La destinazione d'uso militare, per cui era stata prevalentemente concepita, comportò una scelta di tracciato che fosse lontano dai principali nodi di traffico dei capoluoghi veneti e, per quanto più possibile, l'indipendenza dalle altre linee ferroviarie intersecate lungo il percorso.
La Ostiglia - Treviso si dirama dalla stazione di Ostiglia, posta poco dopo la sponda sinistra del fiume Po sull'importante direttrice Bologna - Verona, e prosegue, dopo aver compiuto una curva a destra, in direzione Nord-Est con un lungo rettifilo, attraversando in diagonale le paludose Valli Grandi Veronesi. Due ponti a travata metallica di un certo rilievo consentono il superamento in questo tratto dei fiumi Fossetta (Canal Bianco) e Tartaro. Due nuove stazioni secondarie vengono costruite nei comuni di Casaleone e Aselogna. Dopo circa 18 chilometri la linea compie una curva a destra e si allaccia allo scalo di Legnago, punto di bivio con altre due linee ferroviarie: la Verona - Rovigo e la Mantova - Monselice. Superata la stazione di Legnago la linea compie una curva a sinistra e prosegue in salita per il superamento dell'argine del fiume Adige, con un ponte indipendente e appositamente costruito adiacente a quello della linea per Monselice. Superato il fiume Adige la linea volge a sinistra in discesa, riportandosi alla normale quota di campagna, e con un andamento quasi rettilineo si dirige a Minerbe e Cologna Veneta, dove vengono costruite due nuove stazioni. Altri due ponti in ferro di un certo rilievo vengono costruiti per il superamento del fiume Fratta e Guà. Superato il fiume Guà la linea curva a destra e prosegue in direzione nord-est toccando gli abitati di Orgiano, Sossano, Barbarano-Villaga e Villaganzerla, nei quali vengono predisposte altrettante nuove stazioni. Poco dopo Villaganzerla la linea attraversa il fiume Bacchiglione, con un ponte in ferro e sei archi in muratura laterali. Dopo 67 chilometri da Ostiglia la linea si allaccia, con una curva a destra, all'importante direttrice Milano - Venezia nella stazione di Poiana di Granfion, dove viene ricostruito appositamente tutto lo scalo merci e la stazione cambiando nome in Grisignano di Zocco. Dopo lo scalo di Grisignano, lato Venezia, la linea si dirama con una curva a sinistra e prosegue in rettifilo, superando il fiume Ceresone con un ponte in ferro e toccando l'abitato di Campodoro, servito da un apposita nuova stazione. Un ulteriore curva, questa volta a destra, permette alla linea di giungere a Piazzola sul Brenta; anche qui viene installato un nuovo scalo ferroviario. Un nuovo ponte in ferro a tre travate metalliche e due pile intermedie in muratura, viene realizzato per superare il fiume Brenta, dopo il quale la linea, con un andamento quasi in rettifilo, prosegue verso l'abitato di Arsego, sede di una nuova stazione, e giunge a Camposanpiero, stazione di bivio con le linee per Padova, Castelfranco e Cittadella. Anche a Camposanpiero un ampliamento dello scalo e della stazione accolglie l'innesto della nuova linea. Uscendo da Camposanpiero lato Castelfranco la linea volge a destra e con un andamento quasi rettilineo raggiunge la stazione di Treviso Porta Santi Quaranta, nella quale si innesta alla quella esistente e la segue parallelamente a destra sino a raggiungere la stazione di Treviso Centrale, ove a termine. Nel percorso da Camposanpiero a Treviso Porta Santi Quaranta la linea scavalca con un sottovia la ferrovia Mestre - Bassano. Altre nuove stazioni secondarie vengono costruite negli abitati di Loreggia, Ronchi di Piombino, Trebaseleghe, Badoere - Levada e Quinto di Treviso. Altri ponti in ferro saranno necessari per l'attraversamento dei fiumi Musone dei Sassi, Marzenego, Dese, Zero e Sile che verrà attraversato nuovamente a Treviso con un ponte di cemento armato.
TECNICA FERROVIARIA ALL'EPOCA DI COSTRUZIONE DELLA FERROVIA OSTIGLIA - TREVISO
IL BINARIO E GLI ELEMENTI COSTRUTTIVI DELLA VIA
Nomenclatura
Il binario è costituito da:
- una sovrastruttura, detta armamento, che serve di sostegno e di guida alle ruote dei treni e che è formata da due guide, chiamate rotaie, fissate su appoggi trasversali detti traverse;
- dalla massicciata, su cui vi è posato l’armamento.
La massicciata poggia su una superficie di forma e dimensioni adatte, che è chiamata piattaforma.Le superfici laterali della piattaforma, lasciate scoperte dalla massicciata, si chiamano banchine. L’insieme delle opere che vengono eseguite per preparare il terreno naturale e renderlo adatto a sostenere il binario si dice corpo stradale. Si dicono opere d’arte quelle particolari opere costruite sia per sostenere il corpo stradale (muri di sostegno), sia per permettere la continuità dello stesso corpo stradale, come i ponti per l’attraversamento dei fiumi. La strada ferrata, o via, comprensiva del binario e del corpo stradale, occupa una striscia di terreno più o meno larga (a seconda dell’entità delle opere del corpo stradale) che si dice sede stradale.
Come già appena accennato l’armamento del binario è formato:
- da due file di rotaie di acciaio, che costituiscono il sostegno e la guida delle ruote dei veicoli;
- dalle giunzioni, che uniscono tra loro le rotaie di ciascuna fila;
- dagli appoggi, traverse di legno, metalliche o cementizie, che servono di sostegno alle rotaie e che poggiano a loro volta sulla massicciata;
- dagli attacchi, che servono di collegamento fra le rotaie e gli appoggi.
Un tratto di binario compreso fra due giunzioni consecutive e cioè costituito da una sola coppia di rotaie, con i relativi appoggi, giunzioni ed attacchi, si dice campata. Il binario si distingue in binario corrente ed in dispositivi speciali, chiamati apparecchi del binario, che consentono la diramazione del binario da un altro o la intersezione di due binari (scambi).
La massicciata
La massicciata assolve tre compiti fondamentali:
- distribuire il peso del treno sul terreno di piattaforma;
- dare al binario determinate caratteristiche di elastiche d’appoggio;
- attribuire stabilmente al binario la configurazione geometrica desiderata e correggerne i difetti provocati dal traffico.
Il materiale costituente la massicciata deve avere inoltre anche i seguenti requisiti:
- facilità di produzione, trasporto e manipolazione;
- permeabilità, che consenta il rapido allontanamento delle acque;
- lavorabilità, che consenta di sistemare il binario al giusto livello o correggerne i difetti.
All’epoca della costruzione della ferrovia Ostiglia-Treviso il materiale normalmente adottato per le massicciate ferroviarie era la ghiaia di fiume, costituita da elementi di pietra ovali con superfici levicate. Le cave prevalentemente utilizzate per la raccolta della ghiaia furono quelle più vicine alla ferrovia dei fiumi Adige e Brenta.
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Tuttavia l’esperienza dimostrò che la ghiaia, pur presentando buone caratteristiche di elasticità e resistenza, proprio per la sua superficie levigata, tendeva a scivolare con le ripetute vibrazioni provocate dal passaggio dei treni nel tempo. Per tanto si rendevano necessarie frequenti sistemazioni del binario e continue riguarniture della massicciata. Il pietrisco invece, proveniente dalla frantumazione della roccia, si prestò pienamente allo scopo, presentando ottime caratteristiche visto l’attrito che si genera fra gli elementi vista la loro particolare forma spigolosa. Per tanto la ghiaia, un tempo molto diffusa, è ora completamente abbandonata.
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Nella Ostiglia – Treviso per la costruzione della massicciata si fece largo uso del ghiaione del fiume Brenta, estratto nel cantiere di Carturo presso Carmignano di Brenta.
La ferrovia F.P.P. (ferrovia-Padova-Piazzola-Carmignano) diede un notevole contributo al trasporto della ghiaia che, una volta giunta a Carmignano, veniva trasbordata sui carri FS i quali provvedevano a trasportarla nei cantieri della costruenda ferrovia Ostiglia-Treviso, seguendo l’itinerario Carmignano, Vicenza, Poiana di Granfion.
Nel periodo di costruzione della tratta Poiana di Granfion – Treviso, presso la stazione di Piazzola venne realizzato un binario provvisorio di raccordo fra la ferrovia F.P.P. e l’Ostiglia proprio per l’inoltro diretto dei carri carichi di ghiaia fra le due linee.
La Ferrovia F.P.P., vista la massiccia fornitura di materiale, presentò una domanda alle FS per ottenere l’esenzione da alcune tasse relative alla manovra e al nolo dei carri FS.
Fa eccezione il tronco Ostiglia – Legnago, in cui, le diverse difficoltà incontrate durante la costruzione della linea, dovute ad un terreno molto instabile, un tempo paludoso, e quindi poco adatto all’impianto di una sede ferroviaria, consigliarono l’adozione di pietrisco in trachite, proveniente dalle cave di Monselice.
Nella massicciata si distinguono, fra le altre, due parti di notevole interesse nei riguardi dei lavori di manutenzione: l’unghiatura e il cassonetto. L’unghiatura è la parte esterna al piano verticale passante per il ciglio della massicciata. Il cassonetto è la parte compresa tra le traverse da estendersi in profondità fino al loro piano di posa e in larghezza fino all’asse dell’intervia ma comunque non oltre 1,50 metri dalla più vicina rotia se trattasi di linea a doppio binario e a tutto il corpo della massicciata se trattasi di linea a semplice binario. Si definisce ciglio della massicciata l’orlo del piano superiore, e piede dell’unghiatura l’orlo del piano inferiore, che delimita la banchina.
