conside-rerà la parte di muro compresa fra i piani verticali dividenti pe1·
mezzo le larghezze di due contrafforti successivi e perpendicolari alle larghezze medesime; si determinerà l'azione delle terre nell'in-tervallo compreso fra i detti due contrafforti; e quindi l'azione delle terre sui due mezzi contrafforti attigui. Nel fare queste determina·
zioni si terrà conto del peso dell'incamiciata che copre la scarpa del sovrastante terrapieno, del peso dell'inghiaiata della ferrovia e del massimo sovraccarico che sulla ferrovia medesima si può tro-vare al passagg·io dei convogli; e le azioni delle terre contro la parte accennata del muro di sostegno si dovranno determinare in inten-sità, di1·ezione ed anche in punto d'applicazione sulle pareti spinte.
Dopo questo, si potranno dire note tutte le forze sollecitanti la parte considerata del muro di sostegno, fra le quali forze travasi il peso del mnro stesso; cosicchè, cercando la risultante di tutte que-ste forze, sarà agevole deter·minarne l'intensità, la direzione ed il
126-punto d'applicazione sulla base di fondazione, per quinùi accertarsi del gTado di stabilità dell'opera.
Nelle accennate ricerche, per quanto si può senza troppo compli-cnre le figure, si farà uso di metodi grafici, i quali, mentre riescono speùiti, hanno il vantag·gio di dare un'approssimazione più che suf-ficiente pel g·enere di determinazioni di cui stiamo parlando (f).
I dati del problema poi sono: l'angolo d'attt·ito q, della terra che supporremo di 30°; il peso del metro cubo della medesima che fisseremo in 1700 chilogTammi; il peso del metro cubo eli mura -tura che assumeremo di 2300 chilogrammi; il sovraccarico corri -spondente al passaggio dei convogli che prenderemo eli 5000 chi-logrammi per ogni' metro lineare eli ferrovia, ossia di 2000 ch ilo-gTammi per ogni metro quadrato della zona occupata da travet·sina lunghe metri 2,50; il profilo del terl'eno il quale, nella scala di metri 0,02 per ogni metro, è rappresentato in abcdejglt (Tav.
X, Fig. }a); e finalmente le dimensioni tutte del muro di soste-gno risultanti dalla fig11ra 4a della tavola VIII. Si può ritenere che il materiale costituente il òallast, ossia l'ing·hiaiata nella quale è posato l'armamento della ferrovia, abbia lo stesso peso della terra; che il suo profilo sia i7dm; e che operi in ciascun punto della base i m in ragione ùi retta della corrispouden te altezza.
92. Riduzione dell'incamiciata e del sovraccarico ad equipol-lenti massi di terra. - L'incamiciata ha rispettivamente presso le sue estremità inferiore e superiore le grossezze di metri 0,60 e di metri 0,45 misurate normalmente alla faccia esterna, e le g-rossezze
. verticali cor!'isponàenti risultano approssimativamente di metri 0,72
e di metri 0,54. Se poi si suppone che sia a ò c c' b' a' (Tav. X, Fig·.
la) la sezione trasversale di un masso di terra equipollente all'
in-({) Il metodo grafico per detet·minare la spinta delle terre contro una data parete piana è quello stesso che analiticamente travasi svolto nel ca-pitolo XIV del volume della nostr' Arte di fabbricare intitolato Resistenza dei materiali e stabilità delle cost1·u .. ioni, sal v o che alle formale determi-natr·ici del piano di distacco, della spinta massima e del suo punto d'ap-plicazione, il cui uso r:esce in mo!ti casi frequentissimi rlella pratica un po' complicato e lungo, si sostituiscono costrnzioni geometriche le quali, anclte nei casi più complessi, permettono di risolvere il problenta con spe-ditezza e semplicità. Segue da ciò che, nell'adotta17e il metodo gt·afico pet• la determinazione della spinta delle tene, si ammettono le ipotesi: che sia piana la faccia secondo cui il masso spingente tende sepat·arsi dal t.eiTa-pieno; che le resistenze che si oppougono agli scoscendimen ti siano salta n to
- 127
camiciata, siccome pesi del metro eu bo di terra e del metro eu bo di muratura vennero rispettivamente fissati in 1700 chilogrammi ed in 2300 r,hilog·rammi, si ha
- , 2300
o
72om
97 a a=
l700 '= ' '
- - 2300
ò ò'
=
c c'= --
1700 , O 54=
O 73 · , 'e così, con un'approssimazione più che sufficiente pel problema che stiamo risolvendo, trovasi determinato un masso Ji terra che deve produrre sul terrapieno un effetto che si potrà ritenere come iden-tico a quello che effettivamente produce l'incamiciata.
