corso di: infrastrutture aeroportuali ......nellatecnicadelle’ferrovie’coniltermine’di...

48
Corso di Infrastru.ure Aeroportuali, Ferroviarie ed Intermodali Prof. Salvatore Leonardi CORSO DI: INFRASTRUTTURE AEROPORTUALI, FERROVIARIE ED INTERMODALI Veicoli ed armamento ferroviario Prof. Salvatore Leonardi Università degli Studi di Catania Dipar?mento di Ingegneria Civile e Archite.ura

Upload: others

Post on 20-Oct-2020

8 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    CORSO DI:

    INFRASTRUTTURE AEROPORTUALI, FERROVIARIE

    ED INTERMODALI Veicoli ed armamento

    ferroviario Prof. Salvatore Leonardi Università  degli  Studi  di  Catania  

    Dipar?mento  di  Ingegneria  Civile  e  Archite.ura  

  • Veicoli  ferroviari  Il  moto  e  la  guida  dei  veicoli  ferroviari  avvengono  in  modo  an3te3co  rispe6o   a   quelli   dei   veicoli   stradali,   poiché   in   ferrovia   la   guida   è  affidata   esclusivamente   al   binario,   tra6andosi   di   trasporto   su   sede  propria.    I   veicoli   ferroviari   hanno   le   ruote   di   uno   stesso   asse   rigidamente  cale6ate  fra  loro  e  l’insieme  di  due  ruote  e  dell’asse  corrispondente  (assile)  prende  il  nome  di  sala  montata.      

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Sala  montata    

  • Veicoli  ferroviari  

    In   generale   un   veicolo   ferroviario   realizza   il   moto   a6raverso   la  

    trasmissione  al  binario  di  forze  orizzontali  a6raverso  le  ruote  motrici.  

    Il   sistema  di   forze   complessivo   è   cos3tuito   da   forze   ver3cali,   la   cui  

    somma  è   il   peso   totale   del   veicolo   che   viene   trasmesso  da   tu6e   le  

    ruote   e   da   forze   orizzontali   la   cui   somma   è   la   forza   di   trazione  

    trasmessa  dalle  sole  ruote  collegate  al  motore  (ruote  motrici).  

    Le   ruote   non   collegate   al   motore   vengono   definite   ruote   portan3,  

    mentre   il  peso  che  grava  sulle  ruote  motrici   (in  analogia  al  caso  dei  

    veicoli  stradali),  è  chiamato  peso  aderente.  

     

     Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Veicoli  ferroviari  

    La   ruota   è   fornita   di   cerchione,   dotato   di   forma   par3colare,   con  bordino   e   con   superficie   di   appoggio   inclinata   verso   l’interno   di   un  angolo  la  cui  tangente  è  1/20.        

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Ruota  ferroviaria  e  cerchione    

  • Veicoli  ferroviari  

    La  sala  montata  può  considerarsi  come  un  bicono  che  si  muove  sulle  rotaie  e,  sulla  conicità  delle  ruote  si  fonda  l’azione  di  guida  esercitata  dalle  rotaie  sulla  sala  montata.   InfaM,  se  una  sala   in  movimento  su  un  binario   in   reMlineo,  per  una   ragione  qualsiasi,   non  è   centrata,   i  raggi   di   rotolamento   delle   ruote,   per   effe6o   della   conicità   dei  cerchioni,  non  saranno  uguali  e  l’asse  A-‐B  risulterà  inclinato  rispe6o  al  piano  p-‐f  delle  rotaie.          

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Si  verifica  quindi  il  cosidde6o  moto  di   serpeggiamento   che   manda   i  bordini   delle   ruote   ad   urtare  alterna3vamente   contro   le   rotaie.  Le   oscillazioni   trasversali,   grazie  alla   par3colare   conformazione  dell’accoppiamento   sala-‐rotaia,   si  smorzano  gradualmente  e  la  la  sala  si   autocentra   naturalmente   sul  binario.          

  • Veicoli  ferroviari  

    La  sala  montata  può  considerarsi  come  un  bicono  che  si  muove  sulle  rotaie  e,  sulla  conicità  delle  ruote  si  fonda  l’azione  di  guida  esercitata  dalle  rotaie  sulla  sala  montata.   InfaM,  se  una  sala   in  movimento  su  un  binario   in   reMlineo,  per  una   ragione  qualsiasi,   non  è   centrata,   i  raggi   di   rotolamento   delle   ruote,   per   effe6o   della   conicità   dei  cerchioni,  non  saranno  uguali  e  l’asse  A-‐B  risulterà  inclinato  rispe6o  al  piano  p-‐f  delle  rotaie.          