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Le dimensioni della massicciata variano a seconda delle linee. A tal proposito le linee della rete ferroviaria italiana sono classificate in due categorie: linee di tipo A e linee di tipo B.
La suddivisione è stata fatta in relazione alle caratteristiche di traffico della linea: quelle a maggior traffico sono di tipo A, quelle con minor traffico tipo B. La differenza sta nella larghezza del corpo stradale (6,10 metri nelle linee di tipo A e 5,50 metri nelle linee di tipo B) e nello spessore della massicciata, misurato fra il corpo stradale e il piano superiore degli appoggi all’asse delle rotaie (0,50 metri nelle linee di tipo A e 0,35 metri nelle linee di tipo B). Anche lo spessore delle banchine laterali varia di conseguenza (0,60 metri nel tipo A, 0,50 metri nel tipo B). Lateralmente, le unghiature della massicciata, sono inclinate di ¾ (cioè si alza di 3 cm ogni 4 cm sul piano orizzontale). Le scarpate del rilevato invece sono inclinate lateralmente di 2/3. In larghezza la massicciata si estende con il ciglio fino ad un metro dal lembo interno della rotaia.
Nel caso la linea sia in curva, e presenti dunque una certa sopraelevazione della rotaia esterna, si dovrà rispettare lo spessore della massicciata riferito alla rotaia interna alla curva.
La ferrovia Ostiglia – Treviso, come riportato nella cartina sopra, appartiene alle linee con massicciata di tipo B. Nelle figure sotto sono riportate le sezioni della piattaforma stradale e della massicciata nelle linee a semplice e a doppio binario di tipo B.
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Il corpo stradale e il rilevato
Poiché, in genere, l’andamento altimetrico del terreno naturale è alquanto irregolare mentre l’andamento altimetrico del binario deve essere il più regolare possibile, la posizione altimetrica di quest’ultimo non coincide quasi mai con quella del terreno, ma si trova rispetto ad esso ad una quota più alta o più bassa.
Quando la posizione del binario è più alta del terreno naturale, occorrerà compensare la differenza di quota mediante riporti di terra ed il corpo stradale sarà costituito da un rilevato. Se invece la posizione del binario è più bassa di quella del terreno, occorrerà eseguire uno scavo ed il corpo stradale sarà costituito da una trincea.
Nel rilevato la superficie superiore costituisce la piattaforma, mentre le superfici laterali sono generalmente costituite da piani inclinati, detti scarpate, con inclinazione di 2/3 (cioè si innalza di 2 metri ogni 3 metri misurati in orizzontale). L’orlo superiore delle scarpate si definisce ciglio del rilavato e l’orlo inferiore piede del rilavato.
Ai piedi del rilevato sono costruiti quasi sempre dei fossi di guardia laterali (dette anche scoline laterali), per impedire che le acque ristagnino alla base e provochino dei cedimenti del terreno.
La piattaforma del corpo stradale è costituita da due piani inclinati del 3,5% disposti a schiena d’asino e con la monta parallela all’andamento della linea. La larghezza della piattaforma e la posizione della monta variano a seconda del numero dei binari e a seconda che la linea sia di tipo A o di tipo B.
La ferrovia Ostiglia-Treviso attraversando le zone completamente pianeggianti della campagna Veneta è stata costruita tutta in rilevato, con un altezza variabile fra lo zero e gli undici metri circa di altezza rispetto al piano di campagna nei punti più alti del terrapieno in corrispondenza degli attraversamenti dei fiumi.
La larghezza del corpo stradale, misurata fra i cigli del rilevato e fra i paramenti interni dei muretti di parapetto dei ponti, è di 5,50 metri (standard FS per linea a singolo binario con massicciata di tipo B).
In riferimento all’altezza rispetto al piano di campagna i rilevati più significativi costruiti lungo la Ostiglia-Treviso si rilevano tuttora nei pressi di Legnago (superamento fiume Adige) e di Cologna Veneta (superamento fiume Guà). La linea in entrambi i casi è in rialzo di circa 11 metri rispetto al piano di campagna. In particolare a Cologna Veneta, la scelta quasi obbligata di collocare la stazione ferroviaria fra i ponti sui fiumi Guà e Fratta, ha costretto i progettisti a costruire anche tutto il piazzale della stazione in rialzo (come si vede nell'illustrazione). Venne così costruita una platea in rilevato che misura all’incirca sei metri di altezza, cento metri di larghezza (all’asse del fabbricato viaggiatori) e si estende per una lunghezza complessiva di circa ottocento metri.
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Negli anni '20 del Novecento erano ben pochi i macchinari a disposizione per la costruzione di ferrovie ma di certo non mancava la manodopera, anche qualificata, che invece era assai numerosa ed economica. Per la costruzione del rilevato della sede ferroviaria si utilizzava terreno di riporto e materiale ghiaioso o pietrame grezzo, prelevato direttamente da delle cave nelle campagne adiacenti alla ferrovia. Per non modificare troppo il regime idraulico delle campagne adiacenti le cave erano poco profonde (mezzo o un metro massimo) ma molto estese. Il duro lavoro di scavo e riporto del materiale era eseguito tutto a mano da centinaia di operai sterratori che a forza di braccia, con il semplice ausilio di badili e carriole di legno, innalzavano a mano a mano il terrapieno, fino ad arrivare alla quota altimetrica di progetto indicata nella planimetria-profilo della linea.
E’ di particolare interesse citare le precauzioni adottate all’epoca della costruzione del terrapieno della ferrovia nel tratto che attraversa la torbiera di Aselogna nel tronco Ostiglia – Legnago. In questo tratto, lungo circa 387 metri, la linea attraversa un terreno di fondo torboso e costantemente allagato nella stagione invernale; con molta probabilità si tratta di un paleo alveo del fiume Adige. Le abbondanti infiltrazioni d’acqua e le particolari condizioni di instabilità del terreno sconsigliarono l’adozione di un rilevato di tipo normale. Eseguire un costipamento del terreno mediante palificazione su cui poggiasse una platea in calcestruzzo sarebbe risultato troppo oneroso vista l’estensione in larghezza e lunghezza del tratto.
Così venne adottata una tecnica innovativa per l’epoca, già sperimentata dalle FS sulla linea Lucca-Viareggio nella palude di Massacciuccoli, chiamata a “getto perduto”.
Venne effettuato uno scavo nel terreno, in corrispondenza dell’impianto della nuova sede ferroviaria, di circa 2 metri di profondità, con una larghezza di circa 20 metri (il provvedimento venne adottato in vista della realizzazione del raddoppio della linea) e lungo tutta l’estensione della ferrovia interessata dalla torbiera (387 metri). Ai lati vennero scavati due fossi di guardia per isolare dall’acqua lo scavo principale. Dopo di che si procedette al riporto del materiale per la formazione del rilevato di origine prevalentemente sabbiosa, prelevato nel greto del fiume Adige nei pressi di Legnago.
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| Sezione del particolare impianto del rilevato nella torbiera di Aselogna. Rivista Tecnica delle Ferrovie Italiane, Maggio 1935. | Rilevato dell'Ostiglia in direzione di Legnago presso la plaga acquitrinosa della torbiera di Aselogna. |
Il rilevato venne eretto ad una altezza circa doppia a quella che avrebbe dovuto al piano di posa della ferrovia, in modo da costituire un sovraccarico nel terreno sottostante alquanto superiore (valutato circa una volta e mezzo) al peso normale della massicciata, della linea e dei treni che sarebbero transitati. Si controllo mediante periodiche osservazioni della quota altimetrica l’assestamento e la stabilizzazione del terreno sottostante e dopo circa un anno venne sbancato l’argine provvisorio, disponendo i materiali di risulta ai lati del rilevato ferroviario, in modo da costituire due contrargini di rinfianco i quali premendo sulla zona di terreno contigua ai piedi del rilavato stesso, impediscono il manifestarsi di abbassamenti o dissesti del nucleo sabbioso riportato.
Sia in seguito ai risultati ottenuti con i treni prova fatti circolare sul tratto Ostiglia – Legnago prima della sua attivazione, sia in seguito all’esercizio effettuato a partire dal 28 Ottobre 1934 dalla Amministrazione delle Ferrovie dello Stato, nel tratto interessante la torbiera di Aselogna non si sono rilevati sensibili dissesti della piattaforma il che conferma che i provvedimenti adottati per l’impianto in quella zona difficile hanno corrisposto pienamente allo scopo.
CARATTERISTICHE GEOMETRICHE DELLA LINEA
Andamento planimetrico e altimetrico
Per tracciato del binario si intende il suo andamento in orizzontale o andamento planimetrico. Esso può svilupparsi in linea retta, e si ha il rettifilo, o in curva. La curva segue sempre l’andamento circolare di uno o più archi di cerchio (in questo caso si dice policentrica). I punti di inizio e fine della curva si dicono punti di tangenza (punti T1 e T2 della figura 2.1.2-a).
Il raggio delle curve può avere qualsiasi valore purché non inferiore a 150 metri, eccetto i raccordi privati dove si possono avere valori anche inferiori.
La curva può essere percorsa a velocità tanto maggiore quanto più grande è il valore del raggio e cioè tanto più larga è la curva.
