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1 Tipi di Ponte Introduzione Sono sicura che molti di voi se non tutti sono stati almeno una volta nella vita, su un ponte. Potrebbe essere stato il ponte di Sydney in Australia, il Tower Bridge a Londra, il ponte di Rio-Antirion in Grecia o anche un semplice ponte autostradale. Questi sono tutti grandi esempi di ponte e probabilmente li avete visti in televisione se non da vicino. Non vi affascina l'idea che vi siano tutte queste misure e tipi diversi di ponte? Un ponte autostradale è solo una semplice strada sulla cima di alcuni piloni, mentre il Golden Gate è una combinazione di cavi in acciaio, torri e piloni. Vi sono molti diversi tipi di ponti, ciascuno con le proprie caratteristiche uniche. Fate il prossimo esperimento con la mia amica Jennifer e studiate i diversi tipi di ponte! Esperimento 4: Ponte ad arco e a capriata Procedura: 1. Per questo esperimento usate il semplice modello di un ponte costruito nell'esperimento Provate a spingere in basso il fondo del ponte. Che cosa osservate? Pensate che il ponte sia abbastanza forte? 3. Dovreste aver notato che il fondo del ponte è molto debole se piegato. Potete pensare a un modo per rafforzarlo? Mettete alla prova la vostra idea e commentate se è efficace. Un vero ponte ad arco in Croazia Scoprite... Che cos'è un ponte ad arco e cos'è un ponte a capriata. e ponti 5. Ora il fondo del ponte è poco resistente se piegato. Ma i pilastri del ponte si muovono verso l'esterno se mettete del peso sul ponte. Riuscite a immaginare un modo per fermare ciò? Usate diversi metodi e commentate il successo o meno nell'area delle Osservazioni. 6. Completate il passaggio finale della costruzione del vostro ponte ad arco. Il metodo usato per contrastare il moto esterno del ponte è lo stesso che avete usato voi. Trovate un modo per supportare il ponte da sopra! Modello Engino di ponte ad arco 7. Togliete l'arco e le travi centrali che connettono i due piloni per lasciare solo i piloni e il fondo del ponte. Ora dovete pensare a un modo diverso per sostenere il peso sul fondo senza usare un arco. Riuscite a pensarne qualcuno? La figura alla vostra sinistra vi aiuta ad iniziare, costruendo un secondo pavimento sul fondo. Come potete connettere i due pavimenti per ottenere maggiore rigidità? Ricordate cosa avete imparato nell'esperimento 1. Potete trovare istruzioni per completare questo ponte alle ine 9-13 del manuale di istruzioni per costruire. 8. Mettete il sacchetto di sabbia sul fondo del ponte. Che cosa osservate? E' stabile come prima? 9. Guardate la figura del ponte finito, qui sotto. E' lo stesso ponte che avete costruito voi? 4. Ora seguite le istruzioni a. 5-8 del manuale delle istruzioni per costruire: Strutture e Ponti e costruite un ponte ad arco. Il fondo del ponte ora dovrebbe essere più resistente se piegato. Ora mettete un po' di peso in cima al ponte. Che cosa osservate? In quale direzione si muovono i pilastri del ponte? Un vero ponte a capriata Materiale Necessario: 1. Pezzi Engino. 2. Manuale di istruzioni Engino per costruire: STRUTTURE E PONTI. Il modello Engino di ponte a capriata! 17 18

2 Osservazioni 1) Disegnate e contrassegnate le forze in ciascuna parte del ponte sulla prossima figura. Usate frecce per indicare la direzione di ciascuna forza, per la compressione e per la tensione. e ponti Area della conoscenza Tipi di Ponti Vi sono ponti di ogni forma e dimensione. Dal grande e complesso al più semplice tipo di ponte, fanno tutti parte delle nostre vite in molti modi. Qualsiasi struttura che sia progettata per fornire un passaggio sopra a un qualunque tipo di ostacolo (fiumi, canyon, perfino mari) può essere chiamata ponte. Con essi è più facile attraversare lunghe distanze così come superare ostacoli sul percorso. Essi sono stati creati perfino nelle civiltà antiche e sono probabilmente le prime mai costruite dall'uomo. Fin da quei tempi, i ponti hanno percorso molta strada per essere molto diversi sotto tutti gli aspetti. Ve ne sono molti tipi, ciascuno con le proprie caratteristiche e vantaggi. 