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Il   bordino,   di   cui   è   munito   il  cerchione   nella   parte   interna,   non  subirà   gli   ur3   contro   le   rotaie,  soltanto   se   l’ampiezza   delle  oscillazioni   della   sala   risulta  in fer iore   a l la   to l leranza   d i  spostamento  che  la  sala  ha  rispe6o  al  binario.          

    Moto  di  serpeggiamento    

  • Veicoli  ferroviari  

    Il   fa6o   di   avere   le   ruote   coniche   collegate   rigidamente   consente  inoltre  a  ciascuna  sala  montata  di  comportarsi  come  "autosterzante”  durante  il  moto  in  curva.  In  pra3ca,  la  forza  centrifuga  spinge  la  sala  verso   l'esterno   della   curva   (ad   es.,   nella   direzione   della   freccia   in  figura)   e,   per   effe6o   della   conicità   delle   ruote,   si   ha   che   la   ruota  interna  va  a  lavorare  su  un  diametro  minore  e  quella  esterna  su  uno  maggiore.      

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Ciò  fa  sì  che  la  sala  affron3  la  curva  l i m i t a n d o   a l   m i n i m o   g l i  strisciamen3   trasversali:   in   pra3ca  è   lo   spostamento   laterale   del  bicono  a  fungere  da  "differenziale".  Q u e s t o   m e c c a n i s m o   d i  funzionamento   è   favorito   anche  dagli   amplissimi   raggi   planimetrici  ado6a3   nel la   proge6azione  ferroviaria.      

  • Sagoma  limite  Nella  tecnica  delle  ferrovie  con  il  termine  di  sagoma  limite  viene  indicata  la  dimensione  massima  di   larghezza  e  di  altezza  sul  piano  del  ferro  che  deve  essere   rispe6ata  da  qualunque  3po  di   rotabile   ferroviario  perché  possa  liberamente  circolare.  Si  parla  di  sagoma,  e  non  semplicemente  di  dimensioni   ammesse,   in   quanto   queste   ul3me   sono   variabili   con  l'altezza  considerata,  dando  luogo  ad  un  vero  e  proprio  profilo  con  una  forma  par3colare,  e  non  ad  un  semplice  re6angolo.  Da   un   punto   di   vista   tecnico,   la   sagoma   limite   è   pensata   come   un  "profilo  di  sicurezza"  che  deve  rimanere  (con  un  certo  margine)  libero  da  ostacoli   fissi   per   consen3re   il   transito   dei   carri,   e   che   viceversa   ques3  ul3mi  non  devono  mai  superare  in  condizioni  di  marcia.  Le   sagome   limi3   sono,   in   genere,   diverse   a   seconda   delle  Amministrazioni.   Per   i   veicoli   des3na3   ad   essere   scambia3   tra   i   vari  Paesi   europei,   l’UIC   ha   definito   diverse   sagome   limi3   internazionali  denominate  Gabarit  da  u3lizzare  in  funzione  del  3po  di  linea.        Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Sagoma  limite  In   figura   è   riportata   la   sagoma  limite   per   le   linee   ferroviarie  italiane.   Si   può   notare   come  essa   includa   una  maggiorazione  nella   parte   superiore   per  consen3re   anche   il   passaggio  dei   pantografi   e   l’installazione  della   linea   ele6rica   di   conta6o,  della   rela3va   fune   portante   e  degli   organi   di   sostegno   della  linea   stessa,   lasciando   anche,  rispe6o   alle   apparecchiature  so6o   tensione,   opportuni  franchi   deM   franchi   ele6rici   (il  Gabarit   è  dunque   riferito  anche  alle  linee  ele6rificate).       Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Sagoma  limite  In   figura   è   riportata   la   sagoma  limite   per   le   linee   ad   alta  velocità.   Si   tra6a   della   sagoma  definita  Gabarit  C.      

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Sede  ferroviaria  

    La   sede   ferroviaria   ha   funzione   di   sostegno   e   di   guida   dei   veicoli  tramite   le   rotaie;   le   par3   essenziali   che   la   cos3tuiscono   sono:  l’armamento,   la   massicciata   o   ballast   e   l’eventuale   sub-‐ballast,  l’eventuale  scudatura  e  la  pia6aforma.  Prende   il  nome  di   armamento,   l’insieme   formato  dalle   rotaie,  dalle  traverse,   dai   giun3   e   dal   materiale   di   a6acco   ai   sostegni   o   di  collegamento,  con  esclusione  della  massicciata.  Una  coppia  di  rotaie  cos3tuisce  il  binario.          

