Ponte Dom Luís I: l’arco in ferro divenuto icona di una città

Tra le pareti granitiche delle sponde del fiume Douro, nella città di Porto, l’ingegneria dei ponti dell’Ottocento ci ha regalato opere maestose. Tra queste, la silhouette del ponte Dom Luís I condensa un intero capitolo dell’ingegneria strutturale: un ponte a doppio impalcato con arco metallico in cui struttura e forma si integrano alla perfezione con l’orografia di una città dallo sviluppo fortemente verticale.

In quest’articolo passeremo in rassegna i dettagli tecnici di questa maestosa opera in ferro, analizzeremo gli schemi statici alla base del suo comportamento e ci focalizzeremo sul valore storico, culturale e simbolico che questo capolavoro di ingegneria porta con sé. Buona lettura!

Ponte Dom Luís I: un primato mondiale per la tipologia di ponti ad arco

Nel 1880 il governo portoghese bandisce un concorso per un ponte a due livelli per sostituire il vecchio ponte sospeso D. Maria II, nella città di Porto, al fine di servire sia la quota bassa del quartiere della Ribeira sia la quota alta verso la Cattedrale della Sé. Vinse il concorso la società belga Société de Willebroeck con il progetto firmato dall’ing. Théophile Seyrig, ex socio di Gustave Eiffel insieme al quale fondò la società “Eiffel et Compagnie“.

L’esigenza di un ponte a due livelli fu un vincolo urbanistico a cui la configurazione strutturale dell’ing. Seyrig si adattò alla perfezione. La doppia via di corsa della linea ferroviaria superiore e della strada carrabile inferiore richiese un arco capace di sostenere i due impalcati, consentendo al contempo la navigazione del fiume.

Il ponte Dom Luís I è costituito da un grande arco in ferro, realizzato con struttura reticolare, che si erge sulle solide spalle in granito delle sponde del fiume Douro. L’arco regge due impalcati a quote diverse.

L’impalcato superiore, destinato al traffico ferroviario, è sostenuto da una travatura reticolare che si connette in mezzeria alla chiave dell’arco. L’impalcato inferiore è invece sospeso tramite quattro tiranti verticali collegati all’arco.

I lavori per la realizzazione del ponte Dom Luís I iniziarono nel 1881 e l’inaugurazione dell’impalcato superiore avvenne nel 1886. L’impalcato inferiore venne completato l’anno seguente. La sua campata principale, lunga circa 172 metri, fu un primato mondiale per la tipologia dei ponti ad arco.

Si riportano di seguito alcuni dati tecnici significativi di quest’opera:

• lunghezza complessiva dell’opera pari a 385 metri;
• campata libera dell’arco di lunghezza pari a 172 metri,
• freccia dell’arco nell’ordine dei 44-45 metri.
• materiale strutturale: ferro
• collegamenti: giunti rivettati
• massa dell’ordine delle 3.000 tonnellate.

Il ponte Dom Luís riecheggia, costruttivamente, il vicino ponte di Maria Pia, realizzato nove anni prima sempre dall’ing. Seyrig quando era ancora in società con Gustave Eiffel. Anch’esso è un ponte con struttura ad arco, costituito però da un singolo impalcato dedicato al traffico ferroviario.

Ponte Dom Luís I: tecnica di montaggio a sbalzo

L’impossibilità di allestire puntelli nell’alveo del fiume Douro fece optare per la tecnica di montaggio per mensole simmetriche. Tale tecnica aveva dimostrato funzionare molto bene per il ponte Maria Pia, pertanto, venne replicata per la costruzione del ponte Dom Luís I.

La tecnica costruttiva per mensole simmetriche prevede un montaggio a sbalzo, partendo dalle spalle del ponte e procedendo verso la mezzeria. Durante la fase di montaggio, i semiarchi, simmetrici e contrapposti, si comportano come mensole di lunghezza crescente, man mano che la costruzione procede. Sulle mensole provvisorie agisce il peso proprio della struttura e i carichi provvisionali.

La luce delle mensole aumenta man mano finché non viene collocato l’elemento in chiave dell’arco. Solo a tal punto, l’arco inizia a funzionare secondo il suo reale comportamento statico.

La sequenza di varo prevedeva la presenza di cavi provvisori collegati alle spalle del ponte per sostenere i tronchi di arco e contenere le deformazioni e le sollecitazioni fino alla chiusura in chiave dell’arco.