Per evitare che, nell’impegnare una curva, il treno subisca un urto a causa dell’insorgere improvviso della forza centrifuga, si inserisce fra la curva e il rettifilo, o fra le curve di raggio diverso, un tratto detto raccordo parabolico (R.P.). Il raccordo parabolico (così detto perché è un ramo di una particolare curva di raggio crescente, a differenza del cerchio che ha raggio costante) consente la graduale applicazione della forza centrifuga che viene così a variare con continuità. Nelle curve con raccordo parabolico i punti di tangenza sono quelli dove ha inizio il raccordo parabolico che precede la curva e dove ha termine quello che la segue (punti T1 e T2 della figura sotto 2.1.2-a).
Le curve e i relativi raccordi parabolici sono generalmente individuati nel terreno con appositi picchetti, costituiti da spezzoni di rotaie infisse nel terreno, nella parte esterna della curva ogni 10 metri. Detti picchetti sono distanti circa un metro dal bordo interno del fungo della rotaia più vicina e servono alla regolarizzazione planimetrica della curva (vedi allineamento del binario).
Per profilo del binario si intende il suo andamento in direzione verticale (andamento altimetrico sul livello del mare), andamento che può essere orizzontale o in pendenza. Esso viene indicato graficamente da segmenti di retta orizzontali o più o meno inclinati. I tratti non orizzontali sono caratterizzati dalla pendenza che si misura in “per mille” (‰). Il numero indicante la pendenza è dunque il valore in metri dell’aumento di quota altimetrica del binario dopo un chilometro.
Si dice livelletta un tratto di linea a pendenza costante, che può essere in ascesa o discesa in riferimento alla direzione della marcia del treno seguendo la progressione chilometrica della linea.
Le caratteristiche delle livellette si riferiscono sempre al piano di rotolamento, detto anche piano del ferro, costituito dalla superficie superiore delle rotaie; nelle curve le caratteristiche suddette si riferiscono al piano del ferro della rotaia interna che è la più bassa.
Nella pratica ferroviaria, per “profilo” comunemente si intende quel disegno in cui l’andamento altimetrico è corredato da molte indicazioni di vario genere. Il profilo vero e proprio è indicato da due spezzate parallele: quella superiore rappresentante l’asse del binario (con le quote altimetriche riferite al livello del mare) del piano del ferro e quella inferiore alla piattaforma.
Su di esso sono anche riportate tutte le opere d’arte, i segnali fissi, i passaggi a livello, le estremità dei deviatoi delle stazioni, tutte con le relativa progressiva chilometrica. Relativamente al profilo stesso sono riportati i seguenti dati: nella parte superiore – prima riga – le livellette con l’indicazione della loro lunghezza e della loro pendenza, nella seconda riga, le distanza fra due stazioni consecutiva; nella parte inferiore, prima riga le quote sul livello del mare, seconda riga le progressive chilometriche, il tracciato distinto in rettifili (con l’indicazione della lunghezza), in curva (con l’indicazione dello sviluppo dell’arco e del raggio) ed i raccordi parabolici (con l’indicazione dello sviluppo).
Interasse e Interbinario
Nelle linee a doppio binario si definisce interbinario o intervia la distanza fra i bordi interni delle due rotaie interne, mentre si definisce interasse la distanza fra gli assi dei due binari, entrambe misurate normalmente alla direzione del binario.
La linea ferroviaria Ostiglia-Treviso, essendo stata progettata per il doppio binario, presenta lateralmente al binario corrente lo spazio previsto per il raddoppio. I terreni lungo la linea per tanto sono stati espropriati con larghezza in funzione di tale provvedimento. La larghezza è stata calcolata da prevedere in piena linea un intervia di 2,12 metri (standard FS), ovvero un interasse previsto fra i due binari di 3,56 metri. L’interasse aumenta poi fino a 6,30 metri in corrispondenza dei ponti in ferro principali a pareti reticolari, per garantire lo spazio in larghezza per la posa della seconda travata in caso di raddoppio della linea. Per i ponti a travi gemelle non vi è aumento di interasse visto il ridotto ingombro laterale di tale tipo di travata.
Delle curve ad S ad ampio raggio raccordano dolcemente questi punti di cambio di interasse della linea da quello ordinario a quello più largo in corrispondenza dei ponti principali.
Anche nelle stazioni l’intervia minimo aumenta leggermente portando l’interasse, fra il primo e il secondo binario all’altezza del fabbricato viaggiatori, a 4,50 metri. Questa precauzione si rende necessaria per motivi di sicurezza per garantire, con la presenza di due treni, lo spazio minimo libero per la presenza del personale di manovra.
Scartamento
Si chiama scartamento la distanza fra le facce interne del fungo delle due rotaie costituenti il binario. Questa distanza va misurata, in direzione normale dell’asse del binario in rettifilo e in direzione radiale in curva, a 14 mm al di sotto del piano del ferro.
La misura dello scartamento del binario in rettifilo e nelle curve di raggio superiore o uguale a 485 metri è di 1435 mm per i binari armati con traverse di legno (cambia leggermente per alcuni tipi di binari armati con traverse cementizie). Nelle curve di raggio inferiore a 485 metri, per migliorare le condizioni di inscrivibilità dei veicoli, specialmente se di passo rigido, e diminuire quindi le resistenze di attrito in curva, lo scartamento viene allargato secondo la seguente tabella.
I punti di cambio di scartamento avvengono normalmente nei raccordi parabolici di entrata e uscita dalla curva. L’allargamento viene effettuato lasciando ferma la rotaia esterna alla curva (che per altro ha i riferimenti planimetri della curva con i picchetti fissi sul terreno) che rimane così concentrica all’asse del binario, e spostando quella interna gradualmente.
Il personale dei lavori (cantonieri), durante le ispezioni periodiche lungo la linea o durante i lavori di costruzione o di manutenzione sistematica, controllavano che il valore dello scartamento fosse entro la dovuta tolleranza. E’ consentita una larghezza maggiore di 5 mm ed una minore di 2 mm rispetto al valore teorico di 1435 mm. Quindi, ad esempio, nelle curve in cui lo scartamento è uguale a 1465 mm esso non potrà superare 1470 mm. Non è però consentito che la differenza di scartamento, in corrispondenza di due appoggi successivi, sia superiore al millimetro.
I controlli venivano effettuati tramite appositi calibri metallici tipo FS C1, C2, C3 che consentono sette misure diverse dello scartamento variabile di cinque in cinque millimetri, 1435 a 1465 mm, in funzione del raggio di curvatura.
Sopraelevazione
Nel binario in curva si dispone la rotaia esterna ad un livello superiore di quello della rotaia interna (che rimane al riferimento altimetrico del profilo della linea): la differenza di livello si chiama sopraelevazione. Essa viene misurata fra i due piani superiori del fungo delle due rotaie.
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| Linea in direzione di Ostiglia all’uscita della stazione di Grisignano di Zocco. Curva di raggio 497 metri. Notare la sopraelevazione della rotaia esterna. Visto il raggio di curvatura e la velocità massima ammessa di 80km/h la sopraelevazione della rotaia esterna risulta essere di 10 centimetri. |
La sopraelevazione ha lo scopo di fornire una componente del peso del convoglio atta a equilibrare del tutto o in parte la forza centrifuga. Essa dovrà quindi essere tanto più grande quanto più grande è la forza centrifuga e cioè quanto maggiore è la velocità con cui deve essere percorsa la curva e quanto è minore il raggio della curva stessa.
Il calcolo della sopraelevazione si esegue con la seguente formula: h = 7,5 V²/R dove
h = sopraelevazione in mm
V = velocità di esercizio in km/h
R = raggio della curva in metri
I valori delle sopraelevazioni calcolate con tale formula sono riportate nella seguente tabella.
La sopraelevazione si introduce sempre gradualmente da zero fino al valore calcolato (con la tabella sopra) in modo che nel tratto in cui inizia la curva (punto di tangenza) la sopraelevazione abbia già il valore prestabilito. Il tratto in cui si ha il cambio graduale di sopraelevazione prende il nome di raccordo di sopraelevazione. Normalmente le curve sono provviste di raccordo parabolico, pertanto si fa coincidere l’introduzione della sopraelevazione in questo tratto: ovvero il raccordo di sopraelevazione coincide con il raccordo parabolico, dove si realizzano contemporaneamente, in ingresso della curva, la graduale diminuzione del raggio di curvatura, con la graduale introduzione della sopraelevazione; viceversa nel raccordo parabolico di uscita.
Per la misura della sopraelevazione il personale dei lavori utilizzava il cosiddetto alzatraguardo, costituito da una tavola di legno con i bordi perfettamente paralleli munita ad un estremo di brevi intagli paralleli ai bordi, tutti equidistanti di un centimetro. Si dispone la tavola di costa sul binario appoggiando sul fungo della rotaia esterna l’intaglio che consente di centrare una livella a bolla d’aria posta sul bordo superiore. In corrispondenza di detto intaglio si legge il valore di sopraelevazione.
Oggi questi strumenti manuali non sono più utilizzati, sostituiti da i moderni livelli calibri e dalle macchine operatrici automatiche.
Termica del binario
Per assicurare la stabilità, con ampio margine di sicurezza, al binario viene dato un assetto cosiddetto “termico”. Tale assetto termico è ottenuto con la formazione di luci di opportuno valore, in base alla temperatura delle rotaie e alla lunghezza delle rotaie stesse.
