In quest’articolo analizzeremo tre concetti fondamentali di ingegneria strutturale che sono alla base del funzionamento degli impianti a fune (funivie, cabinovie, seggiovie etc.) e che consentono di trasportare, in totale sicurezza, persone e merci sulle vette più alte delle catene montuose, superando dislivelli di centinaia di metri in pochi minuti.

In quest’articolo focalizzeremo l’attenzione su una specifica tipologia di impianti a fune: le funivie. Si tratta di impianti in grado di trasportare il maggior numero di passeggeri in una sola cabina per ogni senso di marcia. Vedremo gli interessanti aspetti ingegneristici che sono alla base della progettazione e dell’analisi statica e dinamica di questi sistemi di trasporto. Buona lettura.
Impianti a fune: nascita e sviluppo
Il settore degli impianti a fune ha compiuto passi da gigante nell’ultimo secolo grazie ad una forte evoluzione tecnologica e strutturale. Il primo impianto a fune in Italia è stato realizzato sull’arco alpino e risale al 1935. Si tratta del cosiddetto slittone Graffer del monte Bondone, situato nella parte occidentale del Trentino. Era un sistema molto rudimentale composto da una grossa slitta in legno trainata da una fune, in grado di trasportare una decina di sciatori da valle fino a monte.

Il settore degli impianti a fune ha attraversato una continua evoluzione dal 1935 ad oggi. Dai primi impianti rudimentali si è arrivati a realizzare:
- funivie in grado di trasportare in totale sicurezza centinaia di persone ad ogni corsa;
- cabinovie e seggiovie con ammorsamento automatico alla fune portante in grado di rendere più confortevole l’imbarco e lo sbarco dei passeggeri;
- seggiovie con sedute imbottite fino ad 8 posti, sedili riscaldati e lunotti di protezione contro vento e neve.

Impianti a fune: classificazione e tipologie
Prima di addentrarci nei dettagli tecnici della realizzazione e progettazione, vediamo come si classificano gli impianti a fune. La prima classificazione suddivide gli impianti a fune in due grandi gruppi:
- impianti terrestri: la via di corsa è poggiata a terra e il cavo funge solo da elemento traente (esempio: sciovie e manovie con via di corsa su pista innevata, funicolari terrestri trainate su rotaia);
- impianti aerei: la via di corsa è sospesa da terra ed è composta da una o più funi metalliche (esempio: funivie, cabinovie, seggiovie).
Dal punto di vista del funzionamento, esistono due tipologie di impianto:
- impianti a moto continuo: la movimentazione dei carichi avviene lungo una via di corsa ad anello chiuso, in maniera continua e sempre nella stessa direzione di marcia. Appartengono a questa categoria gli impianti terrestri come le sciovie, le manovie e gli impianti aerei come seggiovie e cabinovie;
- impianti “a va e vieni”: sono caratterizzati invece da un moto alternato nelle due direzioni e possono utilizzare, per la movimentazione dei carichi, una via di corsa ad anello chiuso (funivie) o una via di corsa lineare (teleferiche mobili).

Nell’ambito degli impianti a moto continuo esistono due sottogruppi:
- impianti ad ammorsamento fisso: i veicoli sono collegati in maniera permanente alla fune traente o portante-traente;
- impianti ad ammorsamento automatico: i veicoli sono soggetti a cicli di ammorsamento (aggancio) e disammorsamento (sgancio) dalla fune traente, nelle stazioni di partenza ed arrivo, per consentire di rallentare e facilitare l’imbarco e lo sbarco dei passeggeri.
Nel seguito dell’articolo concentreremo l’attenzione sulle funivie, ovvero sugli impianti aerei “a va e vieni”.
Funzionamento delle funivie: cavo portante e cavo trainante
Le funivie sono solitamente costituite da due veicoli che percorrono la linea di corsa in verso opposto su due distinte funi portanti: mentre una cabina sale, partendo dalla stazione di valle, l’altra cabina scende da monte. Entrambe le cabine sono collegate al medesimo cavo trainante che avrà una configurazione ad anello chiuso fra la stazione di valle e di monte. In tal modo, grazie all’equilibrio delle masse delle due cabine, si riduce la potenza meccanica necessaria per la movimentazione dell’impianto.

La caratteristica costruttiva principale delle funivie è l’utilizzo di più funi che si possono distinguere nelle seguenti:
- le funi portanti;
- le funi traenti e di zavorra;
- la fune di soccorso.