2) L'arco dove trasferisce il peso del ponte e il suo carico? Perché? 3) Le parti superiore ed inferiore dell'arco sono sottoposte a diversi tipi di forza rispetto alla parte inferiore del ponte. Identificate le due forze e poi identificate la forza che agisce sull'intero arco. 4) Quale metodo avete usato per neutralizzare il moto verso l'esterno dei pilastri? Nei ponti veri è a volte difficile usare questo metodo. Invece, i ponti reali hanno enormi pesi a ciascuna delle loro estremità, che spingono i pilastri verso l'interno, oppure sono ancorati a terra in modo da non muoversi. Questo metodo è diverso da quello che abbiamo usato noi? (Suggerimento: Considerate la direzione delle forze nei 2 casi). I cavalcavia sono per lo più semplici ponti a trave, con pilastri multipli. Un Ponte a Trave è il tipo più semplice di ponte. Consiste in un certo numero di supporti verticali (piloni o pilastri), che sorreggono una trave (il fondo del ponte). Il peso del ponte così come qualsiasi carico, è interamente supportato dai pilastri. Pertanto è importante che essi siano costruiti con materiali resistenti, che possano affrontare enormi forze di compressione. Naturalmente, dai vostri precedenti esperimenti con i ponti sapete che il fondo di un ponte è suscettibile di piegamento; perciò la sua ampiezza (la distanza tra due successivi pilastri) ha un limite su quanto può essere lungo. Un modo per diminuire la piegamento è aumentare lo spessore del fondo del ponte. Tuttavia c'è anche un limite di quanto può essere spesso un ponte, poiché tanto più il ponte è spesso, tanto più è pesante e costoso. Per queste ragioni i ponti a trave possono essere usati solo per ricoprire distanze relativamente brevi (circa 100 metri), come fiumi stretti e canyon. 5) Di nuovo, disegnate e contrassegnate le forze sul diagramma sottostante per questo ponte, come avete fatto nell'esercizio 1. Scrivete 2 somiglianze e due differenze tra il ponte ad arco e questo ponte. Un ponte a capriata è simile a un ponte a trave ma con una importante differenza: il fondo del ponte è sorretto dall'alto o dal basso da elementi triangolari o rettangolari. In questo modo il fondo non si piega perché abbiamo già visto che gli elementi di forma triangolare offrono una grande stabilità. Ancora, il peso del ponte e qualunque carico sono supportati dai pilastri ma ora gli elementi di forma triangolare sono in tensione e in compressione e invece di piegarsi offrono rigidità al ponte e al fondo. I materiali usati per questo tipo di ponte sono di solito il legno e l'acciaio. Il grande vantaggio di questo ponte è che fornisce un modo efficace per evitare che il ponte si pieghi senza usare molti materiali, quindi mantenendo relativamente leggera ed economica l'intera struttura. Un ponte a capriata supportato da capriate 19 Un ponte ad arco è il tipo di ponte costruito con un arco che supporta il peso del ponte. Il ponte può avere uno o più archi in cui ogni arco può essere costruito o sotto il fondo o sopra il fondo o perfino col fondo che lo attraversa. I ponti ad arco sono molto stabili una volta che sono completati e possono portare molto peso, nonostante siano abbastanza pesanti e non possano ricoprire grandi distanze. I ponti ad arco dato che possono essere costruiti in pietra, erano i ponti più comuni nei tempi antichi. Un ponte ad arco in pietra 20