In quanto al sovraccarico, si otterrà l'altezza
no=
pq ponenJo l'equazioneno X
1700=
2000, d'ondee, ritenendo che l'altezza rn
=
sp del òallast sia di metri 0,52, risoltadue, quella dovuta all'attrito di terra con terra che si sviluppa nella faccia inferiore del detto masso, e quella, pur-e dovuta all'attrito, messa in giuoco sulla pa1·ete del ritegno che dà appoggio al terrapieno.
Angoli colla vertitale delle azioni di un prisma di terra s11lla parete spinta R s11l pia?·.o di distacco (Tav. 3•, Ji'ig. 19). - Si consideri un terrapieno terminato superiormente da una superficie cilindrica colle sue generatrici orizzontali ed avente per· sezione retta una linea qualunque A0 An-l B. Questo terrapieno, che può anche essere sovraccaricato sulla sua faccia superiore, abbia appoggio contro una parete piana "il cui pro-filo è rappresentato nella retta A0 An; ed una parte di esso, rappresen-tata nel triangolo A0An-I An, sia in procinto di scorrere lungo il piano AnAn-1·
1 2 8
-93. Operazioni preliminari per la determinazione della spinta contro la parte di muro compresa fra due contrafforti succes-sivi. - La parete spinta è, per questa parte del muro di sosteg-no, rappresentata in Oa sulla fig-ura l"- della tavola X; e la retta 00, condotta per O in modo da fare l'angolo
a
O Q= 60°, ossia l'an-golo di 30o coll'orizzonte, rappresenta il profilo del piano di na-tura! declivio delle terre determinato dall'orizzontale proiettata in O.Se ora, mediante rette verticali, immag·iniamo scomposte le sezioni abcc'b'a' ed imlpqonk dei due massi eqùipollenti dell'incamiciata e del sovraccarico in fignre triangolari, rettangolari e trapezie, e se conduciamo le rette Ob, O et, Ou, 01·, 08, O v, ... , .... , i cui angoli coll'orizzonte siano maggiori di 30°, risultano i triangoli a Ob, bOe, tOu, u01', 1'08, 80v, ... , e riesce facile determinare i pesi dei corrispondenti prismi di terra per una luughezza di terrapieno e-guale all'unità, non che i pesi che, per l'esistenza dell'incamiciata,
del balla8t e del sovraccarico, esistono sulle facce superiori ab, b c, tu, ~t1', 1'8, sv, ... dei prismi stessi.
Indicando ordinatamente coi numeri l, 2, 3, 4, 5, 6, ... i pesi dei detti prismi triang·olari e coi numeri l', 2', 3', 4', 5', 6', ...
quelli gravitanti sulle loro facce superiori, osservando che nel peso 2', insistente alla faccia ruppresentata in b
c,
s'intenderà compreso quello del parallelepipedo rettang·olo bee' b' e quello del prisma triangolare ctd, ed assumendo per unità di peso quello del metro cubo di muratura, si potrà compilare la seguente tabella, in cui i numeri della quinta colonna si sono dedotti da quelli della quarta1700 moltiplicandoli pel rapporto
2300
=
0,74 del peso del metro cubo di terra al peso del metro cubo di muratura.Chiamando
P il peso del pl'isma di terra A0An-l An,
7' l'angolo d'attrito delle ten·e del terrapieno sopra sè stesse,
p' l'angolo d'att!'ito delle terre del terrapieno sopra la parete AnAo del ritegno,
y l'angolo A0 An O che la parete spinta fa coll'orizzonte, contato que st'an-golo dalla parte del terrapieno,
'f l'angolo An-l An O del piano di distacco An An-l coll'o!'ir.zonte.