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Armamento  ferroviario    

  • Sede  ferroviaria  

    La   sede   ferroviaria   ha   funzione   di   sostegno   e   di   guida   dei   veicoli  tramite   le   rotaie;   le   par3   essenziali   che   la   cos3tuiscono   sono:  l’armamento,   la   massicciata   o   ballast   e   l’eventuale   sub-‐ballast,  l’eventuale  scudatura  e  la  pia6aforma.  Prende   il  nome  di   armamento,   l’insieme   formato  dalle   rotaie,  dalle  traverse,   dai   giun3   e   dal   materiale   di   a6acco   ai   sostegni   o   di  collegamento,  con  esclusione  della  massicciata.  Una  coppia  di  rotaie  cos3tuisce  il  binario.          

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Massicciata  (ballast)    

  • Sede  ferroviaria  Per  pia6aforma  si  intende  la  base  di  appoggio  sul  terreno  della  sede  ferroviaria  e  su  di  essa  si  posa  dire6amente  la  massicciata  se  risulta  idonea   a   sopportare   i   carichi   che   transitano   sulle   rotaie,   senza  manifestare  sensibili  deformazioni  o  cedimen3.    La  larghezza  della  pia6aforma  dipende  da:  -‐  numero  dei  binari  da  sistemare;  -‐  scartamento  dei  binari;  -‐  sagoma  d'ingombro  dei  veicoli;  -‐  spessore  della  massicciata;  -‐   esistenza  di   eventuali   servizi   accessori   (passaggi  pedonali,   cune6e  di  scolo,  condu6ure  varie,  disposi3vi  di  manovra  e  di  segnalazione).  La   dimensione   inter-‐binario   fissata   per   le   ferrovie   italiane   è   pari   a  1435   mm   per   lo   scartamento   ordinario   u3lizzato   in   quasi   tu6e   le  ferrovie  europee.  Esiste  anche  uno  scartamento  rido6o  (950  mm  per  le  FS)  ado6ato  solo  per  basse  velocità  di  esercizio  e  traffico  limitato.      Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Sede  ferroviaria  

    Quando   sono   da   temere   cedimen3,   anche   a   causa   di   prevedibili  infiltrazioni   di   acque   che   possono   indurre   riduzione   della   capacità  portante   del   piano   di   posa,   sarà   necessario   provvedere   ad   una  idonea  bonifica  del  so6ofondo,  tramite  scudatura.    

    L’applicazione,   generalmente,   si   effe6ua   scavando   un   cassone6o  largo  quanto  la  massicciata  (di  profondità  variabile  entro  20÷30  cm)  

    successivamente   riempito   con   sabbia,   cio6oli   e   ghiaia   oppure   con  stra3  di  terreno  stabilizzato  a  calce  o  a  cemento  unito  ad  un  cunicolo  centrale   di   drenaggio   che,   ad   intervalli   regolari,   scaricale   acque   in  

    tombini.          

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Rotaie  

    La  rotaia  è  un  profilato  in  acciaio  che,  nella  configurazione  a6uale  a  fungo   e   suola,   fu   introdo6a   per   la   prima   volta   nel   1830   dall’Ing.  Vignoles,  da  cui  ha  tra6o  il  nome  di  rotaia  Vignole.  

    Le   rotaie   si   cara6erizzano   storicamente   dal   loro   peso   per   unità   di  lunghezza.  

    Le  prime  linee  ferroviarie  furono  realizzate  con  rotaie  che  pesavano  solo  5  kg/m,  mentre  oggi  si  possono  impiegare  rotaie  pesan3  fino  a  circa  71  kg/m  (UIC-‐71).  Tu6avia  quelle  più  diffuse  in  ambito  europeo  

    sono  le  rotaie  da  circa  60  kg/m  (UIC-‐60).  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Rotaie  

    Nella  tabella  sono  riportate   le  principali  cara6eris3che  geometriche  ed  il  peso  delle  più  diffuse  sezioni  di  rotaie.  Quelle  di  maggiore  peso  presentano   ovviamente   un   modulo   di   resistenza   più   elevato   ed   è  altre6anto  ovvio  come  la  par3colare  forma  della  rotaia,  con  la  massa  centrifugata   verso   le   estremità,   fornisca,   a   parità   di   sezione,   un  modulo  di  resistenza  maggiore.    

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Rotaie  

    La   nomenclatura   dei   principali  elemen3  che  compongono  la  rotaia  è  la  seguente:  Ø fungo  =  parte  superiore  sulla  quale  poggiano   dire6amente   le   ruote  ferroviarie;  Ø suola   =   parte   inferiore,   tramite   la  quale  la  rotaia  poggia  sulle  traverse;  Ø gambo   =   parte   centrale,   posta   tra  fungo  e  suola,  sede  delle  forature  per  l a   g i u n z i o n e   d i   d u e   r o t a i e  consecu3ve;  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Elemen3  di  una  rotaia    