Schema statico: un arco parabolico su spalle in granito

Lo schema statico della struttura portante del ponte Dom Luís I è quello dell’arco con due cerniere agli appoggi ed è quindi una struttura iperstatica di grado uno rispetto al classico arco a tre cerniere. Questo schema statico aumenta la rigidezza globale del sistema, ma al contempo lo rende più sensibile alle dilatazioni termiche e agli assestamenti differenziali delle spalle del ponte.

Il contesto geologico ha favorito la scelta dello schema statico con arco a due cerniere. I banchi granitici a ridosso delle sponde del fiume hanno offerto la possibilità di realizzare solide strutture di fondazione, condizione preziosa per un arco spingente.

Per un arco a due cerniere di luce L e freccia f, soggetto ad un carico uniformemente distribuito q, riferito alla proiezione orizzontale, la spinta orizzontale H agli appoggi e le reazioni verticali V si stimano come:

• reazioni orizzontali agli appoggi: H = q * L^2 /(8 * f)
• reazioni verticali agli appoggi: V = qL/2

Si vede dunque come, aumentando la freccia f, diminuisca la spinta orizzontale H. La freccia marcata dell’arco del Dom Luís I, pari al 50% della semi-luce della campata, contiene l’entità della spinta orizzontale.

Se l’asse dell’arco segue la linea delle pressioni del carico uniforme, il momento flettente interno tende a zero. Assumendo per l’asse dell’arco una configurazione affine ad una parabola di asse verticale (arco parabolico) si ottiene la coincidenza funicolare tra forma e carico. In altre parole, se la geometria reale coincide con un andamento parabolico, l’arco lavora solo a compressione pura.

Le grandi spalle in muratura di pietra sbozzata, con i portali che inquadrano l’arco e i basamenti scolpiti, sono elementi strutturali che rendono possibile la soluzione dell’arco a due cerniere, trasferendo le spinte orizzontali al banco roccioso. La scelta di murature massicce su roccia affiorante consente di contenere le deformazioni d’imposta, riducendo l’insorgenza di momenti secondari nell’arco durante gli stati di esercizio e le variazioni termiche.

Non sorprende quindi che l’opera, pur apparendo leggera grazie al reticolo metallico, dia l’impressione di essere ben ancorata al suolo, quasi a modo di fortificazione. Le descrizioni architettoniche ufficiali mettono in risalto il dialogo tra ferro e granito che fa parte dell’identità strutturale del ponte, tanto quanto la sua arcata.

Manutenzione sistematica: il segreto della longevità del Dom Luís I

L’equilibrio tra uso contemporaneo (traffico, impianti, manutenzione) e tutela della forma resistente originaria ha garantito la durabilità dell’opera nel corso dei decenni, dal 1886 ad oggi.

Il ponte Dom Luís I è infatti un esempio di come una manutenzione costante possa assicurare la durabilità di una struttura in ferro così datata ed esposta alle condizioni aggressive di un ambiente fluviale distante pochi chilometri dalla costa.

Ispezioni periodiche delle giunzioni, rinnovo programmato delle protezioni superficiali, sostituzione delle componenti in via di corrosione sono le operazioni di base per garantire la durabilità dell’opera.

I recenti interventi di ripristino sul livello inferiore del ponte, con imponenti ponteggi e schermature, ci ricordano che la manutenzione di una struttura metallica dal valore storico, in ambiente marino-urbano, è un equilibrio tra conservazione e prestazioni di servizio: occorre proteggere il materiale, gestire le acque meteoriche, curare drenaggi e giunti, rinnovare gli impianti senza intaccare l’autenticità strutturale.

Conclusioni: un’opera di ingegneria in grado di valorizzare il centro storico

Il ponte Dom Luís I non è solo un ponte, ma un bene culturale la cui funzione urbana resta viva. Vanta infatti diversi riconoscimenti tra cui la classificazione come Imóvel de Interesse Público (Bene di Interesse Pubblico) dal 1982 e l’inserimento nel perimetro UNESCO del Centro Storico dal 1996.

Il ponte Dom Luís I, oltre ad essere un’icona da cartolina, ci ricorda come l’ingegneria strutturale possa dare forma ad una città senza perdere il contatto con la materia e con il tempo.

L’utilizzo attuale del ponte, con traffico ferroviario e pedonale sull’impalcato superiore e passaggio solo pedonale su quello inferiore, è figlio di questa consapevolezza: la struttura continua a svolgere il suo compito, ma in regime di carichi statici e dinamici compatibili con la sua natura materica e con un orizzonte di conservazione a lungo termine.

Articolo a cura di Francesco Ippolito. Revisione tecnica di Marco De Pisapia.

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Codice articolo: 274. A cura di Francesco Ippolito, in collaborazione con Marco De Pisapia.

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