Per i plastici esistono 2 tipi di elicoidali, il primo è un elicoidale paesaggistico, dove i convogli percorrono una serie di ponti o gallerie, oppure sono creati con speciali rampe. Questo tipo di costruzione è tipico delle ferrovie svizzere o montane, vedi le foto in alto raffiguranti le elicoidali di Walong (California - foto G. Pedretti) e di Brusio (Svizzera - foto G. Damiata).

Il secondo tipo lo potremmo definire “elicoidale tecnico”, infatti, in questa costruzione non c’interessa l’aspetto estetico, ma l’aspetto funzionale, infatti, spesso questa struttura è coperta dal paesaggio con una montagna, oppure è posta in testa ad un plastico. Noi tratteremo il secondo caso, naturalmente alcuni concetti vengono utili anche per il primo.

Alcuni concetti basilari

Prima di iniziare a fare misure e calcoli, facciamo il punto su alcune caratteristiche tipiche degli elicoidali.

Spira:

E’ una curva sviluppata in 3 dimensioni, oltre al diametro ha anche una elevazione, infatti, i capi della spira non si incontrano, in seguito, la spira, la chiamerò Piano binari perché sarà il piano sul quale si andrà a posare i binari.

Elevazione a spira:

E’ la distanza verticale tra il capo iniziale ed il capo finale di una spira d’ora in poi la chiameremo “y”.

Diametri:

Possiamo definire vari diametri di una spira, ma tutti si basano, per semplicità, alla proiezione della spira sul piano.

Diametro minimo piano binari:

E’ il diametro interno del piano binari.

Diametro massimo piano binari:

E’ il diametro esterno del piano binari.

Diametro medio piano binari:

E’ il diametro medio, che sta al centro del piano binari, se si vuol costruire un elicoidale ad un solo binario, sarà anche il diametro binario, questa misura è utile per il calcolo delle pendenze.

Diametro binario interno:

E’ il diametro del binario interno.

Diametro binario esterno:

E’ il diametro del binario esterno.

Interbinario:

E’ la distanza fra i due binari, non è raffigurato nelle figure.

Pendenza:

E’ il rapporto tra la quota verticale (y) fratto la quota orizzontale (x), è espressa in percentuale, per cento % o per mille ‰. Di solito le pendenze dei plastici non superano il 50‰ (o 5%), vuol dire che su una lunghezza di 1000mm si sale di 50mm, vedi la figura riportata nelle giuste proporzioni.

Altezza dell’elicoidale:

E’ la quota alla quale dovrà arrivare il nostro elicoidale, ovvero, la quota da raggiungere, la chiameremo nei calcoli “H”.

Un po’ di matematica:

Ecco alcune nozioni matematiche che ci verranno utili per compiere il nostro studio.

Per i calcoli utilizzeremo le misure in millimetri (mm) e le pendenze in percentuale di mille (‰).

Facciamo degli esempi:

1)       Se ho una spira di binario con un diametro (D) da 1000mm ed ho un’elevazione (y) di 100mm; quanto è la mia pendenza (Pspira)?

D = 1000mm

y = 100mm

Pspira‰ = ?

Quindi avrò una pendenza del 31.84‰, ovvero su 1000mm che compio in piano mi alzo di circa 32mm.

2)       Se ho un diametro (D) di 1000mm e voglio una pendenza (Pspira) di 30‰; quanto sarà la mia elevazione?

D = 1000mm

Pspira = 20‰

y = ?

Quindi dovrò dare un’elevazione a spira di y = 62.8mm per ottenere il 20‰ di pendenza.

3)       Se ho una elevazione (y) di 90mm e voglio una pendenza (Pspira) del 30‰; che diametro dovrò adottare?

y = 90mm

Pspira‰ = 30‰

D = ?

Quindi per avere una  elevazione a spira (y) di 90mm e una pendenza (Pspira‰) del 30‰ dovrò usare un diametro (D) di circa 950mm.

Sezioni delle spire dell’elicoidale

Questa parte è più pratica che teorica, infatti, parliamo di come tagliare le sezioni delle spire dell’elicoidale, in altre parole, di come dividere la spira, infatti, le spire vanno divise per sezioni in modo tale da poter ottenere il maggiore numero di spire su un solo foglio di multistrato di legno, o compensato.

Queste sezioni non sono altro che una divisione di un cerchio in spicchi radiali, vedi figura, l’ampiezza dell’angolo (a;alfa) di questi spicchi non è altro che la divisione dell’angolo giro (360°) per il numero di sezioni che si vuole ottenere in una spira, infatti se si vogliono avere 6 sezioni si avrà una ampiezza da 60°, se invece se ne vuole 4, l’ampiezza sarà di 90°.

Il numero di spire va scelto in base al diametro esterno del piano binari, ovvero alla grandezza dell’elicoidale, infatti, consiglio per gli elicoidali minori di 800mm di usare 4 sezioni, per quelli inferiori a 1500mm di usare 6 sezioni, mentre per quelli superiori ai 1500mm di usarne 8. Un ultimo consiglio molto importante è quello di usare sempre una divisione pari per il numero di sezioni, questo facilità molte cose a livello costruttivo.

Se per caso dobbiamo fare un elicoidale di una sola spira, consiglio di tagliare dal foglio di compensato una sola e unica spira, questo semplifica molte cose, naturalmente lo consiglio per una sola spira.

Raccordi, ritorni e riallineamenti

Sono delle strutture che permettono di all’elicoidale d’allacciarsi al plastico.

Una cosa molto da considerare è lo spostamento della bocca superiore dell’elicoidale rispetto alla bocca inferiore, infatti, la bocca superiore è sovrapposta alla bocca inferiore ed è diretta nello stesso verso, perciò, dovremo aggiungere mezza spira affinché si crei un ritorno, oppure una mezza spira più una parte di spira (1/4, 1/6, 1/8) con una piccola rampa susseguita da una curva di compensazione per allinearsi alla bocca inferiore, guardate gli esempi di questi casi:

Le rampe dei primi 2 casi si possono assimilare ad dei rettifili, mentre nell’ultimo caso la situazione è ben diversa.

(Link alla seconda parte)