Le funi portanti hanno la funzione di sorreggere il peso del veicolo e di costituire la via di corsa sulla quale il veicolo scorre per mezzo di un carrello. Generalmente vengono ancorate in una delle due stazioni di partenza o arrivo e contrappesate nella stazione opposta, in modo tale da permettere il controllo e l’eventuale regolazione del tensionamento della fune.
Le funi portanti sono funi metalliche chiuse, composte da un’anima spiroidale e da uno o più strati esterni di fili metallici sagomati a Z con lo scopo di rendere la superficie esterna omogenea e compatta, ostacolando l’infiltrazione di umidità e proteggendo i manti interni dalla corrosione. Dal punto di vista dimensionale sono le funi più massicce dell’impianto.

Le funi portanti hanno pesi considerevoli. Considerando un diametro di 54 mm per una fune portante, il peso a metro lineare della fune sarà di circa 16 kg/m. Per una lunghezza della via di corsa di 2 km, il peso totale della fune portante sarà di ben 32 tonnellate.
Funivie: 3 concetti ingegneristici fondamentali per il corretto funzionamento
Nel seguito dell’articolo ho selezionato tre concetti ingegneristici, relativi agli impianti a fune, più affini al settore delle costruzioni, dunque di maggiore interesse per i professionisti che si occupano di progettazione e calcolo strutturale. Vediamoli di seguito.
1) Funicolare dei carichi
La “funicolare” rappresenta il profilo ideale che una fune sospesa, con le estremità collegate a due punti fissi, assumerebbe sotto l’azione di un determinato sistema di forze. Il concetto di funicolare dei carichi viene applicato alla progettazione delle funivie per studiare il tracciato dei cavi nel piano verticale e come questo si modifica in funzione della posizione della cabina lungo la via di corsa.
Lo stesso concetto di funicolare dei carichi utilizzato negli impianti a fune, viene applicato nell’ingegneria strutturale per il progetto e verifica di archi in muratura portante (te ne ho parlato in questo post).
Nel contesto delle funivie avremo i seguenti carichi agenti:
- peso proprio del cavo: si tratta di un carico uniformemente distribuito lungo l’asse del cavo. La curva risultante è una parabola.
- peso proprio della cabina: si tratta di un carico verticale concentrato e di posizione variabile, man mano che la cabina avanza. Con carichi concentrati o variabili (es. cabine in movimento), la forma della funicolare varia.

Nell’ipotesi di un cavo portante privo di massa, la funicolare dei carichi avrebbe una configurazione lineare. Dal momento che il cavo ha una propria massa (all’incirca 16 kg/m per un cavo di 54 mm di diametro), l’andamento della funicolare dei carichi del solo cavo avrà una configurazione parabolica.
La funicolare dei carichi, relativa allo scenario che prevede la cabina in moto sul cavo, sarà data dalla sovrapposizione di:
- funicolare del cavo ipotizzato privo di massa con il peso della cabina agente;
- funicolare dei carichi del solo cavo dotato di massa.
2) Effetti dell’escursione termica: dilatazione dei cavi e sistema di contrappeso o tensionamento
I cavi portanti e le funi di trazione delle funivie sono soggetti a forti escursioni termiche. Considerando che le linee di corsa degli impianti a fune alpini hanno una lunghezza compresa fra i 2 e i 5 km, per escursioni termiche di 60 °C (per temperature che vanno da -30 °C a +30 °C), la dilatazione lineare del cavo varia fra 1.44 metri fino a 3.60 metri.
Per far fronte a dilatazioni lineari così pronunciate, le stazioni di partenza e di arrivo sono dotate di sistemi di contrappeso o tensionamento che hanno lo scopo di mantenere costante la tensione nei cavi portanti e nelle funi traenti. Il sistema di tensionamento a contrappeso prevede il collegamento di un peso fisico, solitamente blocchi in calcestruzzo, all’estremità della fune portante.