3 e ponti Un arco consiste in blocchi a forma di cuneo (solitamente pietre o mattoncini) messi l'uno vicino all'altro per formare un arco. Il blocco superiore dell'arco è detta pietra chiave e supporta il peso dell'intero ponte. E' il pezzo più importante dell'arco e senza di esso l'arco non è stabile. Il carico sul ponte è trasferito alla base dell'arco, al fondo e al retro, il che crea 3 forze sull'arco: compressione in cima al ponte, tensione alla base (nonostante la tensione su un ponte ad arco sia minima) e una forza di taglio alle due estremità del ponte, causandone la rottura. Per controbilanciare ciò, devono essere posizionati degli enormi ostacoli a ciascuna estremità per esercitare una forza opposta al taglio, così che l'arco non si apra. Questi ostacoli si chiamano spalle e sono importanti quanto l'arco stesso poiché essi evitano che l'arco crolli e forniscono la sua stessa stabilità. Grandi esempi di ponti ad arco sono il Sydney Bridge in Australia e il Ponte Vecchio a Firenze. Introduzione Nell'esperimento precedente abbiamo imparato i 4 tipi semplici di ponte. Ma sono sicura che siate convinti di non aver affrontato tutti i famosi ponti che probabilmente ricorderete di aver visto in televisione, come il Golden Gate o il Rio-Antirion o il Sydney Bridge in Australia. Ciò perché questi tipi di ponte appartengono a una diversa categoria. Seguite la mia amica Jennifer e fate il prossimo esperimento per scoprire come questa categoria di ponti sia ideale per lunghe distanze. 21 Il Forth Rail Bridge di Edinburgo, Scozia, è una combinazione ponte a mensola e ponte a capriata Un Ponte a Mensola è un tipo di ponte a trave in cui la trave è supportata solo in un punto. Comunemente è da qualche parte nel centro così che forze opposte bilancino la trave. Vi è anche un'ampiezza centrale (non supportata da un pilastro) che connette le mensole. Perché questa struttura sia stabile di solito vi è un contrappeso all'estremità di ciascun pilastro così che le mensole fungano da bilancia. Uno dei più famosi ponti a mensola è il Forth Rail Bridge in Scozia, costruito nel Questo ponte è una combinazione di ponte a mensola e ponte a capriata poiché il fondo è supportato anche grazie a delle capriate. Sfida Costruttiva Nell'area della conoscenza abbiamo citato che un ponte a capriata ha i propri elementi a forma di triangolo sia sopra che sotto il fondo. Avete già costruito un ponte con la capriata al di sopra di esso. Potete farlo con la capriata al di sotto? Modificate il ponte che avete costruito in modo che la capriata ora supporti il ponte da sotto. E' stabile come era prima? Potete verificare se lo avete costruito correttamente alle ine del manuale delle istruzioni di costruzione e se è corretto guadagnerete 4 punti! Verifica delle conoscenze: verificate cosa avete imparato. Che cos'è un ponte? Quali sono i 4 tipi di ponte incontrati fin'ora? Quali sono gli elementi di un ponte ad arco? Esempi reali per ogni ponte. Una serie di pietre chiave Lo Sapevate? Il più antico ponte ad arco del mondo è l'arkadiko ad Arkadiko, Grecia. Fu costruito attorno al a.c. dai Micenei per essere usato come strada per i carri. Ciò che è affascinante è che il ponte viene usato ancora oggi dalla gente del posto! Ha un'ampiezza di solo 1 metro, che è molto distante dal record del ponte ad arco più lungo, il Chaotianmen in Cina. Questo ponte ha una lunghezza totale di 1.7 km, con un'ampiezza di 552 metri!! Discover... Un vero ponte sorretto da cavi Scoprite... I due tipi di ponte a cavi. Il Golden Gate è un grande esempio di vero ponte sospeso Materiali Necessari: 1. Pezzi Engino. 2. Manuale di istruzioni di costruzione Engino: STRUTTURE E PONTI. Esperimento 5: Ponte sorretto da cavi e ponte sospeso Procedura: 1. Seguite attentamente le istruzioni a del manuale di istruzioni di costruzione: Strutture di Engino per costruire il vostro modello di ponte sorretto da cavi. 2. Notate i 4 piccoli pezzi blu su cui tendiamo la barra. Qual è il loro scopo? Spostateli nel primo foro sulla barra e mettete del peso sul fondo. Che cosa osservate? [1] 3. Ora spostate I pezzi blu fino a quando ogni stringa è il più tesa possibile e di nuovo mettete del peso sul fondo del ponte. Che cosa osservate ora? In quale caso il fondo è più resistente? 4. Usate la figura nell'area delle Osservazioni per disegnare e contrassegnare le forze agenti sulla struttura. 5. Smontate il vostro ponte sorretto da cavi e seguite attentamente le istruzioni a del manuale delle istruzioni di costruzione: Strutture e Ponti di Engino per costruire un modello di ponte sospeso. 6. Quando mettete del peso sul fondo, le torri si muovono? Se sì, in quale direzione? 7. Ancora, usate la figura nell'area delle Osservazioni per disegnare e contrassegnare le forze agenti sulla struttura Modello Engino di ponte fissato a cavi 22