  • Rotaie  

    La   nomenclatura   dei   principali  elemen3  che  compongono  la  rotaia  è  la  seguente:  Ø superficie   di   rotolamento   =   parte  superiore   del   fungo   a   dire6o  conta6o   con   la   parte   aMva   del  cerchione;  Ø piani   di   steccatura   =   piani   di  raccordo   tra   fungo   e   gambo   e   tra  gambo  e  suola;  sono  deM  così  perché  tra   di   essi   sono   sistemate   le  “stecche”   o   “ganasce”   in   prossimità  delle   estremità   delle   rotaie   ed   in  corrispondenza   delle   giunzioni   tra   2  rotaie  consecu3ve.  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Elemen3  di  una  rotaia    

  • Rotaie  La   lunghezza  delle   rotaie  dipende  dalle  cara6eris3che  dell’impianto  di  produzione.    In   Italia  vengono  prodo6e   rotaie  da  36  m,   successivamente   saldate  ele6ricamente  fino  a  cos3tuire  rotaie  da  144  m.    In  altri  Paesi  vengono  laminate  rotaie  di  lunghezza  fino  a  108  m  per  il  profilo  UIC  60.  La  qualità  dell’acciaio  cos3tuente  la  rotaia  risulta  codificata  a  livello  internazionale  dalla  UIC   (Union   Interna3onale  des  Chemins  de  Fer),  che   definisce   anche   i   metodi   di   fabbricazione   e   le   modalità   di  controllo  della  qualità.  Gli  acciai  impiega3  per  la  realizzazione  delle  rotaie  sono  dis3n3  nelle  classi  riportate  nella  tabella  seguente,  da  cui  è  possibile  desumere   i  valori  di  resistenza  a  trazione,  la  composizione  chimica  della  lega  e  la  tensione  massima  di  esercizio.  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Rotaie  

    La   classe   normalmente   u3lizzata   è   la   900A,   in   quanto   coniuga   una  

    buona  resistenza  all’usura  con  oMme  cara6eris3che  di  saldabilità.  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Cara6eris3che  qualita3ve  dell’acciaio  per  rotaie  (Norme  UIC)    

  • A6acchi  Si   definisce   organo   d’a6acco   il   disposi3vo   che   perme6e   alla   rotaia  l’ancoraggio   alla   traversa   (trasferendo   a   questa   gli   sforzi   ver3cali),  una  corre6a  posizione   trasversale  e   longitudinale   (serraggio   idoneo  ad   evitare   movimen3   rela3vi   tra   rotaia   e   traversa),   l’isolamento  ele6rico  (se  necessario).  L’organo  d’a6acco  può  essere:  • dire6o:  se  l’organo  di  collegamento  fra  rotaia  e  traversa  garan3sce  anche   la   posizione   della   rotaia   (applicato   su   traverse   in   legno   ed  ormai  in  disuso);  • indire6o:  la  funzione  di  collegamento  rotaia/traversa  è  separata  da  quella  di  assicurare  la  posizione  della  rotaia  (è  oggi  il  3po  più  diffuso,  sia  per  traverse  in  legno,  che  per  quelle  in  c.a.p).  A  sua  volta   la  rotaia  può  essere  posta   in  opera  con  posa  dire6a  (se  poggia  dire6amente  sulla  traversa)  o  con  posa  indire6a  (se  tra  rotaia  e   traversa  è   interposta  una  piastra  d’acciaio  con   lo   scopo  di  meglio  ripar3re  i  carichi).  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • A6acchi  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Posa  dire6a  –  A6acco  dire6o   Posa  indire6a  –  A6acco  dire6o  

    Posa  indire6a  –  A6acco  indire6o  

  • A6acchi  L’ancoraggio   della   rotaia   alla   traversa   può   essere   realizzato  principalmente  in  2  modi:  1) mediante  caviglie;  si  tra6a  di  collegamen3  a  vite  che  hanno  come  principale   dife6o   la   necessità   di   verifica   periodica   del   grado   di  serraggio;  2) mediante   elemen3   ingloba3;   cioè   elemen3   in   ghisa   sferoidale,  annega3  nel  corpo  della  traversa  durante  le  fasi  di  prefabbricazione.  Tale   3pologia   di   collegamento,   più   recente   è   u3lizzabile   solo   con  traverse   in   c.a.p.;   il   suo  pregio  maggiore  è  quello  di   non   richiedere  alcuna  manutenzione   e   di   garan3re   delle   tolleranze   estremamente  contenute  a  tu6o  vantaggio  della  regolarità  dello  scartamento.  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • A6acchi  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Ancoraggio  mediante  caviglie  di  collegamento  