Il sistema di tensionamento idraulico prevede invece l’utilizzo di un sistema cilindro-pistone collegato ad una pompa idaulica che regola la pressione dell’olio nel sistema di tensionamento.
Effetti dinamici: risonanza dei cavi e delle funi per effetto del vento
Oltre ai carichi statici, le funivie devono affrontare anche carichi di tipo dinamico:
- azione del vento e vibrazioni: questi carichi dinamici alterano temporaneamente la forma della funicolare;
- movimento delle cabine: Il carico si sposta lungo il cavo, modificando la funicolare.
Particolare attenzione va posta al fenomeno della risonanza. La risonanza è un fenomeno in cui un sistema vibra con un’ampiezza crescente quando è eccitato con una frequenza prossima alla sua frequenza naturale. E’ un concetto ben noto nell’analisi sismica delle strutture, in particolare nello studio di un sistema massa-molla-smorzatore. Nelle funivie, può manifestarsi in diversi modi:
- cavi portanti e traenti: il vento o le oscillazioni periodiche (ad esempio, dovute al passaggio delle cabine) possono indurre vibrazioni. Se la frequenza del disturbo coincide con la frequenza naturale del cavo, si può generare un’amplificazione delle oscillazioni;
- effetti sulla sicurezza: la risonanza può causare stress meccanico eccessivo su cavi e strutture, mettendo a rischio la stabilità del sistema.
Anche le cabine delle funivie possono oscillare a causa di vari fattori:
- vento laterale o raffiche improvvise: generano movimenti pendolari;
- accelerazione e decelerazione: cambiamenti improvvisi di velocità durante il funzionamento inducono oscillazioni;
- passaggio sui sostegni: quando la cabina attraversa i carrelli di eventuali piloni, si verificano movimenti verticali e orizzontali.
La sospensione, ovvero il sistema che collega il carrello alla cabina, è dotato di un apposito smorzatore per ridurre l’ampiezza delle oscillazioni longitudinali.
Il vento può generare forze dinamiche complesse, quali ad esempio il flutter aerodinamico, lo stesso fenomeno che ha causato il crollo del Ponte di Tacoma nell’anno 1940. Appositi sensori meteorologici monitorano costantemente l’intensità del vento e possono fermare l’impianto in caso di condizioni critiche.
Progettazione e realizzazione delle funivie: Normativa Tecnica vigente
In Italia la Normativa Tecnica che regola la progettazione e realizzazione degli impianti a fune è il Decreto Ministeriale 172 del 18 giugno 2021. Questo documento integra le norme europee con le norme nazionali vigenti.
Tale documento normativo definisce tutti gli aspetti tecnici di questa tipologia di impianti: dal tracciato della fune alla definizione della tensione limite e della freccia nella fune.
Definisce il campo di applicazione delle norme per le opere civili funiviarie, inclusi fondazioni e strutture delle stazioni di partenza e arrivo. Descrive le azioni dovute alla neve, temperatura e ghiaccio, considera le azioni sismiche e le azioni eccezionali derivanti da valanghe, indica le verifiche da effettuare per le opere civili.
In sostanza, è il documento tecnico di riferimento in Italia per la progettazione e il calcolo di questa tipologia di impianti.
Conclusioni
La progettazione di impianti a fune rappresenta un settore di nicchia nel campo della progettazione ingegneristica. Molto probabilmente non ti è mai capitato, fino ad oggi, di trovarti a progettare sistemi di questo tipo (chi può mai dirlo in futuro…). A mio avviso, questa tipologia di impianti e la progettazione ad essi connessa risulta molto interessante per l’elevato livello tecnologico che racchiude e per gli interessanti concetti ingegneristici che mette in pratica.
Anche se nella tua professione ti occupi prevalentemente di progettazione e calcolo di edifici ordinari, spero tu abbia trovato interessante il contenuto di quest’articolo. Puoi farmelo sapere nei commenti in fondo alla pagina. Se ti è piaciuto, puoi consigliarlo ad un tuo amico su Facebook o ad un tuo collega su Linkedin cliccando sui tasti di condivisione social in fondo alla pagina.
Al prossimo post.
Marco
Codice articolo: 257
Interessanti sia l’articolo che i commenti.
Grazie
Grazie del commento Pasquale 🙂
interessante come tutto quello pubblichi. Chiedo se ci sono dei corsi specifici sulla progettazione di Funivie
Gianluca Solaroli
Grazie del commento Gianluca. In merito ai corsi, non saprei darti informazioni.
Ciao
Marco
Il mondo degli impianti a fune è molto affscinante, dovendo affrontare sfide molto ardite dal punto di vista progettuale, con esigenze commerciali che spingono ad avere portate orarie e velocità sempre più alte, e dal punto di vista realizzativo, dato che i cantieri si sviluppano in posti spesso raggiungibili solo con l’elicottero e a quote sul livello del mare molto elevate.
Nell’articolo però bisognerebbe specificare che esiste anche un’altra categoria di impianti, i Funifor, che sono simili alle funivie ma con anelli trattivi indipendenti, per cui può capitare di vedere le cabine partire insieme, oppure vederne funzionare solo una. Avendo 2 portanti piuttosto distanziate, hanno un’ottima resistenza al vento, oltre a permettere il recupero delle persone da una cabina all’altra in caso di guasto (anche se non credo sia un’operazione molto agevole). In Italia sono 8: 1 Val di Fassa (la foto 4), 1 ad Arabba, 2 ad Alagna, 1 allo Zoncolan, 1 a Pejo (quello a sx nella foto 2), 1 a Sella Nevea e 1 allo Stelvio, per salire al Rifugio Livrio.
Grazie per aver condiviso la tua riflessione 🙂