4 e ponti Osservazioni 1) Usate le due figure sotto per disegnare e contrassegnare le forze che agiscono su ciascun ponte. Poi usate lo spazio sotto per commentare qualunque differenza e analogia tra i due ponti. 2) In quale caso il fondo è più stabile: quando I cavi sono completamente tesi o no? Perché? Area della Conoscenza Nella sezione precedente abbiamo presentato i ponti a trave, a capriata, a mensola, e ad arco. Vi sono altri due tipi di ponte che utilizzano cavi in acciaio per supportare il loro peso e per questa ragione sono chiamati ponti a cavi. I cavi in acciaio sono molto resistenti a forze di tensione. Un ponte fissato a cavi è un tipo di ponte a cavi. In questa tipologia, il fondo è connesso direttamente alla torre tramite i cavi. Vi sono due tipi di modelli, indicati nella figura qui sotto, a seconda del punto in cui i cavi sono fissati alla torre. C'è la versione ad arpa, in cui i cavi sono quasi paralleli tra loro perché ciascun cavo è connesso a un diverso punto sulla torre e al fondo. Nel modello a ventaglio i cavi sono tutti connessi alla sommità del ponte oppure passano attraverso la sommità per connettersi al fondo dall'altro lato della torre. I cavi sono costantemente in tensione e supportano il peso del fondo e di qualunque carico vi sia sopra, e come risultato il fondo dei ponti fissati a cavi non è completamente diritto a causa di queste forze di tensione. Il vantaggio di questo tipo di ponte è che può ricoprire lunghezze maggiori di qualunque altro tipo di ponte che abbiamo visto fin'ora, ma meno del ponte sospeso che esamineremo tra poco. Un noto esempio di ponte fissato a cavi è il Rio-Antirion in Grecia, che connette il Golfo di Corinto. Un ponte fissato a cavi negli USA 3) Nel nostro modello Engino, quando mettete del peso sul fondo le due torri si muovono verso l'interno. Cosa possiamo costruire per controbilanciare questo effetto su entrambi i ponti? 23 4) Scrivete i vantaggi e gli svantaggi per ciascun ponte. Se avessimo delle funi in questa direzione per impedire che i pilastri tirino verso l'interno, le chiameremmo ancore fondo Potete connettere i pilastri con dei tiranti per impedire che si spostino. Cavi principali Modello Engino di ponte sospeso staffe Modello ad arpa Il Golden Gate Bridge a San Francisco, l'esempio più famoso di ponte sospeso Modello a ventaglio Il ponte sospeso è un altro tipo di ponte a cavi ma con una diversa configurazione rispetto al ponte fissato a cavi. Qui vi sono due cavi principali che connettono le due torri e cavi minori (chiamati staffe) che connettono verticalmente quei cavi principali al fondo. Di nuovo, tutti i cavi sono in tensione, con i cavi di sospensione che trasferisono alla torre il peso del fondo e il traffico sopra di esso. In questo caso, il fondo del ponte può flettersi un po' a causa della tensione delle staffe. I ponti sospesi inoltre hanno bisogno di ancore, per supportare le torri in modo che esse non crollino all'interno per le forze di tensione dei cavi principali. Queste ancore sono solitamente i cavi principali, che scorrono oltre le torri fin nel terreno. I ponti sospesi presentano molti vantaggi rispetto ad altri tipi di ponte: richiedono meno materiali, pertanto sono più economici e possono ricoprire lunghezze maggiori di qualunque altro ponte. Inoltre sono meno rigidi della maggior parte dei ponti e quindi possono resistere meglio a forti terremoti. Tuttavia, a causa della mancanza di rigidità essi sono più suscettibili ai carichi ambientali (in particolare al vento), quindi devono essere specificamente progettati per resistervi. Il più famoso esempio di ponte sospeso è il Golden Gate di San Francisco, USA, che fu anche dichiarato una delle Meraviglie del Mondo Moderno. 24

