldati abbiano spinto il ponte in avanti della distanza esatta di un pannello laterale. La parte sinistra del ponte è contrassegnata in bianco e la parte destra in rosso. Questa marcatura è importante per il calcolo dei momenti. Il ponte ora pare un po' pericolante. Comunque verifichiamo il momento su entrambi i lati. Il momento sul lato sinistro è molto più alto di quello sul lato destro. Il ponte è stabile.
Montiamo altri pezzi del ponte e spingiamolo nuovamente in avanti. Anche questa posizione è stabile.
Questa volta i soldati devono assemblare altre due sezioni prima di spingere ulteriormente il ponte. Il ponte sporge troppo nel vuoto e sembra che stia per cadere nel fiume. Facciamo un'analisi dei momenti per chiarire i dubbi. Sorprendentemente anche questa posizione è stabile. La matematica precisa di Sir Donald Bailey ha salvato il ponte.
Aggiungiamo un'altra sezione e spingiamo il ponte in avanti. Ora i momenti sui due lati sono quasi uguali. Tuttavia quello a sinistra è ancora maggiore.
Ancora due pezzi e una spinta di una lunghezza unitaria. Il momento è ancora maggiore sul lato sinistro e il ponte è nuovamente stabile.
Ora dovrebbe essere chiaro il motivo per cui abbiamo fatto la parte frontale inclinata verso l'alto. Attualmente il ponte è sostenuto solo da un'estremità. A causa del suo stesso peso, la struttura si flette molto. Se non ci fosse stata questa curvatura verso l'alto, l'estremità libera del ponte sarebbe finita sotto il livello dell'altra sponda. Donald Bailey è un genio, non è vero?
Comunque a questo punto basta aggiungere un'altra sezione e spingere il ponte esattamente di una lunghezza unitaria. Qui ovviamente il momento prodotto dal lato sinistro rimane lo stesso, ma quello del lato destro aumenta. Per la prima volta il momento destro supera quello sinistro. Questo farà sì che l'estremità libera del ponte cada automaticamente a terra. È un grande momento per i soldati. La parte più impegnativa del progetto è conclusa. Riguardiamo questo momento cruciale al rallentatore. Sir Donald Bailey ha giocato in maniera geniale con i calcoli di bilanciamento dei pesi.
Ora alcuni soldati possono attraversare il ponte e sollevare l'altra estremità con un martinetto idraulico. Anche su questo lato viene installato un cuscinetto a rulli. I soldati danno ora una lunga spinta fino a coprire l'intero fiume con il ponte Bailey a tripla trave.
È tempo di rimuovere la parte di supporto con trave singola. Il ponte è quasi pronto. Occorre solo aggiungere un supporto terminale e successivamente un cuscinetto alla fine del ponte. Ora è possibile rimuovere i rulli. Un ponte robusto e durevole è pronto per l'uso militare.
Quando il ponte sopporta un carico pesante si flette leggermente. Questi cuscinetti fanno sì che questa piccola deformazione sia consentita. Se non ci fossero stati, il ponte avrebbe subito eccessive tensioni interne.
Ecco un esperimento interessante per verificare la resistenza dei ponti Bailey. Iniziamo con un ponte normale. Questo semplice ponte non riesce nemmeno a sopportare un peso di 25 kg, si flette troppo. Qui, all'estremità dello stesso piano viabile, ho applicato travi reticolari in miniatura del tipo Bailey costruite con stecchi da gelato. Guarda come il nuovo ponte sostiene il peso. Il ponte non si flette affatto con lo stesso carico di 25 kg. Questa è la magia dei ponti Bailey.
Oggi i ponti Bailey sono costruiti soprattutto per usi civili. Quando si verificano calamità naturali, spesso rappresentano l'unico modo per ristabilire il collegamento con l'altra sponda del fiume. Anche se vengono costruiti con finalità temporanee, alla fine diventano ponti permanenti.
Tutte queste spiegazioni portano naturalmente a una domanda: qual è il ponte Bailey più lungo del mondo? Il record spetta al ponte Bailey di Hobart che attraversa il fiume Derwent a Dowsings Point. Il ponte aveva un'impressionante lunghezza di 788 m e due corsie. Fu costruito come soluzione temporanea quando la nave Cargo SS Lake Illawarra entrò in collisione con il Tasman Bridge a Hobart, facendo crollare due pile e 127 m del piano viabile. Il nuovo ponte Bailey servì come unico collegamento stradale tra la sponda orientale e quella occidentale di Hobart per quasi 2 anni, fino a quando il Tasman Bridge non fu ricostruito e riaperto l'8 ottobre 1977.
