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Trasporti e Macchine

Perché i binari dei treni sono posati sopra le pietre

Pietre sotto i binari: la massicciata fa da fondazione alle traverse, drena l'acqua e distribuisce i carichi. Spessori, calibro RFI e limiti del ballast.

Primo piano del pietrisco spigoloso di una massicciata ferroviaria, con le traversine in cemento armato e le rotaie

La massicciata fa da fondazione alle traverse, drena l'acqua e distribuisce i carichi, tre compiti descritti in uno studio dell'EPFL.

Le pietre che si vedono sotto i binari formano la massicciata (in inglese ballast): uno strato che fa da fondazione alle traverse, drena l'acqua e distribuisce i carichi in modo uniforme.[1] Il binario su ballast è ancora oggi il tipo di armamento più diffuso al mondo.[2] Quello su soletta costa di più da costruire, ma richiede meno manutenzione sul lungo periodo.[3]
Calibro del pietrisco RFI
31,5–50 mm
Dimensioni d e D del pietrisco per massicciata nella specifica RFI[15]
Spessore minimo di progetto
0,35 m
Sotto le traverse, binario corrente, in un progetto RFI[20]
Rincalzatrice idraulica
1953
Franz Plasser e Josef Theurer sviluppano la prima macchina[45]

In questo articolo

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Fondazione, drenaggio e tenuta laterale: i compiti delle pietre

Secondo una tesi sul tema, la massicciata ha il compito di distribuire i carichi verticali sul piano di regolamento del corpo ferroviario.[4] Sopra poggiano le traverse in cemento armato precompresso: il tipo monoblocco RFI-240 è lungo 2,40 m e si posa a interasse di 60 cm.[5] Il letto di pietre le trattiene in posizione. Dà al binario supporto e rigidezza laterale, e tiene lontana la vegetazione che potrebbe compromettere l'integrità della struttura.[6][7]
Le forze laterali e longitudinali si equilibrano grazie all'attrito tra i grani e le traverse e tra i grani stessi.[8] Il ballast contribuisce anche ad assorbire rumore e vibrazioni.[9] Con la rotaia saldata in modo continuo la modalità critica di perdita di stabilità è il buckling, lo svergolamento laterale del binario.[10]
Sui treni che questi binari portano, i merci lunghi, vedi anche perché i treni merci lunghi frenano con un tubo d'aria.

Spigoli vivi e calibro: com'è fatto il pietrisco

I waggonway esistevano dall'inizio del XVII secolo, ma una descrizione del loro ballast compare solo nel secolo successivo.[11] Per molti decenni dopo la costruzione, secondo uno studio sul nord-est della Scozia e sulle Highlands, le ferrovie della zona si affidarono a depositi di ghiaia e sabbia, finché granito e altre rocce spezzate a una misura precisa cominciarono a diventare lo standard del ballast britannico.[12][13]
Oggi le pietre devono essere irregolari e a spigoli vivi, per incastrarsi tra loro e con le traverse.[14] Il pietrisco per massicciata ferroviaria si designa con d = 31,5 mm e D = 50 mm nella specifica RFI.[15] Una tesi riporta per le norme delle ferrovie italiane una granulometria tra 50 e 31,5 mm,[16] mentre uno studio dell'EPFL descrive grani cubici di granulometria uniforme tra 22 e 63 mm[17] e un lavoro sulla resistenza laterale indica pietre di circa 40–75 mm.[18] Le cifre cambiano da uno studio all'altro.
Con il traffico e la manutenzione i grani si arrotondano, con un aumento graduale della rotondità.[19]

Quanto è spessa la massicciata sotto le traverse

In un progetto RFI per il binario corrente il pietrisco deve avere uno spessore minimo di 0,35 m sotto il piano di appoggio delle traverse.[20] Anche una tesi indica 35 cm come minimo nella sezione tipo che presenta.[21] Il minimo generico, per la massicciata in senso lato, è di 150 mm.[22]

0,35 m

Dati tecnici sul ballast ferroviario
Le linee ad alta velocità possono richiedere ballast fino a 0,5 m di spessore.[23] Sotto i 300 mm il letto può generare vibrazioni che danneggiano le strutture vicine, e oltre i 300 mm non si ottiene alcun beneficio ulteriore nel ridurle.[24] Le nuove linee ad alta velocità richiedono inoltre uno strato intermedio, il sottoballast, tra la piattaforma di posa e la massicciata.[25]
Ai lati delle traverse la spalla del ballast deve essere larga almeno 150 mm e può arrivare a 450 mm; la maggior parte delle ferrovie usa tra 300 e 400 mm.[26][27] Sulla differenza tra millimetri, pollici e metri vedi gli errori di unità che abbattono le sonde.

Le categorie di pietrisco e i requisiti RFI

Il capitolato RFI sul pietrisco vale per i lavori di nuova costruzione, di rinnovamento e di manutenzione della massicciata ferroviaria.[28] Il pietrisco usato da RFI è classificato in quattro categorie.[29] Il progetto ferroviario Palermo–Catania prescrive per la massicciata la 1ª categoria,[30] e nella revisione G del capitolato sono state eliminate le limitazioni sull'uso delle rocce sedimentarie per questa categoria.[31]
Tra i requisiti fissati dal capitolato:
  • granulometria: categoria A del prospetto 1 della UNI EN 13450;[32]
  • passante al setaccio da 0,5 mm: al massimo lo 0,6% in peso;[33]
  • passante al setaccio da 0,063 mm: al massimo lo 0,5%;[34]
  • perdita di resistenza dopo gelo e disgelo: ΔSLA non superiore al 20%.[35]
L'attestato di qualificazione dei fornitori di pietrisco viene rilasciato dalla Direzione Tecnica di RFI.[36] L'elenco dei fornitori qualificati risultava aggiornato al 05/10/2026.[37]