" e p g·li angoli P l R e P l S che le due componenti R ed S tlel peso P fanno colla verticale nell'istante in cui il prisma o ~uneo di terra A0 An-l An è in procinto di scorrere fra le due pareti resistenti An.Ao ed AnAn-1>
si ha: che ìa componente R, !'appresentante la spinta contro la parete AnA0,
-129-ril ELEMENTI LINEARI
z VOLUMI DEI SOLIDI
o ~ p el
;;;
o
< <Il calcolo delle aree di altezza pESI
o
o ·s
.!i '"O BASI ALTEZZE eguale ad l m
l
m m mc
Il
l 2,30 3,76 8,648 6,400
l l 0,85 3,80 3,230 2,390
2 0,20 7,30 1,460 1,080
,
l
0,40o,
73 0,292 ~2' 0,355 0,263
o,
14 0,45 0,0633 0,43 7,70 3,311 2,450
3• 0,30 0,52 0,156 0,115
4 0,23 7,70 1,771 1,311
4' 0,45 0,52 0,234 0,173
5 1,25 7,70 9,625 7,122
5' 2,5() l, 70 4,250 3,145
6 0,23 7, 70 1,771 1,3ll
6' 0,45 0,52 0,234 0,173
fa colla normale I C alla parete stessa l'angolo R I C= p'; che la compo-nente S, rappresentante l'azione del prisma A0 An-I An sul piano An An-I> fa colla normale ID a•questostessopianol'angoloSID=p; che l'angoloEIC della retta I C colla verticale I E è dato da
EIC="'+f'i
e che l'angolo E ID della retta I D colla stessa verticale, a motivo della similitudine dei due triangoli rettangoli ID F ed An EF, è eguale all'angolo An-I AnO= <ji.
Se ora osservasi che nel qu adrilatero An E I C sono retti i due angoli An E I ed An CI, si ha che la somma degli altri due augoli deve fare ISO•, cosit-chè si ha subito l'equazione
Cl. + p'+ ' l = ISO•
APPENDICE ALL'ARTE DI FABBRICARE Vol. IV.-9
- 130
-94. Spinta contro la parte di muro compresa fra due con-trafforti successivi. - Questa determinazione può essere fatta gra-ficamente ed approssimativamente col metodo che seg·ue. Condotta una verticale o V (Tav. X, Fig. 3u) e prestabilita una determinata scala per valutare i pesi, per esempio quella di 5 millimetri pe1· ogni unità dei pesi scritti nell'ultima colonna della tavola del nu-mero precedente, si portino successivamente su essa le lung·hezze Òl + l', 1+1'2+2'. 2+2'3+:3', 3+3' 4+4', 4+4'5+5', 5
+
5' 6+
6', ...... rappresentanti rispettivamente i pesil + l'= 8,790 2+2'= 1,343
3
+
3'=
2,565 4+
4'=
1,484 5+
5'=
10,267 6+
6' = 1,484.Supponendo ora che l'angolo d'attrito q/ della terra colla parete del muro sia eg·uale all'angolo d'attrito q> della terra colla terra (ossia di 30° nel caso concreto), ed osservando cb è l'angolo À nella parete spinta coll'orizzontale Ow è di 90°, risulta che la direzione della spinta delle terre contro la detta parete fa colla verticale l'an-golo a dato da
ex= 180° - y- q>'= 60",
dalla quale si deduce
" = 180•-'l- 'i'' (l).
Per essere poi EIS=ElD-SID, si ha
(2). Queste ultime due formole servono a determinare g-li augoli (/. e 1B quando sono noti gli ang-oli y, rp, rr' e o/; che anzi, prolungando 1:1 retta An O in AnO' ecostruendoinO'AnH edin0A0Kidue angolirr'e 'f, si ottienel 'an-golo a in A0AnH e l'angolo ~ in An-l AnK.