La luce (o agio) di dilatazione viene lasciata nelle giunzioni, fra le testate delle rotaie consecutive di ciascuna fuga, per consentire alle rotaie di dilatarsi o contrarsi al variare della temperatura (ad un aumento della temperatura corrisponde un allungamento della lunghezza ed ad una diminuzione un accorciamento). Il valore della luce di dilatazione dunque sarà massimo nelle stagioni invernali più fredde e minimo nelle stagioni estive più calde (addirittura nullo: le due rotaie sono a contatto) alla temperatura più alta.
Il valore massimo consentito delle luci di dilatazione è di 14 mm.
Nella seguente tabella sono indicati i valori delle luci di posa e cioè delle luci di dilatazione calcolati in base alle varie temperature, alle varie lunghezze delle rotaie, al tipo di attacco ed al tipo di massicciata, che si devono lasciare fra le testate delle rotaie all’atto della loro posa in opera.
Le luci di esercizio sono invece quelle che si trovano nel binario in esercizio e che, anche se corrette, si discostano quasi sempre dalle luci di posa, essendo ad esse maggiori o minori quando la temperatura è in aumento o in diminuzione (dall’alba al tramonto). Ciò per un complesso fenomeno termico che avviene nel binario che segue il ciclo termico di isteresi tipico dei metalli. Per una valutazione corretta della luce di dilatazione occorre quindi effettuare due misure, poco prima del levar del sole e nelle prime ore del pomeriggio, ed effettuare la media dei due valori. Il risultato trovato andrà confrontato con la tabella di riferimento sopra. Se il valore medio non coincide vuol dire che l’assetto termico del binario è alterato.
MATERIALI DI ARMAMENTO DEL BINARIO
Armamenti
Le varie parti che compongono l’armamento del binario sono:
- le rotaie, sulle quali scorrono le ruote delle locomotive e dei veicoli;
- gli appoggi o sostegni, costituenti il materiale di appoggio e sostegno delle rotaie, che sono le traversine (o longarine nel caso dei ponti in ferro), tramite le quali viene scaricato tutto il peso del carico sulla massicciata (o alla struttura del ponte in ferro nel caso delle longarine);
- gli accessori o materiali minuti, che servono a collegare le rotaie fra di loro e con i loro sostegni.
Ciò che caratterizza il tipo di armamento è la rotaia, con il suo profilo, e quindi con il suo peso per metro lineare o peso unitario. Di conseguenza alla rotaia adottata si differenziano quindi la distribuzione degli appoggi, le lavorazioni delle traverse e le tipologie degli accessori degli organi di attacco.
Ogni armamento ha una sua denominazione espressa generalmente in forma sintetica con una sigla.
In base al peso unitario si classificano generalmente gli armamenti in due categorie: armamenti leggeri (18, 21, 27,30, 36 kg/m) e gli armamenti pesanti (46,3 e 50,6 kg/m e oltre).
All’epoca della costruzione della Ostiglia – Treviso, nella rete ferroviaria italiana erano ancora in uso molti modelli diversi di armamenti leggeri, per lo più con rotaie da 27,8 o da 36,1 kg/m, ereditati dalle numerose società ferroviarie private che hanno preceduto l’esercizio di Stato, ognuna delle quali aveva un proprio tipo di armamento. Questi erano:
- R.A. 36 M; rotaie da 36 km/m
- Meridionale da metri 12; rotaie da 36 kg/m
- 1° tipo F.C. : rotaie da 36 kg/m
- 2° tipo F.C. : rotaie da 27,8 kg/m
- V 4: rotaie da 36,1 kg/m
- C (ex società veneta): rotaie da 36,1 kg/m
- N. 2 ex Alta Italia. : rotaie da 36,1 kg/m
- N. 2 ex Alta Italia rafforzato: rotaie da 36 kg/m
- R.A. 36 S : rotaie da 36,1 kg/m
- R.A. 36 SP : rotaie da 36,1 kg/m
- Persepolis : rotaie da 36,1 kg/m
- R.A. 48 : rotaie da 48 kg/m
- R.M. 30 : rotaie da 30 kg/m
- R.M. 45 : rotaie da 45 kg/m
- R.M. 47,6 : rotaie da 47,6 kg/m
Gli armamenti pesanti modello FS, adottati nelle linee principali invece erano:
- F.S.P. – 46,3 : rotaie da 46,3 kg/m
- F.S.P. – 50,6: rotaie da 50,6 kg/m
A questi si aggiungono gli armamenti montati con rotaie di fabbricazione e tipo stranieri:
- americano e inglese: rotaie da 75 libbre per iarda, pari a 37,2 kg/m
- americano tipo “Colorado”: rotaie da 53 e 62 kg/m
- americano tipo “Asce” : rotaie da 39,68 kg/m
- americano modello “Ara” tipo A: rotaie da 49,6 kg/m
- austriaco (vari modelli), entrato a far parte del materiale FS con l’annessione della Venezia Giulia e Venezia Tridentina all’Italia.
Negli anni successivi l’Amministrazione FS per semplificazione standardizzo sempre più i tipi di armamento che divennero principalmente tre. Gli armamenti più diffusi come standard su tutte le linee erano: per le linee principali i modelli F.S.P. – 46,3 con rotaie da 46,3 kg/m e F.S.P. – 50,6 con rotaie da 50,6 kg/m, per le linee secondarie il modello RA 36 S con rotaie da 36,1 kg/m.
Nella linea Ostiglia – Treviso l’armamento del binario di corsa era costituito da rotaie modello R.A. 36 S montate su 16 traverse di legno per ogni campata di 12 metri.
Fa eccezione il tronco Ostiglia – Legnago in cui, probabilmente per sperimentazione, si è impiegato un armamento diverso, formato da rotaie del modello Persepolis, montate su 16 traverse metalliche per ogni campata di 12 metri (per circa 8 chilometri), da rotaie del medesimo modello ma montate su traverse di legno (per circa 9 chilometri) e da rotaie del modello R.A. 36 S della lunghezza di 18 metri con 23 traverse di legno per campata (per circa 2 chilometri).
I binari di incrocio e quelli secondari nelle stazioni, ed i deviatoi sono armati con materiali del tipo R.A. 36 S.
APPOGGI
Gli appoggi del binario sono comunemente chiamati traverse o traversine. Essi sostengono trasversalmente le rotaie e le mantengono parallele, trasferendo il loro carico alla massicciata.
Se le traverse sono prossime o in corrispondenza della giunzione delle rotaie si dicono traverse di giunzione, quelle adiacenti alle traverse di giunzione si dicono di contro-giunto, tutte le altre si dicono traverse di campata. In campata e nelle giunzioni sospese si hanno traverse semplici o isolate, mentre nelle giunzioni appoggiate, dove le due traverse di giunzione sono accostate fra di loro, si dicono traverse doppie. Le traverse doppie, chiamate anche in gergo della linea coppioni, possono anche essere fissate mediante delle chiavarde, costituendo così un unico corpo.
Le traverse possono essere da materiale diverso:
- legno, il più diffuso all’epoca di costruzione della ferrovia Ostiglia-Treviso e anche fino ad una trentina di anni fa, per l’elevata resistenza meccanica alle sollecitazioni, la lavorabilità, la leggerezza e la facilità di manipolazione e trasporto;
- acciaio, usato soltanto su alcune tratte in via sperimentale ed, a partire dagli anni cinquanta, entrato in disuso;
- cementizie, diffuso su quasi tutte le linee negli ultimi vent’anni.
Criteri di distribuzione
La distribuzione degli appoggi, chiamata anche schema di posa o piano di posa, è legata all’interasse esistente fra due appoggi consecutivi, stabilito in relazione alla maggiore o minore resistenza richiesta dal binario. L’interasse è più elevato al centro della campata e si riduce nella zona di giunzione per rafforzare il binario nel punto di maggiore sollecitazione.
All’epoca di costruzione dell’Ostiglia, il numero degli appoggi era riferito per ciascuna campata di binario e gli interassi fra le traverse erano prestabiliti e raccolti nel “Prontuario dell’armamento” (edito nel 1935). Si era costituito perciò un lungo elenco di schemi di posa differenti, in relazione alla lunghezza delle rotaie impiegate, al tipo di posa ed al numero di traverse per campata.
Per la corretta distribuzione degli appoggi durante la costruzione o il riassetto del binario, si utilizzavano speciali calibri o catene o, in mancanza, la canna metrica con l’aiuto del prontuario.
Dalla circolare n°51 delle FS del 1956, si semplifico notevolmente il criterio di distribuzione degli appoggi, con l’adozione dell’interasse costante fra una traversa e l’altra detto modulo o passo. Con l’adozione del modulo dunque nella campata del binario le traverse si trovano tutte equidistanti, eccetto quelle di giunzione e di controgiunto che sono leggermente ravvicinate rispetto all’interasse di campata.
Il modulo prevede che le linee vengano suddivise in tre categorie, a seconda che appartengano alla rete fondamentale, complementare o secondaria; per ogni categoria vi è l’adozione di un modulo specifico per la distribuzione degli appoggi, rispettivamente di 6/10 (una traversa ogni 60 cm), 6/9 (una traversa ogni 66,7 cm) e 6/8 (una traversa ogni 75 cm). Per l’armamento da 36kg/m viene adottato il modulo delle linee secondarie, ovvero una traversa ogni 75 cm.