5 TM Esistono anche molti ponti che sono delle combinazioni di tipologie diverse. Il più affascinante esempio è il ponte di Sydney, che è una combinazione di ponte ad arco, a capriata e sospeso. Inoltre alcuni ponti possono muovere il loro fondo per permettere il passaggio di navi, come il London Bridge. Questi sono tipi speciali di ponte chiamati ponti basculanti, dalla parola francese che significa bilancia. Un celebrato esempio di questo tipo di ponte è il Tower Bridge di Londra. e ponti Momento del Grande Quiz Spero vi sia piaciuto questo libretto e che abbiate fatto un piacevole viaggio nel meraviglioso mondo delle! Prima di salutarci controlliamo che cosa avete imparato con tutti questi esperimenti ed informazioni. Fate del vostro meglio per risolvere gli esercizi seguenti, scrivendo le vostre risposte negli spazi forniti. Potete trovare le soluzioni alla fine del libro. Per ogni risposta corretta guadagnate i punti menzionati nelle parentesi di fianco all'esercizio. Sommate tutti i vostri punti (compresi quelli dei quiz precedente e delle sfide costruttive) e capirete che posizione avete nella graduatoria del settore di Scienza Meccanica delle Strutture. Questo è a. 33! Esercizio 1 Scrivete il tipo corretto di struttura per ognuna delle tre immagini, scegliendo tra guscio / telaio per i primi due e tra costruzione/ non costruzione per l'ultimo. (3 punti) Il ponte di Sydney in Australia, una combinazione di ponte ad arco, a capriata e a sospensione. Il ponte di Rio-Antirion in Grecia, il secondo ponte fissato a cavi più lungo al mondo Momento del Quiz 3 Usate le parole nel riquadro grigio per completare la frase. (3 punti) staffe, ventaglio, fondo, principali, a cavo, arpa I ponti fissati a cavi e i ponti sospesi sono entrambi tipi di ponti.... Ci sono due tipi di ponti fissati a cavi, il modello ad e il modello a, a seconda del punto in cui i cavi sono connessi. Nei ponti sospesi vi sono i cavi che sono connessi alle torri, e le.. che connettono i cavi principali al. Verifica delle conoscenze: verificate cosa avete imparato. Quali sono i due tipi di ponte a cavo? Quali sono i 2 modelli di ponte fissato a cavi? Quali sono gli elementi di un ponte sospeso? Esempi reali per ciascun ponte 25 Il London Bridge, nel Regno Unito Lo Sapevate? Il Rio-Antirion è un ponte fissato a cavi, uno dei più lunghi del mondo. E' costruito per collegare la città di Rio a quella di Antirio, sulle rive opposte del Golfo di Corinto. La sua costruzione è una meraviglia di ingegneria, e ha risolto il problema di transito tra Peloponneso e Grecia Continentale. Il ponte ha caratteristiche ingegneristiche uniche, richieste dalle speciali condizioni dell'area. I pilastri del ponte non sono sotterrati nel fondale del mare ma sono adagiati in un letto di ghiaia che consente alcuni movimenti. Vi sono molte ragioni per questo: prima cosa, la profondità del mare: vi sono 65 metri, il che è abbastanza per creare problemi alle fondamenta delle torri. Inoltre l'area è suscettibile di terremoti e movimenti tettonici. Oltre a ciò, il Golfo di Corinto aumenta la sua larghezza di circa 30mm l'anno, pertanto il ponte non deve essere un modello estremamente rigido, o crollerebbe! Esercizio 2 Disegnate e identificate le forze in questa figura. Quale parte di questo arco è la pietra chiave? (5 points) 26