    Ancoraggio  con  elemen3  ingloba3  

  • A6acchi  Gli   a6acchi   possono   essere   anche   classifica3   in   base   alle   proprie  cara6eris3che  elas3che  in:  • rigidi:  quando  la  rotaia  è  fissata  mediante  collegamen3  rigidi  o  che  si  comportano  come  tali;  • elas3ci:  quando  la  rotaia  è  fissata  grazie  alla  deformazione  elas3ca  degli  elemen3  di  fissaggio.  L’a6acco   rigido   più   diffuso   è   il   3po   K   o   tedesco   cos3tuito   da:   una  piastra  d’acciaio  che  aumenta  la  superficie  di  conta6o  sulla  traversa,  4  caviglie  che  garan3scono   il  collegamento  piastra-‐traversa  avvitate  nel   legno   (oppure   in   4   tasselli   ingloba3   nel   ge6o   delle   traverse   in  c.a.p.),  2  chiavarde  di  ancoraggio  a  vite  che,  tramite  due  piastrine  a  cavallo6o,   assicurano   il   collegamento   piastra-‐rotaia   e   la   corre6a  posizione   di   quest’ul3ma,   2   rondelle   elas3che   interposte   tra   la  chiavarda  e   la  piastrina   che,   assieme  ad  un  appoggio   so6orotaia   in  gomma,  dislocato  fra  la  piastrina  e  la  suola  della  rotaia,  conferiscono  un  minimo  di  elas3cità  all’a6acco.  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • A6acchi  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    A6acco  rigido    3po  K  (o  tedesco)    

  • A6acchi  Tra   gli   a6acchi   elas3ci   vengono   comunemente   u3lizza3   il   3po  Vossloh,  il  3po  Pandrol  e  il  3po  Nabla.  In  essi,  la  funzione  di  fissaggio  ver3cale  è  affidata  ad  una  molla  che  si  deforma  in  modo  differente  a  seconda  del  3po  di  a6acco.  In  par3colare:  

    • la   molla   Vossloh   viene   deformata   da   una   caviglia   avvitata   in   un  tassello  inglobato  nella  traversa;  

    • la   molla   Pandrol   viene   deformata   dall’interazione   tra   l’elemento  metallico  inglobato  nella  traversa  e  la  suola  della  rotaia;  

    • la  molla  Nabla  viene  deformata  elas3camente  dal  dado  di  estremità  avvitato  sulla  chiavarda  ver3cale.    

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • A6acchi  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    A6acco  Vossloh   A6acco  Pandrol  

    A6acco  Nabla  

  • Giunzioni  Le   testate   delle   rotaie   vengono   generalmente   giuntate   mediante  ganasce   in   acciaio   fissate   con   4   chiavarde,   2   per   ogni   testata.   Le  ganasce   presentano   un   par3colare   profilo,   studiato   per   limitare   il  conta6o   con   la   rotaia   ai   soli   piani   di   steccatura   dove,   data   la   loro  limitata   inclinazione,   la   trasmissione   delle   azioni   ver3cali   può  avvenire  con  una  maggiore  efficienza.    

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    L e   g a n a s c e   s o n o  stre6e   alle   testate  della   rotaia   mediante  chiavarde   di   giunzione  p a s s a n 3   i n   f o r i  conforma3   ad   asola,  tali   da   consen3re   le  dilatazioni   termiche  del  binario.  

  • Giunzioni  In  relazione  alla  sua  posizione  rispe6o  alla  traversa,  la  giunzione  può  essere  appoggiata  o  sospesa.  Nel  primo  caso,   la  giunzione  appoggia  su   una   coppia   di   traverse   rese   solidali  mediante   tre   chiavarde,   nel  secondo   la   giunzione   avviene  nella  mezzeria   dello   spazio   compreso  tra   due   traverse   successive,   con   la   conseguenza   che   i   due   traM  estremi  di  rotaia  si  configurano  come  mensole.    

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Giunzione  appoggiata  

  • Giunzioni  In  relazione  alla  sua  posizione  rispe6o  alla  traversa,  la  giunzione  può  essere  appoggiata  o  sospesa.  Nel  primo  caso,   la  giunzione  appoggia  su   una   coppia   di   traverse   rese   solidali  mediante   tre   chiavarde,   nel  secondo   la   giunzione   avviene  nella  mezzeria   dello   spazio   compreso  tra   due   traverse   successive,   con   la   conseguenza   che   i   due   traM  estremi  di  rotaia  si  configurano  come  mensole.    