Traverse di legno
Le essenze legnose impiegate per le traverse di legno sono: rovere, roverella, farnia, cerro, leccio, faggio, olmo, robinia, eucalipto, pino silano, pino silvestre e larice. Le più comuni sono: rovere, cerro, faggio e pino.
Ai fini della lavorazione e dell’impiego di particolari chiodature è utile suddividere le essenze legnose in tre specie:
- forti (F): rovere, farnia, cerro, leccio, eucalipto, roverella;
- medie (M): faggio, olmo, robinia;
- dolci (D): pino, larice.
Nel caso venga eseguita una chiodatura degli attacchi mediante il vecchio sistema dell’infissione degli arpioni, solo alcune essenze permettono una buona resistenza meccanica e durevole deformabilità elastica. Esse sono il rovere, la farnia, il cerro e in minor misura il faggio.
Le traverse di legno si suddividono in gruppi a seconda delle dimensioni, dell’essenza e della forma.
L’Azienda FS adotta quelli distinti dai numeri 1,2,5 e 7. Le traverse di pino silano, pino silvestre e larice sono prodotte con le caratteristiche dei gruppi 1 e 2, tutte le altre con le caratteristiche dei gruppi 2, 5 e 7.
Le misure della sezione delle varie forme, in base ai tipi di gruppo, sono riportate nella tabella sopra.
La lunghezza delle traverse è di 2,60 metri per qualunque gruppo. Tutte quelle di lunghezza inferiore a 2,60 metri, ma mai inferiore di 2,30 metri, sono classificate come “traverse da 2,30 metri”.
Affinché le traverse di legno non vengano intaccate dagli agenti atmosferici e biologici, e mantengano perciò inalterate nel tempo le proprie caratteristiche di resistenza meccanica, nel cantiere di fabbricazione vengono impregnate con una sostanza conservante e antiparassitaria chiamata olio di creosoto, un composto chimico derivato dalla distillazione del catrame di carbone. Il procedimento di impregnazione delle traverse, chiamato anche iniezione, avviene in autoclave, ad elevata pressione e temperatura, in modo che l’olio di creosoto penetri adeguatamente nelle fibre legnose.
Sulla faccia superiore di ogni traversa è conficcato un chiodo di zinco dalla testa piana sulla quale sono punzonate le ultime due cifre dell’anno millesimo di produzione e il numero caratteristico del cantiere che ha provveduto all’iniezione (nelle traverse prodotte prima degli anni ’60 era riportato solo l’anno e non il cantiere).
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| Chiodo millesimo indicante l’anno di fabbricazione della traversa 1962 nei pressi di Minerbe. |
La traversa di legno si compone delle seguenti parti:
- facce sono le superfici di contorno;
- piano di posa o inferiore è la faccia a contatto con la massicciata;
- facce laterali sono le superfici normali al piano di posa e parallele all’asse longitudinale della traversa;
- testate sono le facce terminali (lavorate alla sega);
- piani di ferratura sono le zone della faccia superiore destinate all’ancoraggio degli attacchi.
I piani di ferratura sono lunghi 50 cm e disposti a partire da una distanza di 50 cm dalla mezzeria; la larghezza dal gruppo. Il piano di ferratura non va confuso con la superficie risultante dalla successiva lavorazione, fatta per il tipo di attacco desiderato.
Per consentire la corretta applicazione dell’attacco la traversa va lavorata in corrispondenza dei piani di ferratura. Le lavorazioni sono due: spianatura e foratura; con la prima si crea la base d’appoggio dell’attacco, con la seconda la sede della chiodatura (arpioni o caviglie).
Con la spianatura si tende ad ottenere due superfici perfettamente piane in corrispondenza dei piani di ferratura, che consentano alle piastre (o alla suola della rotaia in caso di posa diretta) di aderirvi in ogni punto.
I piani, estesi per tutta la larghezza della traversa ed alla lunghezza sufficiente per contenere il materiale di attacco, possono essere paralleli al piano di posa (per l’impiego di piastre inclinate) o inclinati di 1/20 verso il centro del binario (per l’impiego di piastre a facce parallele o la posa diretta della suola della rotaia sulla traversa).
La spianatura era fatta un tempo a mano con l’ascia a piè d’opera su traverse già iniettate; l’operazione era detta sabotatura. La precisione della lavorazione era controllata per mezzo di appositi calibri (figura sotto 4.3.6-a).
Ragioni di carattere economico e pratico hanno consigliato di predisporre la spianatura ancora prima dell’iniezione, nei cantieri di impregnazione. In tal modo le traverse vengono iniettate dopo la lavorazione nei piani di ferratura, con conseguente vantaggio della migliore preservazione del legno nelle superfici lavorate.
Con la foratura si predispongono i fori per l’infissione degli arpioni o l’avvitamento delle caviglie. I fori possono avere l’orientamento normale al piano di posa o inclinato di 1/20 rispetto alla perpendicolare al piano di posa.
La foratura avviene a piè d’opera per mezzo delle comuni trivelle a mano o delle foratrici meccaniche. Per ogni diametro esistono verrine differenti, cioè da 13, 14, 16, 18, 20 mm di diametro.
Quando è prevedibile in anticipo la posa a cui è destinata la traversa, la foratura può essere anticipata nel cantiere di iniezione del legname, insieme con la spianatura, prima dell’eventuale iniezione.
In passato si preferiva forare entrambi i piani di ferratura, allo scopo di ottenere la massima precisione delle mutue distanze e, in definitiva, dello scartamento. Oggi invece ci si limita a forare nel cantiere iniezione legnami da una parte sola per evitare che un residuo di stagionatura o l’imbarcamento intervenuti per impiego molto differito, possano diminuire le distanze stabilite.
La foratura, non solo dipende dalla posa cui è destinata la traversa, ma anche dall’essenza legnosa e del diametro della caviglia o dell’arpione che deve ospitare. A parità di chiodatura, si hanno misure decrescenti a seconda che l’essenza sia forte, media o dolce (vedi tabella sotto 3.3.2-b).
Le traverse dunque subiscono lavorazioni differenti in funzione della posa che dovranno sostenere. Le lavorazioni sono perciò distinte da un numero progressivo 1,2,3,4, ecc. I seguenti numeri: 1,2,4,6,8,10, 12 sono seguiti dalla lettera B. Salvo casi eccezionali i numeri delle lavorazioni sono abbinati: in ogni coppia destinata alla stessa posa, il numero minore indica che la foratura è fatta su entrambi i lati, il maggiore su di un lato solo.
Per facilitare l’elencazione delle lavorazioni, si considerano sei schemi tipici di foratura (figura 4.3.8-a). Nella tabella a fianco 4.3.8-a sono riportate tutte le dimensioni caratteristiche delle lavorazioni adottate, con l’indicazione dello schema di foratura.
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Le pose relative all’armamento R.A. 36 S adottate nella ferrovia Ostiglia – Treviso richiedono le seguenti lavorazioni delle traverse:
| Numero lavorazione traversa | Schema di foratura | POSE |
| 6 B 7 | II | 36-2-A 36-2-B |
| 22 | I | 36-3-A |
In caso di attacco con vecchie piastre a facce parallele la lavorazione della traversa dovrà avere la spianatura e la foratura inclinata di 1/20 verso l’interno. Le misure di foratura sono quelle per la lavorazione 6 B 7 eccetto la quota c che sarà 30 mm al posto di 44 mm.
Traverse di metallo
Le traverse metalliche sono costituite da un profilato di laminazione, con sezione a forma caratteristica ad “U”, piuttosto allargata; nella traversa in opera, la “U” risulta rovesciata.
Le lavorazioni sono le seguenti:
- stampaggio a caldo, per piegare le testate ad angolo retto verso il basso e inclinare di 1/20 i piani d’appoggio della suola della rotaia;
- foratura, costituita da quattro fori (due per parte), allineati sull’asse longitudinale della traversa, a sezione rettangolare con angoli arrotondati, occorrenti al fissaggio delle chiavarde d’ancoraggio (marca C 611 per tutti i tipi di traverse metalliche);
- catramatura, consistente nella verniciatura con catrame caldo, per preservare le traverse dalla formazione di ruggine.
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Vi sono vari tipi di traverse metalliche, contraddistinti da una sigla composta dalla lettera T seguita da un numero intero. I tipi sostanzialmente di forma identica differiscono per la distanza dei fori (in relazione alla rotaia impiegata) e, talora, per la lunghezza.
Grazie all’elevata resistenza del ferro (circa venti volte superiore a quella del legno), la posa delle rotaie sulle traverse di metallo sarà diretta, ovvero senza l’interposizione di piastre fra la suola della rotaia e la traversa; per questo tutte le traverse di metallo presentano ai piani di ferratura l’inclinazione di 1/20 verso l’interno del binario.
L’ancoraggio è assicurato da chiavarde con testa a sezione rettangolare, munite di dado e rosetta elastica e da piastrine di stringimento e distanziamento che assolvono la funzione di contrastare lo scorrimento d’insieme delle rotaie e realizzare le diverse misure dello scartamento.
Per l’armamento R.A. 36 S possono essere impiegate traverse metalliche di tipo T1, T30 e T32.
Nel tronco Ostiglia – Legnago sono state impiegate le traverse metalliche per un tratto di circa 8 km; probabilmente in via sperimentale.
Le traverse metalliche, oggi in disuso, erano impiegate in preferenza in zone asciutte e ben ventilate; non era consigliabile la posa in opera in ambienti particolarmente aggressivi per il ferro, come la vicinanza al mare e nelle gallerie, ove sono presenti acqua e sostanze corrosive.