Pia'Yio di distacco e spinta massima di un te1·rapieno qualunque contro lo parete di un ritegno destinato ad impedire gli scosce11dimenti. - Sup-pongasi ora d'avet·e un tel'l'apieno sostenuto da una resistente parete piana,
-
131-già descritto in
a
OQ nella fìgura l•. Dalla stessa tìgura risultano pure g·li angoli j3 che le rette Ob, Oct, Oz6, Or, Os, Ov, ... . fanno colla linea di natura! declivi o O Q, dati anche dalla formola generalequando \); rappresenti l'ang·olo che una qualunque di queste rette fa colla orizzontale Ow.
Se ora, fatto l'angolo (Fig·. l n e 3a) a o V= Q O a, si costn;iscono a dritla di oV gli altri aug·oli jì1oV=b0Q, ft~oV=tOQ, j33o V
=uOQ,
p
4oV=?·OQ, j35oV=s0Q, j36oV=v0Q, ... e se si conducono dai punti l + l', 2 + 2', 3 + 3', 4+
4', 5 + 5',6
+
6' , ........ altrettante rette rispettivamente parallele alle o j31,.oj3~, oj33, oj34, oj35, oj36, . . . si hanno nelle lung·hezze oRI' o R2,
.oR5, oR4• oR5, .. oR6, .. . . . •• le direzioni e le intensità ùelle spinte
prodotte dal terrapieno contro la parete O
a
nelle ipotesi che i piani di distacco siano quelli definiti dalle l'f!tte Ob, Oct, Ou, 01·,Os,
Ov ... .Queste spinte, come chiaramente risulta dalla figura 3a, vanno crescendo dalla prima alla quinta e decrescendo dopo quest'ultima;
cosicchè, fra i prismi spingenti da noi considerati, quello cui cor-risponde il piano di distacco O
s
(Fig. l a) produce la spinta mag-giore.Se il sovraccarico operante sulla base ?'
s
si potesse ritenere comeavente per una lunghezza indefinita un profilo poligonale qualunque ma co-stante, e caricato su tutte o su alcune facce solta11to della sua superficie superiore da pesi distribuiti sopra li~te rettangolari tutte disposte paralle-lamente agli spigoli, secondo cui le dette facce vengono ad incontrarsi. ·La
parete spinta sia rappresentata in AnAo (Tav. 3•,-Fig. 20), il profilo della superficie superiore del terrapieno, t·egolarmente disegnato assieme alla .detta parete, sia A0 A3 A4 A7 ... , e si trovino sovraccaricate le liste
ret-tangolari A1 Az, A5 A6, ... La traccia verticale di quel piano di natura!
.declivio delle terre, il quale passa per la orizzontale determinata dal punto An, sia AnK, e vogliansi determinare il piano di distacco, la direzione e l'intensità della spinta massima corrispondente ad una lunghezza di terra-pieuo eguale all'unità.
Per riso l vere il problema si conducano dal punto An le rette An Au An Az,
An A3, An A4, An A5 , A11 A6, ... ai differenti vertici del profilo della su
per--
132-una massa affatto sciolta, bisognerebbe considerare alcuni piani di distacco fra Or ed Os ed alcuni altri fra Os ed Ov, onde
ricono-;;cere se quello di massima spinta trovasi prima o dopo O s, e risulterebbe infatti che un siffatto piano corrisponderebbe presso a poco al rnezzo dell'indicata base 1·s. Osservando però che lungo la z0na di larghezza rs vi sono le traversine per l'armamento della ferrovia, e che quindi il sovraccarico, la cui massa equipolleute di terra è rappresentata in rsqo, non si può ritenere come capace di divisione secondo piani verticali compresi fra 1' o ed s q, si con-chiude nel caso concreto: che il piano di distacco è Os; che la.
spinta corrispondente per una lunghezza di terrapieno eguale al -l'unità è data in direzione ed intensità della lunghezza oR~; e che questa lunghezza, misurata sulla scala stata adottata per valutare le forze nella costruzione della fig·ura 3°, valfl 5,96.