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Giunzione  sospesa  

  • Giunzioni  In  presenza  di  circui3  di  binario,  occorre  realizzare  giunzioni   isolan3  in   cui   l’isolamento   ele6rico   delle   testate   può   essere   realizzato  sos3tuendo   l’acciaio   della   ganascia   con   legno   bakelizzato   ed  inserendo   tra   le   testate   un   elemento   isolante   cos3tuito   da   una  sagoma   in   nailon.   In   questo   caso   per   rotaie   UIC   60   le   ganasce   di  giunzione  presentano  fori  con  diametri  di  24  mm  minori  dei  diametri  dei  fori  della  rotaia  di  27  mm,  per  consen3re  la  dilatazione  termica;  tali  giunzioni  sono  serrate  da  chiavarde  di  24  mm  di  diametro.  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Giunzioni  isolan3  

  • Traverse  Si  definisce  traversa  (o  traversina)   l’elemento  prisma3co  trasversale  che  collega  le  due  rotaie  di  un  binario.  La   sezione   trasversale   delle   traverse   può   appartenere,   in   funzione  delle  proprie  dimensioni,  a  se6e  gruppi  e,  a  seconda  della   forma,  a  tre  categorie.    

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    L ’ in terasse   de l le   t raverse  cos3tuisce   il   modulo   o   passo   o  s p a r3 t o   e   c a r a6e r i z z a   i l  comportamento   del   telaio   del  b i n a r i o   c ond i z i o n ando   i l  trasferimento  delle  forze  ver3cali  e  quindi  i  cedimen3.  In  passato  si  u3lizzavano  moduli  di  75  cm,  oggi  la  gran  parte  della  rete  ado6a  un  modulo   di   60   cm   sia   per   linee  tradizionali  che  AV/AC.    

  • Traverse  Esistono  moduli  di  traversa  ridoM  (50  cm),  ma  anche  di  66  cm  (linee  secondarie  FS).  

    Le  traverse  svolgono  la  funzione  di:    

    Ø ripar3re   sulla   massicciata   le   sollecitazioni   indo6e   dalla  circolazione;  

    Ø ancoraggio   del   binario   alla   massicciata   in   presenza   delle   azioni  indo6e   dalle   variazioni   di   temperatura   e   dalle   accelerazioni   e  decelerazioni  dei  convogli.    

    Per   le   lunghe  rotaie  saldate,   l’immobilità  del  binario,   in  presenza  di  eleva3   gradien3   di   temperatura,   è   garan3ta   appunto  dall’ammorsamento  delle  traverse  nel  pietrisco.    

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Traverse  I  materiali  cos3tuen3  le  traverse  a6ualmente  in  uso  sono  il  legno  ed  il  cemento  armato  precompresso  o  no  (in  passato  anche  l’acciaio).  Le  traverse  in  legno  di  rovere  e  faggio,  ma  anche  in  cerro,  pino  e  larice,  vengono   tra6ate   (impregnate   in   autoclavi   con   olii   di   catrame)   per  conservare   nel   tempo   (dai   parassi3   e   funghi),   non   devono   essere  larghe  più  di  30  cm,  alte  più  di  17  cm  e  lunghe  2,60  m  e  presentano  una  sabotatura  (piano  di  ferratura)  di  50  cm.  Le   traverse   di   cemento   armato   hanno   ul3mamente   sos3tuito   le  traverse   in   legno   (laddove   non   è   necessario   mantenere   il   binario  giuntato)   e   sono   dis3nte   in   monoblocco   (unico   manufa6o   in  conglomerato   cemen3zio   precompresso   longitudinalmente)   e  biblocco  (cos3tuita  da  due  elemen3  in  conglomerato  cemen3zio  con  armatura   lenta   dispos3   so6orotaia   e   collega3   da   un   3rante   in  acciaio).  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Traverse  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Traverse  monoblocco  in  c.a.p.  

    Traversa  monoblocco  in  c.a.p.  per  AV  

    Traversa  biblocco  in  c.a.p.  

  • Traverse  Le   traverse   biblocco   sono   cara6erizzate   da   una   significa3va  flessibilità   trasversale   so6o   carico   che   causa   un   aumento   dello  scartamento  (sia  pure  contenuto  entro  i  limi3  di  tolleranza);  è  quindi  opportuno  evitarne  l’impiego  nelle  tra6e  a  traffico  promiscuo,  dove  cioè   le   sollecitazioni   ver3cali   e   dinamiche   sono   estremamente  eterogenee.  

    Per   contro,   però,   gli   elemen3   di   blocco   presentano   una   resistenza  alle  azioni   trasversali  maggiore  delle   traverse  monoblocco,  essendo  doppia   la   superficie   di   contrasto   pietrisco-‐traversa   sulle   facce  laterali,   anche   se   la   reazione   di   a6rito   sulla   faccia   inferiore,   a  conta6o   con   la   massicciata,   diminuisce   a   causa   della   minore  superficie  di  appoggio  e  del  minor  peso.  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Traverse  L’impiego   delle   traverse   in   cemento   armato   presenta   i   seguen3  vantaggi  rispe6o  a  quelle  in  legno:  • grande   stabilità   dell’armamento   ferroviario   dovuta   al   peso   del  calcestruzzo   sensibilmente   più   elevato   di   quello   del   legno   (a   3tolo  d’esempio,   si   osserva   che   un   binario   armato   con   rotaie   UIC   60,  montate  su  traverse  in   legno,  ha  un  peso  per  metro  di  circa  250  kg,  mentre  lo  stesso  binario  montato  su  traverse  in  cemento  armato  ha  un  peso  per  metro  di  ben  600  kg);  • elevata  inerzia  nei  confron3  delle  sollecitazioni  ver3cali  prodo6e  dal  passaggio  dei  carichi  mobili;  • rido6a  aMvità  di  manutenzione;  • possibilità   di   armare   gli   ancoraggi   delle   rotaie   in   officina,  garantendo  in  tal  modo  un  accurato  rispe6o  dello  scartamento;  • riduzione  del  tempo  di  produzione.  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Traverse  