La traverse metallica inoltre ha un costo elevato e una difficoltà di rincalzatura della massicciata, in quanto i nuclei di pietrisco racchiusi nella concavità delle traverse, tendono con il passare degli anni, a frantumarsi e a cementarsi in un unico blocco, conferendo eccessiva rigidità agli appoggi del binario e rendendo inefficace la rincalzatura.
ROTAIE
Nella storia delle ferrovie le rotaie hanno subito notevoli cambiamenti nella loro forma e peso, dovendosi sempre rimodernare con l’aumento della velocità e dei carichi sopportati dall’evoluzione continua dei treni che vi circolavano. La prima forma essenziale fu sostanzialmente quella di un ferro a sezione rettangolare piena, ma ben presto l’esperienza dimostrò che questa forma fu poco adatta e si doveva concentrare più materiale nella parte superiore a contatto con le ruote dei veicoli. Venne così concentrato il materiale nella parte superiore, che si chiamò fungo, e nella parte inferiore in corrispondenza dell’attacco con le traverse. Si disegnò quindi una sezione a doppio fungo (figura 8 sotto) che venne adottata in moltissimi paesi perché risultò un armamento robustissimo; tuttavia le rotaie a doppio fungo richiedevano dei particolari cuscinetti o supporti di sostegno fissati alle traverse che rendevano più difficile la regolazione esatta e il mantenimento dello scartamento.
Dalle rotaie a doppio fungo, specialmente nelle ferrovie dell’Europa continentale si passò alla rotaia a suola piana o sistema Vignole (figura 7), dal nome dell’inventore inglese Charles Vignoles, in cui la parte inferiore (suola) venne appiattita e appoggiata direttamente (o tramite le piastre) alle traverse. Questo sistema viste le caratteristiche di semplicità e robustezza si diffuse fin dall’inizio nella rete italiana e oggi giorno è il tipo di rotaia più adottato da tutti i paesi del mondo.
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Parti della rotaia
La rotaia tipo Vignole ha una sua sezione tipica con un suo asse di simmetria. In essa distinguiamo la suola, che è la parte inferiore che serve per l’appoggio, ed il fungo, che è la parte superiore che sostiene e guida la ruota del veicolo, collegate fra di loro dal gambo. Le pareti laterali del fungo sono dette bordi o lembi: interno (o di lavoro o di corsa) ed esterno a seconda che sia rivolto verso l’interno o l’esterno del binario. La superficie superiore del fungo è detta superficie di rotolamento (o piano del ferro). Le zone di estremità, generalmente interessate dalla giunzione, si dicono testate. Nel gambo delle testate sono praticati i fori per gli organi di giunzione. In testata si ha la smussatura dello spigolo del fungo per tutta l’estensione della superficie di rotolamento. Le superfici inferiori e laterali del fungo e le parti superiori della suola sono dette piani di steccatura perché vi aderiscono le ganasce o “stecche” della giunzione. Nel binario in rettifilo distinguiamo la fila destra e la fila sinistra, rispetto alle progressive chilometriche crescenti. In curva si parlerà di fuga esterna e di fuga interna riferendosi rispettivamente alla rotaia di maggiore e minore raggio.
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Marcatura
Su di un lato del gambo di ogni rotaia viene impresso in rilievo, all’atto della laminazione, una scritta indicante: la casa produttrice, tipo di procedimento per la produzione dell’acciaio, tipo di rotaia, mese e anno di fabbricazione.
Lunghezza delle rotaie e “fuorisquadro”
Le lunghezze tipiche delle rotaie sono di 12 e 18 metri ma, già negli anni ’30, si stavano sperimentando per le linee ferroviarie più importanti rotaie ben più lunghe, da 36 metri all’aperto e 108 metri in galleria, ottenute da saldatura alluminio-termica di più spezzoni da 18 metri.
Oggi si arriva anche alla produzione di rotaie da 24, 36 e 48 metri, ottenute direttamente per laminazione, e si procede alla saldatura dei giunti sopprimendo definitivamente il problema delle luci di dilatazione.
Le lunghezze tipiche suddette sono chiamate normali. Le rotaie di diversa lunghezza, ottenute per taglio di quelle normali, sono dette serraglie, impiegate soprattutto negli scali delle stazioni, dove occorrono diverse lunghezze fuori standard per raccordare le campate di lunghezza normale con gli scambi, oppure nei cantieri durante il rinnovamento dell’armamento.
All’epoca della ferrovia Ostiglia – Treviso tutti i binari venivano allestiti con le giunzioni delle due file di rotaie allineate in direzione normale all’asse del binario (giunzioni affacciate). Il disassamento delle giunzioni era chiamato fuorisquadro ed era considerato un difetto da eliminare in sede di manutenzione, tenendo conto delle tolleranze ammesse.
La condizione non poteva essere sempre rigorosamente rispettata a causa della presenza delle curve, in cui per il differente sviluppo delle due fughe si formava un fuorisquadro crescente con il progredire della curva.
Per attenuare questo inconveniente si producevano delle rotaie di lunghezza più corta del normale: l’ideale sarebbe stato che l’accorgimento fosse valutato di volta in volta in funzione del raggio e della lunghezza della curva ma poiché tale soluzione risultò inattuabile sul piano pratico si decise di adottare uno o al massimo due tipi di rotaie corte, di misura fissa, da inserire nella fuga interna, in modo da contenere il fuorisquadro entro limiti accettabili (rotaia corta e cortissima).
Alla fine degli anni '30 tuttavia si stavano già sperimentando, per le linee ferroviarie più importanti, i primi schemi di posa delle rotaie da 36 metri con le giunzioni delle due file sfalsate fra di loro di 18 metri (mezza lunghezza). Il provvedimento fu sperimentato con successo per ridurre le sollecitazioni del materiale rotabile sulle giunzioni e rendere quindi più confortevole la marcia dei treni. Con l’avvento successivo delle lunghe rotaie saldate si eliminò completamente il problema dello sfalsamento delle giunzioni e del fuorisquadro; quindi l’eliminazione delle rotaie corte.
Inclinazione
Tutti i cerchioni delle ruote dei treni presentano una conicità, di fondamentale importanza per favorire in rettilineo la stabilità di marcia del veicolo e contenere il “serpeggio”, agendo su di esso come un richiamo a mantenersi nella posizione di mezzo, nella quale nessuno dei due bordini tocchi in corsa il fungo della rispettiva rotaia. In curva inoltre, la conicità del cerchione, compensa parzialmente la diversa lunghezza percorsa dalle due ruote interna ed esterna, in quanto la ruota esterna alla curva si sposta su un punto in cui la superficie del cerchione ha un maggior diametro (e quindi di maggiore lunghezza percorsa) e viceversa quella interna in un punto di minore diametro (e quindi minore lunghezza percorsa).
I valore standard di inclinazione della conicità del cerchione della ruota è di “un ventesimo” e perciò anche le rotaie, di conseguenza, devono presentare tale accorgimento, in modo che la forza P del peso del treno si presenti parallela all’asse verticale della rotaia (fig. 9). Tale pressione tenderebbe, in caso diverso, al ribaltamento della rotaia (fig. 10). Per questo le rotaie montate in opera nel binario corrente presentano un’inclinazione di “un ventesimo” verso l’interno del binario.
L’inclinazione può essere ottenuta in due modi: con la lavorazione del legno della traversa nel piano di appoggio della piastra (e in questo caso si debbono montare delle piastre a faccie parallele) oppure direttamente sulle piastre (piastre inclinate) e lavorazione della traversa sarà piana.
Negli apparecchi del binario (scambi, intersezioni e scambi inglesi) non si ha inclinazione delle rotaie, vista la complicazione o addirittura l’impossibilità che ne deriverebbe nei punti più critici come gli aghi o i cuori delle intersezioni.
Per effetto dell’inclinazione dunque, i lembi interni del fungo delle due rotaie montate nel binario, si avvicinano. Ognuno di essi si sposta rispetto alla normale all’asse della traversa in corrispondenza del piano del ferro di una certa quantità, in base al tipo di rotaia. Per l’armamento RA 36 S questo valore è di 35,80 millimetri. Di questa circostanza occorre tener conto quando si calcolano le distanze fra i due attacchi e dei relativi fori da praticare nelle traverse per l’ancoraggio.
ATTACCO
Tipi di attacco
Gli organi di attacco assolvono le funzioni fondamentali di fissare le rotaie agli appoggi (traverse o longarine) e impedire lo scorrimento delle rotaie a seguito delle sollecitazioni prodotte dal passaggio dei treni.
Il modo più semplice e più antiquato per realizzare un attacco è quello della posa diretta, cioè, la rotaia è appoggiata direttamente sulla traversa di legno, alla quale viene fissata con due o più caviglie (delle grosse viti da legno) o da due o più arpioni (dei grossi chiodi con testa rettangolare). Se la traversa è di ferro, la rotaia viene fissata ad essa con due chiavarde e piastrine di stringimento.
Il carico così si distribuisce su di una piccola superficie rettangolare i cui lati sono la larghezza della suola e la larghezza dell’appoggio. Ma l’intensità del carico, mentre può essere ben sopportata dalla traversa di ferro, non lo è generalmente dalla traversa di legno o cementizia. Occorre allora
interporre fra rotaia e traversa la piastra che ha appunto il compito di allargare la superficie di contatto, realizzando così la posa indiretta della rotaia. Già all’epoca della costruzione della ferrovia Ostiglia – Treviso l’antico schema di posa diretta della rotaia alla traversa di legno era già stato completamente abbandonato, preferendo sempre l’interposizione della piastra fra rotaia e traversa (eccetto le traverse in ferro).