Conducendo per R5 l'orizzontale R5 A, nei cateti A R;; ed A
o
del triangolo rettangolo oAR5 si otteng·ono rispettivamente le compo-nenti orizzontale e verticale della detta spinta, le quali misurate sull'ultima indicata scala si trovano eguali a 5,16 ed a 2,98.Considerando ora la parte di muro di sostegno compresa fra due contrafforti successivi, la cui lunghezza è di metri 3, e chiamando
R la spinta contr'essa esercitata dal terrapieno,
Q
la componente orizzontale, eV la componente verticale della spinta stessa, risulta
R
=
3X
5,96=
17,88ficie superiore del terrapieno ed ai punti che conispondono alle estremit&
delle liste sovraccaricate. E, prendendo le misure sulla figura, si calcolino i pesi P11 P2, P3, P4, P5, P6 , P7 , ... dei prismi di terra rappresentati nei triangoli A11A1A0 , AnA2A11 A11A3A2, A11A4A3, A11A5A4 , A11A6A5, A11A7A6, ... ,
e quindi i pesi S2 , 86, ... dei sovraccarichi conispondenti alle liste A1 A2, AsA6, .....
Fatto questo, p1·endasi un punto qualunque M, si conduca per questo punto la verticale M V1 e, fissata una certa scala per la valutazione dei pesi, si determinino sulla detta verticale i punti p p p 2 + s2, p g, p 4> p 5>
p6 + S6, P7 , ..... , in modo che le lunghezze M P11 P1 P2 + S2 , P2 S2+ P3,
P3 P4, P4 P5 , P5 P6 + S6 , P6 + S6 P7 , ..... rappresentino rispettivamente i pesi già calcolati P11 P2 + S2 , P3, P,, P5 , P6, + S6, P7 , ... Si costruisca l'angolo a M V'= a, il quale, quando sia l'angolo H A11 0' eguale all'angolo d'attrito r' della terra colla parete spinta, è eguale all'angolo H A11 A0; e
- 133-Q= 3
x
5,16=
15,48v =
3x
2,98=
8,94,dove l'unità di forza è il peso del metro cubo di muratura, oss1a il peso di 2300 chilogrammi.
95. Punto d'applicazione della spinta contro la parte di muro compresa fra due contrafforti successivi. - Determinato il piano di distacco O
s
(Fig. la), si trovino i, centri di superficie l, 2, 3, 4 e 5 dei triaugoli aOb, bOe, tOu, uOr ed rOs posti fra la pa-rete spinta ed il piano di distacco or accennato. Dopo questo, si cerchino i centri di superficie delle fìg·ure ab b' a', b ct
d c'b'.ittl~. ttrnh, ed 1·sqo ed i punti d'intersezione l', 2', 3', 4' e 5' delle verticali passanti pei centri stessi col profilo abcde del ter-l'eno. Tutti g·l'indicati centri di superficie sono facilissimi ad atte-nersi, g-iaccbè trattasi di figure triangolari, rettangolari e trapezie;
e solamente conviene accennare al modo stato seguito per trovare la verticale passante pel centro della figura be
t
dc' b'. Nella fig·ura 2" si è costrutto il poligono delle forze corrispondente ai pesi dei due prismi di tena lunghi l'unità rappresentati nelle figure bcc'b' e ctd, i quali pesi, per quanto si deduce dai numeri contenuti nella quarta colonna della tabella stata riportata nel numero 93, sono rispettivamente eguali a 0,216 e 0,047 sempre quando si assu-ma per unità il peso del metro cubo di muratura. In questo poli-gono si è assunto un decimetro per ogni unità di peso, e si è scelto il punto P come polo per condurvi i tre rag·gi Pa;, Py e Pz. Dai centri di superficie delle due figure bcc'b' e ctd (Fig. laquindi, condotta la retta A11 K inclinata all'orizzonte dell'angolo di naturaL declivio KA110 = l'• si facciano a dritta della verticale M V' gli angoli
~~M V'= A1 A11K, ~2MV1 = A2AnK, 133M V'= A3 AnK, ~4 M V'= A4 A11K, fl5M V'= A5 An K, ~6 M V' = A6 A11 K, ~7 M V'= A7 An K, ... Dai punti Pl> P2 + S2, P3, P4, P5, P6 + S6 , P7 , ... si conducano altrettante paral-lele alle rette M~v M~2, M~3, M~4, M135 , M~6, M~7, ... ; ed ev idente-mente, per quanto venne detto ragionando sulla figura 19', si banno nelle lunghezze MRJ> MR;, MR3, MR4 , l\1R5, MR6, MR7, ... le direzil)ni e le intensità delle spinte prodotte dal terrapieno contro la parete An A0 nel-l'ipotesi che i piani di distacco siano quelli definiti dalle rette A11Ap A11A2,
AnA3, AnA4, AnA5 , A11A6 , AnA7, ...