    Per   contro,   l’u3lizzo   delle   traverse   in   cemento   armato   presenta   i  

    seguen3  svantaggi  rispe6o  alle  traverse  in  legno:  

    • impossibilità  di  recupero  degli  elemen3  usura3;  

    • necessità   di   ricorrere   a   par3colari   provvedimen3   per   isolare   le  rotaie  fra  loro  e  la  terra  nel  caso  di  trazione  ele6rica.  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Massicciata  ferroviaria  La  massicciata  è  la  parte  della  sovrastru6ura  cos3tuita  da  elemen3  di  roccia  frantumata  (ballast)  che  assicura  la  geometria  e  la  stabilità  del  binario  in  essa  annegato.  La  massicciata  svolge  i  seguen3  compi3:    Ø distribuisce   i   carichi   ver3cali   sul   piano   di   so6ofondo   del   corpo  ferroviario,  Ø assicura   al   binario   le   condizioni   geometriche   di   proge6o   (livelli   e  allineamen3  sia  di  costruzione  che  di  manutenzione),    Ø assorbe   gli   sforzi   indoM   nel   binario   dalla   circolazione   dei   treni  (ver3cali   ed   orizzontali   dovu3   alle   azioni   di   guida,   ai   mo3   di  serpeggio,   alle   azioni   frenan3,   alle   azioni   di   martellamento),   dalle  variazioni  di  temperatura,    Ø cos3tuisce  un  drenaggio  delle  acque  meteoriche,    Ø conferisce   elas3cità   al   binario   e   realizza   un   filtro   fra   binario   ed  ambiente  per  le  vibrazioni.  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Massicciata  ferroviaria  Il  materiale   lapideo  per   la  formazione  della  massicciata  deve  essere  permeabile  e  cos3tuito  da  elemen3  con  coefficiente  d’a6rito  interno  non   inferiore   a   45°   ed   una   densità   non   minore   di   1,5   t/m3.   I   suoi  elemen3   devono   essere   a   spigoli   vivi   (le   FS   impongono   indici   Los  Angeles  inferiori  a  20-‐25  per   linee  normali  e  non  superiore  a  16  per  linee  AV/AC).    La  pezzatura  del  pietrisco  deve  essere   compresa  per   le   FS   tra  3  e  6  cm.    Per  massicciate  ferroviarie  di  solito  vengono  preferite  le  rocce  silicee  alle   rocce   calcaree:   le   cara6eris3che   chimico-‐mineralogiche   della  roccia  e  la  sua  stru6ura  influenzano  le  cara6eris3che  meccaniche  di  resistenza  all’usura  e  di  durabilità.  Un  pietrisco  di  rocce  silicee  ha  una  durabilità  di  un  trentennio  contro  una  durabilità  di  un  ventennio  di  un  pietrisco  di  rocce  esogene  (se  so6oposto  ad  un  traffico  giornaliero  di  200000  t).  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Massicciata  ferroviaria  La   sezione  di  una  massicciata  ha   forma   trapezoidale  ed  è   cos3tuita  dalle   seguen3   par3:   cassone6o   (parte   ove   sono   annegate   le  traverse),   unghiatura   (sezione   triangolare   del   trapezio),   ciglio  dell’unghiatura   (è   lo   spigolo   superiore   della   massicciata),   piede  dell’unghiatura  (è  lo  spigolo  inferiore  della  massicciata).    

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Massicciata  ferroviaria  

  • Massicciata  ferroviaria  Esistono  due  3pi  di   profili   di  massicciata   secondo  FS:   di  3po  A  e  di  3po  B  differiscono  per   la  distanza  minima   tra  piano  superiore  della  traversa  e  piano  di  so6ofondo  (per  il  3po  A  vale  50  cm  e  per  il  3po  B  35  cm).    

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Per  una  linea  del  3po  A  a  semplice  binario  la  massicciata  nelle  tra6e  in  reMfilo  assume  la  forma  di  un  trapezio  isoscele  con  altezza  di  0,50  m,  base  minore  di  3,435  m  e  base  maggiore  di  4,90  m.  

