Ponte ad arco

Il più antico ponte ad arco esistente potrebbe essere il ponte miceneo Arkadiko in Grecia. Fu costruito nel 1300 a.C. circa. Il ponte ad arco a mensola in pietra è ancora usato. Il ben conservato ponte ellenistico di Eleutherna ha un arco a mensola triangolare. Il ponte pedonale di Rodi del IV secolo a.C. poggia su un antico arco a voussoir.

Sia gli etruschi che gli antichi greci conoscevano gli archi. Ma i Romani furono i primi a usare gli archi per la costruzione di ponti.

I ponti ad arco romani erano di solito semicircolari. Un certo numero erano anche ponti ad arco segmentale (come il ponte di Alconétar), il che significa che ha un arco curvo che è meno di un semicerchio. Un tale ponte ad arco segmentale permetteva a grandi quantità di acqua di inondazione di passare sotto di esso. Questo impedirebbe al ponte di essere spazzato via durante le inondazioni. Inoltre il ponte stesso poteva essere più leggero. Generalmente, i ponti romani avevano pietre dell'arco primario a forma di cuneo (chiamate voussoirs) della stessa dimensione e forma. I Romani costruivano sia campate singole che lunghi acquedotti ad archi multipli. I loro ponti avevano aperture per le inondazioni nei pilastri.

Nell'Europa medievale, i costruttori di ponti migliorarono le strutture romane usando pilastri più stretti. Usarono canne d'arco più sottili e rapporti di campata più bassi sui ponti. Furono anche introdotti archi gotici a sesto acuto che riducevano la spinta laterale. In particolare il XIV secolo vide la costruzione di ponti raggiungere nuove altezze. Campate fino a 40 metri (130 piedi) erano precedentemente inaudite nella costruzione di archi in muratura.

Nel 19° secolo l'acciaio divenne più economico e permise ponti ancora più lunghi. I ponti ad arco legato divennero comuni perché non hanno bisogno di fondazioni così grandi e costose. Alcuni, alla fine del 20° secolo, sono stati realizzati oltre i 500 metri (1.600 piedi).

Vantaggi dei materiali semplici

Pietra, mattoni e altri materiali simili sono forti in compressione. Sono abbastanza forti nel taglio. Ma non possono resistere a molte forze in tensione. Di conseguenza, i ponti ad arco in muratura sono progettati per essere costantemente sotto compressione. Ogni arco è costruito sopra un telaio temporaneo di falso lavoro, conosciuto come centinatura. Nei primi ponti ad arco di compressione, una chiave di volta al centro del ponte sopportava il peso del resto del ponte. Più peso veniva messo sul ponte, più forte diventava la sua struttura. I ponti ad arco in muratura usano materiale di riempimento (tipicamente macerie compattate) sopra l'arco per aumentare questo peso morto sul ponte. Questo impedisce anche che la tensione si verifichi nell'anello dell'arco mentre i carichi si muovono attraverso il ponte. È stato usato anche il calcestruzzo non rinforzato. Quando viene usata la muratura (pietra tagliata), gli angoli delle facce sono tagliati per minimizzare le forze di taglio. Dove viene usata una muratura casuale (pietre non tagliate e non preparate), esse sono mortificate insieme. La malta viene lasciata indurire prima che la falsa opera venga rimossa.

Sequenza di costruzione

• Dove gli archi sono collocati nel letto di un corso d'acqua (su pilastri o sponde) l'acqua viene deviata. In questo modo la ghiaia può essere prima scavata e sostituita con un buon basamento (di materiale resistente). Da questi, i pilastri di fondazione sono eretti o sollevati all'altezza della base prevista degli archi. Questo è un punto noto come il molleggio.
• Si costruisce la centinatura di falsi lavori (in inglese britannico: arch frame), tipicamente da legname. Ogni arco di un ponte a più archi creerà una spinta sugli archi vicini. Per questa ragione è necessario o che tutti gli archi del ponte siano sollevati allo stesso tempo, o che siano usati pilastri molto larghi. La spinta degli archi finali è presa nella terra da sostanziali piedritti (verticali) alle pareti del canyon.
• I vari archi sono (o il singolo arco è) costruiti sopra il centraggio. Una volta che ogni canna d'arco di base è costruita. Gli archi sono (o l'arco è) stabilizzati con muratura riempita. Questi possono essere posati in corsi di legame orizzontali (strati). Possono formare due pareti esterne, conosciute come spandrels, che sono poi riempite con materiale sciolto appropriato e macerie.
• La strada è asfaltata e i muri a parapetto dirigono il traffico verso il ponte.