Queste spinte vanno prima crescendo, poi decrescendo; e, siccome risulta dalla figura che la massima fra le spinte trovate è quella 1·appresentata in Mlt6 , per una prima approssimazione nel risolvere il problema si può
ri-
-134-e 2"-) Ri sono condotte due verticali e si è quindi fatto il poligono funicolare I II III. Il punto III, io cui il lato parallelo al raggio Pa; incontra il hto parallelo al raggio Pz, determina la verticale passante pel centro di superficie della fìg·ura be
t
dc'b' e l'incontro di questa verticale con be dà il punto 2'.Determinati i punti l; 2, 3, 4, 5, l', 2', 3', 4' e 5', si condu-cano per essi altrettante rette parallele alla retta O
s
rappresentante la traccia vertir:ale del piano di distacco, le quali parallele, quando si parta dalla più alta, si presentano col seguente ordine. Prima quella che passa pel punto l', e quindi successivamente quelle de· terminate dai punti 2', 3', l, 4', 2, 3, 4, 5' e 5.Si cerchi ora la retta parallela alla traccia del piano di distacco passante pel centro di tutte le forze parallele applicate nei dieci punti indicati. Perciò si costruisca il poligouo delle forze rappre-sentato nella retta O 5 della figura 4a, poligono che si ottiene col portare successivamente i pesi (Num. 93) 2,390, 0,263, 0,115, 6,400, 0,173, 1,080, 2,450, 1,311, 3,145 e 7,122 sopra l'accennata retta O 5 condotta parallelamente alla retta Os della figura 1". Scelto il punto P come polo, si conducano gli undici raggi ai vertici del definito poligono delle forze; e quindi si costruisca il corrispou-dente poligono funicolare, determinando il punto d' intersezione XI(Fig·.l') del lato I XI parallelo al raggio Po, col rag·gio X XI parallelo al raggio P5. Conducendo parallelamente ad O
s
la retta XIA, si ottiene in quest'ultima la parallela al piano di distaceo passante pel centro di tutte le forze sollecitanti la parte di terr a-pieno producente la massima spinta.tenere che il prisma di massima spinta sia A0 A6 An, che il pi:mo di di-stacco sia per conseguenza An A6 e che la spinta maesima corrispondente R6 si trovi rappresentata in direzione ed intensità dalla retta M R6•
Ma riesce facile il comprendere come, immaginando diversi piani di eli-stacco fra i due di tracce An A5 ed An A6 ed altri fra i due di tracce An A.., ed AnA7, possa succedere che ad alcuno di essi eorrisponda una spinta mag-giore della R6 ; cosicchè, quando credasi di dover raggiungere maggior ap-prossimazione nella risoluzione del proposto problema, si può procedere come segue: si dividano le A5 A6 ed A6 A7 ( Tav. 3•, Fig. 21) in parti pic-cole, ed i p un ti di eli visione siano, per· esempio, O, l, 2, 3 e 4 per la prima e 4, 5, 6, 7 ed 8 per la seconda linea; dal punto Aa si conducano altret-tante rette agli indicati punti di divisione; e si calcolino i pesi Pu p2, p3,
p4, p5, p6, p7 e p8 dei prismi di terra rappresentati nei triangoli An l O, An21, An32, An43, An54, An65, An76 ed An87, non che i
sovracca--
135-Il punto d'incontro A della retta XI A colla parete O
a
dà quel punto, che si può ritenere come il cercato punto d'applicazione della spinta contro la parte di muro compresa fra due contrafforti successivi.135-Il punto d'incontro A della retta XI A colla parete O