6 e ponti Esercizio 3 Esercizio 6 Nella figura seguente identificate i carichi che agiscono sul ponte e scrivete chi o che cosa li sta esercitando. Che tipo di ponte è questo? (4 punti) Connettete ciascuna immagine di ponte al tipo corretto. (3 punti) Esercizio 4 Ponte sospeso Ponte a capriata Ponte fissato a cavi Usando le parole nella casella grigia, completate le frasi sotto. (10 punti) fondo, fissato a cavi, arco, pilastri, sospeso, ampiezza, trave, basculanti, mensola, capriata La più semplice tipologia di ponte è il ponte. Consiste in due torri verticali o., che supportano il. La lunghezza che intercorre tra due pilastri è chiamata l'.. del ponte. Un ponte a trave con elementi triangolari a supporto del peso è detto ponte a e un ponte con elementi circolari è detto ponte ad. Quando il fondo viene sostenuto nel proprio centro, non alle proprie estremità, il ponte è chiamato. Vi sono due tipi di ponte a cavi, il ponte e il ponte. Infine alcuni ponti possono aprirsi o muovere il proprio fondo perpermettere alle navi di attraversare il fiume. Questi ponti sono detti ponti... Esercizio 5 Scrivete un vantaggio e uno svantaggio per ciascun tipo di ponte che abbiamo esaminato (10 punti) Commenti e Soluzioni Esperimento 1 [1] ina 4: i piedi dell'arco si muovono verso l'esterno. Potete controbilanciare ciò stoppando il piede, utilizzando le vostre mani come ostacoli. Osservazioni ( 5) 1. Gli angoli sono più forti. 2. Il triangolo trasferisce la forza ai propri angoli, che sono più forti e quindi l'intera struttura è più forte. 3. Il modo migliore per rendere più forte e più stabile il quadrato è aggiungere due diagonali in modo da creare 4 triangoli dentro al quadrato. 4. Le gambe dell'arco si muovono verso l'esterno. Per fermare ciò dovete o premere l'arco verso l'interno o applicarvi dei pesi così che le gambe non abbiano modo di muoversi. Momento Quiz 1 ( 5) Triangolo: Tetto della casa Quadrato: Tavolo, Finestra, Arco a telaio: Ponti, Duomo Esperimento 2 Procedure: [1] step 1 e 8: the piece of paper doesn t hold its shape but bends, while the pencil does [2] step 2 e 8: when the paper is pulled apart its shape doesn t change but when you push it crumbles 27 28

7 e ponti Forte Osservazioni ( 9) 1. Completate la tabella seguente secondo le vostre osservazioni. Scrivete debole, forte o molto forte per ciascun materiale o forma. 2. Nel passaggio 3 dell'esperimento le forme della carta sono tutte sotto compressione mentre nel passaggio 5 la forza che agisce su di esse è di tipo piegante. 3. Il materiale elastico può cambiare la propria forma se sottoposto ad una forza e ritornare alla sua forma originaria quando la forza non viene più applicata. La configurazione più elastica della carta si ha quando essa è piatta, cioè nella sua forma originaria. Completate la conclusione con le parole inserite nella casella grigia. ( 12) La forza è il motivo per cui un corpo accelera. Ha direzione e forza, perciò è un vettore. La compressione è la forza che stringe un corpo. Un materiale forte sotto compressione è il cemento. La tensione è la forza che strappa un corpo. Un materiale forte sotto tensione è l'acciaio. La combinazione delle due forze è chiamata piegatura. Sfida Costruttiva 1 ( 12) Una soluzione, come dimostrato in questa figura, è aggiungere dei pilastri al vostro ponte al centro del fondo. In questo modo c'è meno piegatura perché la parte di fondo non supportato è minore. Se anche voi lo pensate, guadagnate 2.5 punti! Ma non preoccupatevi, anche se non costruite questo, guadagnerete comunque dei punti, se la vostra idea sarà buona! Esperimento 3 / Osservazioni ( 14) 1. Sul fondo. 2. Il suo punto centrale. 3. Poichè il peso della vostra mano è distribuito sull'intero fondo mentre il peso del sacchettoc concentrato solo su un punto del fondo, il centro. Quando il sacchetto è alle estremità il suo peso è interamente supportato dalla base del ponte,che è abbastanza forte da supportarlo. 4. Quando il sacchetto cade sul ponte, la forza che viene esercitata su di esso non è solo il peso del sacchetto ma anche una forza di impatto dovuta al movimento del sacchetto che può essere abbastanza grande da fare crollare il ponte. Questo è ciò che chiamiamo carica d'urto. Momento Quiz 2 ( 14) Forza Carta Carta piegata Tubo di carta Legno 1. Compressione (premere) Debole Debole Forte Molto forte 2. Tensione (tirare) Forte Forte Forte Molto forte 3. Torsione (girare) Debole Debole Forte Molto forte 4. Piegare Debole Debole Debole Molto forte 5. Strappare (tirare) Debole Forte Forte Molto forte Elastico Si Si Si No Esperimento 4 / Osservazioni ( 19) 2. L'arco trasferisce l'intero carico del ponte ai suoi pilastri perchè essi sono più forti del fondo, pertanto meno suscettibili a crolli. 