    Sezione  3po  A  a  semplice  binario  in  reMfilo  

  • Massicciata  ferroviaria  Per   una   linea   del   3po   A   in   curva,   a   semplice   o   doppio   binario,   la  massicciata   ha   forma   trapezoidale.   La   base   superiore   ruota   di   un  angolo   intorno  al  punto   in  cui   l'asse  della     rotaia   interna  alla   curva  poggia  sulla  traversa,  mantenendo  in  tal  modo  lo  spessore  minimo  di  0,50  m.  Ne  consegue  un  allargamento  del  corpo  stradale.  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Sezione  3po  A  a  semplice  binario  in  curva  

    Sezione  3po  A  a  doppio  binario  in  curva  

  • Massicciata  ferroviaria  Nelle  linee  di  3po  B,  la  sezione  della  massicciata  ha  forme  analoghe  a  quelle  delle  linee  del  3po  A.  Si  può  notare  che:  —  l’altezza  è  rido6a  a  0,35  m;  —  la  base  minore  resta  di  3,435  m;  —  la  base  maggiore  si  riduce  da  4,90  a  4,50  m;  —  le  banchine  pedonale  sono  larghe  0,50  m.  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

    Sezione  3po  B  a  semplice  binario  in  reMfilo  

  • Sub-‐ballast  e  so6ofondo  Specifici  controlli  sperimentali  hanno  evidenziato  come  i  vari  livelli  di  velocità   di   marcia   dei   convogli   solleci3no   con   modalità   diverse   il  binario,   sopra6u6o   per   effe6o   delle   vibrazioni   (lunghezze   d'onda,  accelerazioni)  prodo6e  da  difeM  d'appoggio  del  binario  stesso.  La   trasformazione   dell'energia   di   vibrazione   in   lavoro   di  deformazione   determina   scorrimen3   reciproci   fra   i   granuli   della  pia6aforma  che  possono  portare  a  nuove  configurazioni  di  equilibrio  anche  prossime  alle  condizioni  limite.  Di  conseguenza,  per  il  raggiungimento  di  velocità  sempre  più  elevate,  si   è   introdo6o   un   nuovo   elemento   stru6urale   (sub-‐ballast   o   so6o-‐ballast),  all’interfaccia  tra  ballast  e  so6ofondo,   idoneo  a  mantenere  inalterata   la  geometria  del  binario   in   relazione  alle  elevate  velocità  previste   tenendo   presente   che   le   accelerazioni   delle   traverse  aumentano  con  il  quadrato  della  velocità.    

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Sub-‐ballast  e  so6ofondo  In  par3colare  il  sub-‐ballast  deve:  Ø garan3re   una  migliore   distribuzione   delle   sollecitazioni   sta3che   e  dinamiche  nel  so6ofondo,    Ø ada6arsi,   senza   fessurarsi,  ad  eventuali  assestamen3  del  piano  di  posa,    Ø resistere  alle  sollecitazioni  a  fa3ca  ed  ai  cicli  di  gelo-‐disgelo,  Ø impedire  la  risalita  di  materiale  fino  verso  la  massicciata,  Ø fornire  un  permanente  e  regolare  piano  di  scolamento.  Per   o6enere   i   suddeM   obieMvi,   le   FS   prevedono   che   il   sub-‐ballast  possa   essere   cos3tuito   da   uno   strato   in   conglomerato   cemen3zio  dello   spessore   di   almeno   20   cm   (si   tra6a   di   misto   cementato  cara6erizzato  da  iner3  a  basso  dosaggio  di  cemento;  il  basso  modulo  elas3co  consente  una  buona  deformabilità)  oppure  da  uno  strato  in  conglomerato  bituminoso  dello  spessore  minimo  di  12  cm.    

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi  

  • Sub-‐ballast  e  so6ofondo  Nella   tabella   si   riportano   le   cara6eris3che   granulometriche,   il  contenuto  di  legante,  la  resistenza  a  trazione,  il  modulo  elas3co  e  o  spessore  dei  materiali  con  i  quali  si  realizzano  gli  stra3  di  sub-‐ballast.                

    Nei  viadoM  ed  in  galleria  si  ado6a  un  materassino  elas3co  interposto  tra   ballast   ed   impalcato   dello   spessore   di   25   mm   se   in   gomma  naturale  o  di  45  mm  se  in  elastomeri  polimerici.    Al  di  so6o  del  sub-‐ballast  si  posizionano  teli  di  tessuto  non  tessuto.  

    Corso  di  Infrastru.ure  Aeroportuali,  Ferroviarie  ed  Intermodali                                                                                                                                                        Prof.  Salvatore  Leonardi