Naturalmente un ponte di tale lunghezza necessitava di supporto da pile intermedie per sopportare il peso dei veicoli pesanti. Per comprendere l'ingegneria geniale di questo ponte, abbiamo utilizzato semplici stecchi da gelato per costruire un Bailey in miniatura. Questo ponte riesce persino a reggere il mio peso, ma basta tagliare una delle sue ringhiere. E il ponte si flette e infine crolla.
Alcuni ponti Bailey originari della seconda guerra mondiale sono ancora oggi in uso regolare a testimonianza della loro robustezza e durabilità. Uno di questi prototipi nel Dorset, Regno Unito continua a funzionare come ponte.
Aggiungiamo un'altra sezione e spingiamo il ponte in avanti. Ora i momenti sui due lati sono quasi uguali. Tuttavia quello a sinistra è ancora maggiore.
Ancora due pezzi e una spinta di una lunghezza unitaria. Il momento è ancora maggiore sul lato sinistro e il ponte è nuovamente stabile.
Ora dovrebbe essere chiaro il motivo per cui abbiamo fatto la parte frontale inclinata verso l'alto. Attualmente il ponte è sostenuto solo da un'estremità. A causa del suo stesso peso, la struttura si flette molto. Se non ci fosse stata questa curvatura verso l'alto, l'estremità libera del ponte sarebbe finita sotto il livello dell'altra sponda. Donald Bailey è un genio, non è vero?
Comunque a questo punto basta aggiungere un'altra sezione e spingere il ponte esattamente di una lunghezza unitaria. Qui ovviamente il momento prodotto dal lato sinistro rimane lo stesso, ma quello del lato destro aumenta. Per la prima volta il momento destro supera quello sinistro. Questo farà sì che l'estremità libera del ponte cada automaticamente a terra. È un grande momento per i soldati. La parte più impegnativa del progetto è conclusa. Riguardiamo questo momento cruciale al rallentatore. Sir Donald Bailey ha giocato in maniera geniale con i calcoli di bilanciamento dei pesi.
Ora alcuni soldati possono attraversare il ponte e sollevare l'altra estremità con un martinetto idraulico. Anche su questo lato viene installato un cuscinetto a rulli. I soldati danno ora una lunga spinta fino a coprire l'intero fiume con il ponte Bailey a tripla trave.
È tempo di rimuovere la parte di supporto con trave singola. Il ponte è quasi pronto. Occorre solo aggiungere un supporto terminale e successivamente un cuscinetto alla fine del ponte. Ora è possibile rimuovere i rulli. Un ponte robusto e durevole è pronto per l'uso militare.
Quando il ponte sopporta un carico pesante si flette leggermente. Questi cuscinetti fanno sì che questa piccola deformazione sia consentita. Se non ci fossero stati, il ponte avrebbe subito eccessive tensioni interne.
Ecco un esperimento interessante per verificare la resistenza dei ponti Bailey. Iniziamo con un ponte normale. Questo semplice ponte non riesce nemmeno a sopportare un peso di 25 kg, si flette troppo. Qui, all'estremità dello stesso piano viabile, ho applicato travi reticolari in miniatura del tipo Bailey costruite con stecchi da gelato. Guarda come il nuovo ponte sostiene il peso. Il ponte non si flette affatto con lo stesso carico di 25 kg. Questa è la magia dei ponti Bailey.
Oggi i ponti Bailey sono costruiti soprattutto per usi civili. Quando si verificano calamità naturali, spesso rappresentano l'unico modo per ristabilire il collegamento con l'altra sponda del fiume. Anche se vengono costruiti con finalità temporanee, alla fine diventano ponti permanenti.
Tutte queste spiegazioni portano naturalmente a una domanda: qual è il ponte Bailey più lungo del mondo? Il record spetta al ponte Bailey di Hobart che attraversa il fiume Derwent a Dowsings Point. Il ponte aveva un'impressionante lunghezza di 788 m e due corsie. Fu costruito come soluzione temporanea quando la nave Cargo SS Lake Illawarra entrò in collisione con il Tasman Bridge a Hobart, facendo crollare due pile e 127 m del piano viabile. Il nuovo ponte Bailey servì come unico collegamento stradale tra la sponda orientale e quella occidentale di Hobart per quasi 2 anni, fino a quando il Tasman Bridge non fu ricostruito e riaperto l'8 ottobre 1977.
Naturalmente un ponte di tale lunghezza necessitava di supporto da pile intermedie per sopportare il peso dei veicoli pesanti. Per comprendere l'ingegneria geniale di questo ponte, abbiamo utilizzato semplici stecchi da gelato per costruire un Bailey in miniatura. Questo ponte riesce persino a reggere il mio peso, ma basta tagliare una delle sue ringhiere. E il ponte si flette e infine crolla.
Alcuni ponti Bailey originari della seconda guerra mondiale sono ancora oggi in uso regolare a testimonianza della loro robustezza e durabilità. Uno di questi prototipi nel Dorset, Regno Unito continua a funzionare come ponte.