3. La parte superiore dell'arco è in compressione e la parte inferiore è in tensione. L'intero arco è sottoposto a strappo, poiché la sua gamba si muove in direzione opposta. 4. Nel nostro esperimento abbiamo usato una lunga linea di barre Engino per connettere i due pilastri. Queste barre sono in tensione, pertanto come reazione i due pilastri si comprimono. Questa è la stessa cosa che accade nei ponti reali, con la sola differenza che ora le forze compressive sono fornite dagli ostacoli pesanti su ciascun lato del ponte. Esperimento 5 / Osservazioni ( 23) [1] ina 22: I pezzi blu possono essere mossi su o giù in modo che le corde siano sempre tese. 1. Entrambi i ponti usano i cavi come modo per supportare il fondo e trasferire il peso alle torri, quindi in modo diverso. Nei ponti sorretti da cavi i cavi sono direttamente attaccati alle torri, mentre nei ponti sospesi i cavi o sono attaccati ai cavi principali che sono essi stessi attaccati alle torri. Inoltre entrambi i ponti possono avere un fondo leggermente piegato nonostante il ponte sospeso possa avere anche un fondo piano. Infine, le forze che agiscono su entrambi i ponti sono la tensione sui cavi e la compressione sulle torri. 2. Quando I cavi sono tesi. Questo perché quando i cavi sono tesi il fondo non può muoversi nè in su (a causa della gravità) nè in giù (a causa dei cavi), pertanto è più stabile. 3. Per controbilanciare questo movimento possiamo costruire una linea dritta con le barre Engino per collegare tra loro le due torri. Questo metodo non viene usato nella vita reale perchè è qualcosa di piuttosto difficoltoso da costruire; piuttosto nella vita reale usiamo le ancore, cavi in acciaio connessi alle torri dalla parte opposta dei cavi principali, le quali li tengono fermamente attaccati al suolo. 4. Ponte sospeso: Vantaggio: può ricoprire garndi lunghezze. E' relativamente economic per grandi distanze. Svantaggio: è suscettibile di cedimento con forte vento e necessita di una pianificazione per evitarlo. Ponte fissato a cavi: Vantaggio: a volte quando vogliamo costruire un ponte di media lunghezza è più economico usare questo tipo di ponte invece del ponte sospeso. Svantaggio: se la Distanza è troppo grande i cavi non saranno in grado di supportare il suo peso. Momento Quiz 3 ( 25) I ponti fissati a cavi e I ponti sospesi sono entrambi tipi di ponti con cavi. Vi sono due modelli di ponti fissati a cavi, il modello a ventaglio e il modello ad arpa, a seconda di dove sono connessi i cavi. Nei ponti sospesi vi sono I cavi principali, che sono connessi alle torri, e le staffe che connettono i cavi principali al fondo. Momento del Grande Quiz Esercizio 1 ( 26) Uovo: Guscio / Gru: Telaio / Ponte: Noncostruzione Esercizio 2 ( 26) Pietra chiave: trasferisce il carico ai lati dell'arco Esercizio 3 ( 27) Questo è un ponte a capriata con la sua capriata posizionata sotto al fondo. Carico Ambientale: la neve sul ponte. Carico vivo: il peso del treno sul ponte. Carico d'urto: il movimento del treno sul ponte. Carico morto: il peso del ponte Il fondo del ponte è piegato verso il basso. compressione tensione 29 compressione tensione strappo 30