Gli organi che costituiscono un attacco sono:
- la chiodatura (caviglie o arpioni), che fissa l’attacco all’appoggio (traverse);
- gli organi di distribuzione del carico (piastre), interposti fra la rotaia e l’appoggio hanno lo scopo di aumentare la superficie di contatto fra di essi, ripartendo il carico delle rotaie su una superficie più estesa;
- gli organi di ancoraggio (piastrine di stringimento e chiavarde di ancoraggio), che fissano la rotaia all’attacco.
Quando gli organi di chiodatura fissano direttamente con la loro “testa” la suola della rotaia alle traverse, o alle piastre, si parla di attacco diretto (figura 12). Con le accresciute esigenze di esercizio, e quindi con conseguenti sollecitazioni più elevate trasmesse all’armamento, l’attacco diretto si dimostrò insufficiente al fissaggio delle rotaie agli appoggi. Si verificavano infatti dei fenomeni di scorrimento del ferro delle rotaie sugli appoggi, con conseguenti effetti negativi sulla instabilità del binario. Per questo si escogitò, in un primo momento, di interporre delle apposite piastrine di stringimento fra la testa delle caviglie e la suola della rotaia per irrobustire l’attacco e quindi limitare lo scorrimento del ferro (1906). Successivamente si decise di separare definitivamente gli organi di chiodatura da quelli di ancoraggio (1928), ovvero le caviglie andranno a fissare la piastra alla traversa, mentre la rotaia verrà fissata alla piastra con delle opportune chiavarde di ancoraggio fissate con dadi e rondelle tipo grower. Questo particolare robusto tipo di attacco si definisce attacco indiretto, in quanto la rotaia viene fissata alla traversa “indirettamente”, cioè tramite organi diversi da quello destinati al fissaggio (figura 13).
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Un particolare tipo fissaggio era dedicato per l’armamento con rotaie a doppio fungo, dove la rotaia veniva posata ed abbracciata da un particolare cuscinetto o supporto di ghisa (C figura 14) entro il quale restava fissata mediante degli appositi cunei di legno o di acciaio. Il supporto di ghisa era fissato alla traversa mediante delle caviglie ed era conformato per dare l’inclinazione standard alla rotaia di un ventesimo verso l’interno del binario.
Arpioni e Caviglie
Nelle ferrovie dell’800 la suola delle rotaie era fissata normalmente all’appoggio, mediante dei grossi chiodi rigidi a testa rettangolare, battuti dentro il legno della traversa, chiamati arpioni. Ve ne erano di vario tipo a seconda dell’Amministrazione ferroviaria e del tipo di funzione che dovevano assovlere, cioè se erano installati per fissare normalmente la rotaia (arpioni ordinari) o in corrispondenza della giunzione (arpioni d’arresto).
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L’arpione affida completamente all’attrito la sua resistenza allo sfilamento. Esso viene battuto dentro alla traversa con una mazza e, scendendo per effetto della battitura, allarga le fibre del legno, deformate elasticamente, che premono contro le pareti dell’arpione stesso. Per la costruzione delle traverse, era necessario dunque impiegare un legno di essenza forte, con caratteristiche di elevata elasticità, durevoli nel tempo. Tuttavia, per quanto di buona qualità, il legno perdeva con il tempo queste caratteristiche, soprattutto vista la continua pressione snervante delle azioni laterali. La presa si allentava e l’arpione poteva facilmente sfilarsi per effetto dell’azione di leva che si origina nella rotaia al passaggio dei treni. Per questo gli arpioni, già da fine ‘800, vennero gradualmente eliminati e sostituiti da grosse viti da legno chiamate caviglie.
L’arpione normale FS era contraddistinto dalla “marca” 1, di sezione rettangolare 16X18 mm, lunghezza utile 133 mm, lunghezza totale 155 mm e del peso di 0,40 Kg.
La caviglia è una grossa vite da legno con una testa particolare, conformata al fissaggio delle rotaie (attacco diretto) o al fissaggio delle piastre (attacco indiretto). Le caviglie venivano avvitate e fissate con delle apposite chiavi a “T” alle traverse di legno, che dovevano necessariamente essere preforate in corrispondenza dei punti di fissaggio. La vite è una “macchina elementare” che compie sforzi assiali notevoli con una modesta coppia di serraggio; per questo si presta pienamente come organo di chiodatura nell’attacco delle rotaie. Rispetto all’arpione la caviglia offre il vantaggio della maggiore durata e resistenza allo “strappo” e inoltre può essere svitata e riavvitata con facilità e minor danno nella sua sede.
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La nomenclatura delle varie parti della caviglia è riportata nella figura sopra. Le parti principali sono la testa e il gambo. La testa ha una base a forma circolare per il fissaggio della suola della rotaia (o della piastrina di stringimento) ed un corpo tronco-piramidale a sezione quadrata per offrire presa alla chiave a “T”. Oggi, con l’uso delle macchine per l’avvitamento, le caviglie sono tutte a testa rettangolare per evitare che lo sfaccettamento degli angoli non consenta più la presa nell’utensile di fissaggio. Il gambo è costituito dallo stelo cilindrico, dalla punta tronco-conica e dalla filettatura di avvitamento.
La tabella sopra elenca i tipi di caviglie in uso nella nostra rete. L’armamento R.A. 36 S, in uso nella ferrovia Ostiglia – Treviso, impiegava normalmente caviglie “marca” 8 (20 UNI) nella campata del binario corrente e “marca” 6 (20m UNI) nella giunzione. Per l’attacco delle rotaie in corrispondenza degli scambi o nelle curve di raggio abbastanza ristretto, dove evidentemente gli sforzi trasmessi all’armamento sono più elevati, venivano montate caviglie leggermente più robuste “marca” 13 (22 UNI).
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Piastre
La piastra dell’attacco è un cuscinetto di appoggio, la funzione cui funzione è di distribuire il carico trasmesso alla rotaia su una superficie più larga di quella della suola, a difesa dell’integrità dell’appoggio (traversa di legno). Nella piastra si distinguono varie parti (figura sotto) fra cui le spallette, la sede della rotaia, la superficie di appoggio alla traversa e la foratura per l’avvitamento delle caviglie. Le spallette sono dei risalti che servono per contenere la suola della rotaia dentro la sua sede.
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Le piastre possono essere di due tipi: a facce parallele (vecchio tipo non più in uso), quando la sede della rotaia è parallela alla superficie di appoggio e inclinate quando la sede della rotaia è inclinata di “un ventesimo” rispetto alla superficie di appoggio. Nel caso della piastra a facce parallele, l’inclinazione della rotaia di un “ventesimo” si otterrà con la lavorazione di spianatura inclinata della traversa nel punto di appoggio delle piastre (piano di ferratura); anche i fori per le caviglie, da praticare sulla traversa, dovranno presentare tale inclinazione. Nel caso invece della piastra inclinata la spianatura della traversa sarà parallela, come verticali saranno i fori praticati per l’avvitamento delle caviglie. La foratura delle piastre può essere a da due o più fori (fino a quattro) dove vengono avvitate le caviglie per la chiodatura. La posa dell’armamento R.A. 36 S prevede l’utilizzo di piastre inclinate a due fori, marca SB1 (30-36 UNI) e chiodatura con caviglie marca 8 (20 UNI). Le piastre SB1 possono essere sostituite eventualmente dalle piastre marca SB, in origine previste per l’utilizzo con piastrine di stringimento, oppure anche dalle piastre a facce parallele (vecchio tipo), dove sarà però necessaria la lavorazione di spianatura inclinata della traversa nei piani di ferratura. Per i tratti in curva di raggio abbastanza ristretto (inferiore a 500 metri), dove l’armamento è più sollecitato, la posa prevede l’utilizzo di piastre inclinate a quattro fori, marca SB3 (36R UNI), e caviglie marca 13 (22 UNI).
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Per gli apparecchi del binario, scambi e intersezioni, nei punti in cui le rotaie convergono in prossimità del cuore, oppure nelle controrotaie, degli scambi stessi o dei passaggi a livello, si montano dei particolari piastroni che permettono l’appoggio di due rotaie vicine. Essi sono di vario tipo e marca a seconda della loro funzione (per controrotaia o per scambio).
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GIUNZIONE
La giunzione (o giunto) è il dispositivo che collega le estremità di due rotaie accostate e ne stabilisce la continuità al rotolamento delle ruote del treno. Essa viene normalmente realizzata con delle stecche, o ganasce, posate ai lati del gambo delle rotaie accostate e fissate da particolari bulloni chiamati chiavarde di giunzione. Le ganasce aderiscono saldamente alle rotaie, nella parte inferiore del fungo e in quella superiore della suola, su delle superfici di appoggio inclinate detti piani di steccatura.
Fra le testate delle due rotaie viene lasciato uno spazio detto luce o agio di dilatazione, per consentire alle rotaie di dilatarsi o contrarsi al variare della temperatura (vedi sopra Termica del binario). La massima escursione consentita era di 12 mm (oggi è di 14 mm).
La giunzione può essere appoggiata o sospesa. In passato si considerava appoggiata, quando gli estremi delle rotaie (testate) appoggiavano sulla stessa traversa (figura 15 sotto); sospesa quando le traverse di giunzione erano discoste e indipendenti fra di loro (figura 11).