8 TM e ponti Esercizio 5 ( 27) Ponte a trave: Vantaggio: semplice ed economico da costruire, il che lo rende ideale per piccole distanze. Svantaggio: può supportare solo un'ampiezza massima di circa 100 metri, quindi non è ideale per grandi distanze. Ponte a capriata: Vantaggio: Questi ponti possono avere grande forza con meno material. Svantaggio: c'è troppa flessione su lunghe distanze. Ponte ad arco: Vantaggio: possono essere molto resistenti alla piegatura. Svantaggio: necessitano di fondamenta molto solide perché trasferiscono ad esse l'intero carico, pertanto se le fondamenta sono deboli possono cedere. Ponte fissato a cavi: Vantaggio: possono ricoprire distanze maggiori rispetto ad altre tipologie di ponti, quindi sono ideali per distanze relativamente ridotte per le quali è costoso costruire un ponte sospeso. Svantaggio: Per distanze più lunghe I cavi non supportano il fondo cioè il ponte non è stabile. Ponte sospeso: Vantaggio: possono ricoprire distanze maggiori rispetto a qualunque altro tipo di ponte. Svantaggio: temono il forte vento e possono crollare se non progettato accuratamente. Esercizio 6 ( 28) 1 Ponte fissato a cavi / 2 Ponte sospeso / 3 Ponte a capriata Momento della Premiazione E' ora di ricevere I i vostri punti per tutto il grande sforzo messo nel risolvere gli esercizi del Momento Quiz di questo libretto! Controllate se le vostre risposte sono corrette e segnate il vostro punteggio in questa tabella. Vincete tutti i punti se la vostra risposta è corretta ed è simile alla soluzione. Ricevete alcuni dei punti se pensate che una parte della risposta sia corretta. Se avete qualsiasi dubbio potete sempre chiedere a un adulto di controllare le vostre risposte e segnare il punteggio per voi! Poi, sommate il vostro punteggio e scrivete il risultato nello spazio a destra nella tabella. Quello sarebbe il vostro punteggio totale! Il vostro livello come Scienziato Meccanico del Dipartimento Strutture e Ponti è il seguent : 31 Punteggio totale Il Vostro Livello Principiante 1-15 Amatore Esperto En-Genio Exercise Points given Quiz Costruzioni Quiz 2 3 Costruzioni 2 4 Quiz 3 3 Quiz: es. 1 3 Quiz: es. 2 5 Quiz: es. 3 4 Quiz: es Quiz: es Quiz: es. 6 3 TOTAL 50 Il siste Il più semplice tipo di ponte è il ponte a trave. Consiste in due torri verticali o pilastri, che supportano il fondo. La lunghezza tra due pilastri è detta ampiezza del ponte. Un ponte a trave con elementi triangolari a supporto del peso del fondo è chiamato ponte a capriata e un ponte con elementi circolari è chiamato ponte ad arco. Quando il fondo è supportato nel proprio centro e non alle sue estremità è chiamato ponte a mensola. Vi sono due tipi di ponte a cavi, il ponte sospeso e il ponte fissato a cavi. Infime, alcuni ponti possono aprirsi o muovere il proprio fondo per permettere alle imbarcazioni di attraversare il fiume. Questi ponti sono chiamati basculanti. ma Esercizio 4 ( 27) L'ingegneria è l'arte del riordinare i materiali e le forze della natura. Il marchio ENGINO usa le stesse iniziali, in omaggio all'innata e fondamentale caratteristica umana che ci permette di realizzare stupefacenti opere tecnologiche. I nostri bambini hanno in dono questa capacità e giocando in modo creativo possono imparare a sfruttarla al meglio. ENGINO TOY SYSTEM è probabilmente il più avanzato e versatile gioco di costruzioni tridimensionali sul mercato oggi. Offre sia ai bambini che agli adulti occasioni uniche per creare. Il gioco consiste in un sistema di asticelle multifaccia e giunzioni con speciali caratteristiche geometriche che permettono di collegare ben 6 lati contemporaneamente! Your score Essen z trasfor ialmente, qu ma le aste in esto design possa n in Questa o essere più connettori, in attesa di b revetto c modo c o a n r c a en tt realizz are mo eristica in pa trate o più che le costr a mag u veloce rticola dellini lia larg zioni, r a. compo usando un semplici o c e permette ai b om nu nenti e una qu mero molto plessi in mo ambini di limitato antità do fac molto ile e inferio di diverse re di p ezzi. All righ conser ts reserved Copyright 2.N 01 va mecca ta in un siste essuna par 0 Engino.n te di q et Ltd nici, fo m a di r ue. tocopia ndo o ecupero o tr st uscita può asmes in altri esser s modi, senza a in altri me e riprodotta, z prima il pare zi, elettronic re dell editor i, e.

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