In tale giunto, la distanza tra i due appoggi appena considerati, può essere ridotta al minimo portando a contatto le traverse di contro-giunto (figura 16), per diminuire gli effetti di discontinuità delle rotaie.
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Questo tipo di giunzione era quello più largamente impiegato, dopo la riunione delle varie reti ferroviarie in un'unica amministrazione delle Ferrovie dello Stato (figura 16). I giunti appoggiati su una traversa (figura 15) si rinvenivano invece solo nei vecchi armamenti dell’800, ritenuto allora il più favorevole; invece, per la sua rigidezza, risultò come il più contrario alla dolcezza di circolazione dei veicoli e in particolare alla durata delle rotaie, verificandosi sulle linee armate con giunto appoggiato la maggior percentuale di rotaie tolte d’opera per schiacciamento nei funghi e per rotture.
A seguito della totale eliminazione del giunto appoggiato solo su una traversa (figura 15) oggi si considera giunto “sospeso” sempre quando in cui le traverse di giunzione sono discoste e indipendenti fra di loro (figura 11) e “appoggiato” quando le due traverse sono a contatto (figura 16). Per gli armamenti superiori a quello da 36 kg/m si uniscono insieme le due traverse di contro-giunto con delle apposite chiavarde. In questo caso le traverse del giunto unite insieme prendono il nome di traverse doppie o in gergo coppioni.
L’attacco alle traverse in corrispondenza del giunto richiede l’impiego di apposite piastre di sezione identica a quelle di campata ma di lunghezza maggiore dette piastroni.
Giunzione normale
La giunzione normale si compone dai seguenti materiali:
- testate delle rotaie accostate, ciascuna munita di due fori del diametro di 29 mm (figura 3.6.2-a);
- due ganasce con quattro fori del diametro di 27 mm disposti come indicato nella figura 3.6.2-b;
- quattro chiavarde di giunzione del diametro di 24 mm, munite di dado e rosetta elastica.
La diversità del diametro dei fori delle rotaie (29 mm), dei fori delle ganasce (27 mm) e delle chiavarde (24 mm) e la diversità delle distanze fra i centri dei fori mediani delle ganasce rispetto a quelle fra i centri dei fori estremi delle testate delle rotaie rende possibile la variazione della luce di dilatazione da 0 a 14 mm.
In passato esistevano anche giunzioni con ganasce a 5 fori, dove le testate avevano 2 fori e mezzo (i due mezzi fori praticati all’estremità venivano a formare un unico foro con l’accostamento delle testate), oppure anche giunzioni a 6 fori. Questi tipi di giunzioni, ereditati ancora con i vecchi armamenti delle reti private sono caduti in disuso con la costituzione delle Ferrovie dello Stato.
Vi sono vari schemi di foratura delle testate delle rotaie e delle ganasce, a seconda del tipo di armamento. Per l’armamento R.A. 36 S, la distanza del centro del 1° foro dalla testata (quota c della figura 3.6.2-a) è di 52 mm, mentre la distanza fra i centri dei due fori (quota b) è di 150 mm; il diametro del foro (quota r) è di 29 mm.
Quando la giunzione era normalmente sospesa le ganasce dovevano essere particolarmente robuste e sagomate in maniera tale da offrire un elevata resistenza alla flessione delle testate. Per questo furono costruite ganasce a grembiale o corniera, cioè conformate a “L”, con l’ala di rinforzo inferiore o superiore. E’ questo il tipo adottato per l’armamento R.A. 36 S, ovvero la ganascia marca GS 21 (36 A – UNI). Nel grembiale sono ricavati due mezzi fori in corrispondenza dei punti dove vengono avvitate le caviglie per l’attacco della rotaia.
Le chiavarde di giunzione per l’armamento R.A. 36 S presentano la testa a “becco d’anatra”, la cui eccentricità contrasta con il grembiale della ganascia, per impedirne la rotazione durante il serraggio del dado. La marca è C 45 (36 UNI).
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Per gli armamenti più pesanti di 36 kg/m, quando si realizza la giunzione appoggiata (ma anche nel caso di quella sospesa), si impiegano ganasce piatte senza grembiale, visto l’utilizzo del piastrone di giunzione e dell’unione delle due traverse di contro-giunto mediante chiavarde.
La giunzione era una necessità imposta dalle limitazioni costruttive nella lunghezza delle rotaie, dal trasporto nonché il montaggio in opera. Oggi queste difficoltà sono state in gran parte superate e le giunzioni sono state abbandonate quasi del tutto, sostituite dalla saldatura delle rotaie in opera.
Le giunzioni tuttavia sono ancora in uso dove è necessario isolare elettricamente le rotaie, ad esempio per i circuiti di binario, dove si sono adottate all’inizio delle ganasce in legno o in fibra (bachelite), per poi essere soppiantate dalle moderne giunzioni incollate, dove si interpone una resina isolante fra le ganasce di acciaio. Tali giunzioni, diversificandosi da quelle dette “normali”, si dicono isolanti.
Esistono anche delle giunzioni chiamate provvisorie, allestite per collegare rotaie senza fori, in attesa di saldatura, oppure danneggiate.
TIPO DI POSA DELL'ARMAMENTO
L’insieme dei materiali costituenti un appoggio di campata e una giunzione corrispondente è definita posa o, nei vecchi armamenti, tipo di posa.
Vi sono pose costituite dal materiale di uno stesso modello o di uno stesso tipo di armamento, altri formati dai materiali provenienti da modelli o tipi diversi.
Le prime attribuiscono un aspetto definitivo del binario con le caratteristiche di resistenza richieste dalla linea; le seconde invece sono forme di transizione o di adattamento temporaneo, causato da mancanza di materiali o da necessità di programmazione, nell’evoluzione verso l’aspetto definitivo. Si definiscono quindi:
- pose tipiche: formate da materiale dello stesso modello o tipo; per uno stesso modello o tipo possono coesistere più pose tipiche;
- pose miste: formate da materiale di modelli o tipi diversi;
- pose unificate: costituite da materiali unificati dello stesso modello o tipo di armamento;
- pose sperimentali: comprendenti materiali di nuova concezione, adottati in via sperimentale;
- pose in disuso: cioè non più adottate dall’Azienda ed impiegate fino all’esaurimento delle scorte o alla sostituzione con pose tipiche.
E’ da sottolineare che all’epoca della Ostiglia-Treviso le Ferrovie dello Stato erano ancora impegnate nell’opera di unificazione degli armamenti e i tipi di posa provenienti dalle aziende ferroviarie precedenti, ma in un ottica di assoluto risparmio e riutilizzo (oggi non più così), il materiale veniva sempre recuperato e riutilizzato, declassandolo magari ad un esercizio meno gravoso della piena linea, come ad esempio quello dei binari di scalo delle stazioni o altri impieghi anche non più propriamente legati all’esercizio ferroviario (rotaie utilizzate per le fondazioni e l’armatura dei ponti o come solette portanti negli edifici ferroviari).
Il tipo di posa si differenzia principalmente per il tipo di rotaie impiegate (peso in chilogrammi per ogni metro lineare), per il tipo di giunzione (sospesa o appoggiata) e per il tipo di traverse (legno o metalliche). Ogni posa è esposta mediante un elenco dei materiali che la compongono contrassegnati da una sigla, che individua il modello o il tipo di armamento.
Elenco materiali costituenti la posa adottata nella linea ferroviaria Ostiglia - Treviso:
RA 36 S su traverse di legno
36-2-A Attacco (diretto)
| PARTE | N. | Marca | Sigla UNI |
| Lavorazione traversa | 6-B-7(22) | ||
| Piastra(1) | 1 | SB1 (SB3) | 30-36 (36R) |
| Caviglie(1) | 2 (3) | 8 (13) | 20 (22) |
(1) Nelle curve di raggio inferiore a 500 metri si utilizza la posa 36 – 3 – A e cioè: al posto delle piastre SB1 a due fori, vengono impiegate piastre 36R a quattro fori, con lavorazione della traversa tipo 22, e al posto di due caviglie marca 8 vengono impiegate tre caviglie marca 13. La giunzione rimane identica.
36-2-B Giunzione (appoggiata senza piastrone)
| PARTE | N. | Marca | Sigla UNI |
| Lavorazione traverse | 6-B-7 | ||
| Piastre | 2 | SB1 | 30-36 |
| Caviglie | 4 | 6 (o 8) | 20m (o 20) |
| Ganasce | 2 | GS 21 | 36 A |
| Chiavarde di giunzione | 4 | C 45 | 36 |
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RA 36 S su traverse metalliche T32
36-8-A Attacco
| PARTE | N. | Marca | Sigla UNI |
| Traversa | T 32 | - | |
| Chiavarde ancoraggio | 2 | C 611 | - |
| Piastrine stringimento | 2 | P 200 | - |
36-8-B Giunzione (sospesa)
| PARTE | N. | Marca | Sigla UNI |
| Traverse | T 32 | - | |
| Chiavarde ancoraggio | 4 | C 611 | - |
| Piastrine stringimento (2) | 4 | P 200 P 201 P 202 | - |
| Ganasce | 2 | GS 30 | - |
| Chiavarde di giunzione | 4 | C 45 | 36 |
(2) I tre diversi tipi di piastrine di stringimento, a seconda del tipo e del loro posizionamento (interno o esterno), consentono di variare e correggere lo scartamento da 1435 a 1465 mm con passi di 2,5 mm.