Intasamento e rincalzatura: la manutenzione del ballast

I costi di manutenzione del ballast rappresentano circa il 30% del budget annuo di manutenzione del binario, secondo un dato del 2010 citato in uno studio dell'EPFL.[38] Sulle cause dell'intasamento i dati divergono: nel Regno Unito il 52% dell'inquinamento deriva da apporti esterni,[39] mentre negli Stati Uniti il 75–90% del materiale accumulato in 300 milioni di tonnellate lorde nasce dalla rottura del ballast.[40] Anche il carbone in polvere, che agisce da lubrificante, è considerato un agente di inquinamento.[41] Il buckling può comparire pure quando binario e massicciata sembrano in buone condizioni a un'ispezione visiva.[42]
Il carico dei treni deteriora nel tempo la geometria del binario, che va corretta a intervalli regolari.[43] Nella procedura di rincalzatura descritta dal produttore Plasser & Theurer i denti comprimono il pietrisco con una forza di 10–12 kN.[44] La prima rincalzatrice idraulica fu sviluppata nel 1953 da Franz Plasser e Josef Theurer,[45] e nel 1980 la svizzera Matisa mise a punto la rincalzatura ellittica ad alta frequenza.[46]
La rincalzatura è considerata distruttiva per i grani di ballast.[47] Il ballast si può pulire solo un certo numero di volte prima di essere danneggiato oltre il riuso.[48] Dopo la posa di ballast nuovo i limiti di velocità sono spesso ridotti per un periodo di tempo,[49] e una alternativa alla rincalzatura è la pneumatic ballast injection (PBI), detta stoneblowing, che solleva rotaie e traverse e spinge pietre più piccole nello spazio che si crea.[50]

Ballast volante e binario su soletta: i limiti della pietra

Il ballast volante, cioè le pietre sollevate al passaggio dei treni, diventa molto evidente con l'aumento della velocità, fino ai 350 km/h considerati da uno studio del Politecnico di Milano.[51][52] Misure in linea con un treno di 13 carrozze hanno rilevato accelerazioni delle pietre fino a 0,3 g.[53] Abbassare il ballast di 3 cm sotto il piano delle traverse porta grandi benefici, e la compattazione ha un effetto benefico a tutti i livelli provati.[54][55] Per la segnalazione su queste linee vedi come funziona l'ERTMS/ETCS ad alta velocità.
Il binario su soletta in calcestruzzo non ha pietrisco, ma non annulla la manutenzione: gli autori di uno studio sul costo del ciclo di vita citano una manutenzione inferiore di circa il 20–30% rispetto al ballast[56] e una vita utile di 50–60 anni.[57] Lo stesso lavoro riporta uno studio austriaco che indica un punto di pareggio dei costi totali dopo 24 anni di esercizio.[58] Nel modello degli autori la manutenzione del ballast risulta solo un po' più costosa, per frequenza e durata degli interventi.[59]
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Sul costo del ciclo di vita le fonti non concordano. Un articolo scientifico afferma che è significativamente inferiore per la sovrastruttura senza ballast,[60] mentre uno studio sul tema giudica la differenza di costo totale troppo piccola per concludere a favore del ballast o della soletta.[61]

Domande frequenti

Perché ci sono le pietre sotto i binari della ferrovia e a cosa serve la massicciata?
La massicciata fa da fondazione alle traverse, drena l'acqua e distribuisce i carichi in modo uniforme.[1] Trattiene anche le traverse in posizione e dà supporto laterale al binario.[6]

Che dimensione hanno le pietre della massicciata ferroviaria?
Per RFI il pietrisco si designa con d = 31,5 mm e D = 50 mm.[15] Altri studi riportano intervalli diversi, da 22 a 63 mm[17] oppure circa 40–75 mm.[18]

Quanto deve essere spessa la massicciata sotto le traverse?
Un progetto RFI prescrive almeno 0,35 m per il binario corrente.[20] Il minimo generico è 150 mm, e le linee ad alta velocità possono richiedere fino a 0,5 m.[22][23]

Che cos'è la rincalzatura del ballast?
È la correzione della geometria del binario con la rincalzatrice, che nella procedura di Plasser & Theurer comprime il pietrisco con una forza di 10–12 kN.[44] Il metodo è considerato distruttivo per i grani.[47]

Il binario su soletta costa meno del ballast?
Costa di più da costruire, ma richiede meno manutenzione.[3] Sul costo totale gli studi non concordano: uno lo dà nettamente inferiore,[60] un altro giudica la differenza troppo piccola per concludere.[61]

Che cos'è il ballast volante sulle linee ad alta velocità?
Sono le pietre sollevate al passaggio dei treni, un problema che diventa molto evidente con l'aumento della velocità.[51] In linea sono state misurate accelerazioni delle pietre fino a 0,3 g.[53]

Fonti

61 riferimenti Mostra
  1. Pires e Dumont, studio sul ballast (STRC) (si apre in una nuova scheda)

    «The functions of the ballast layer are basically to provide a solid foundation for the sleepers, adequate drainage, uniform load distribution»

  2. Trackopedia: sollevamento, allineamento e consolidamento (si apre in una nuova scheda)

    «Ballasted track is still the most widely used design of permanent way worldwide.»

  3. Baltic Journal of Road and Bridge Engineering: confronto LCC tra binario su ballast e su soletta (si apre in una nuova scheda)

    «STs are more expensive to construct, but the lower demand for track maintenance»

  4. Tesi sulla massicciata ferroviaria (abstract) (si apre in una nuova scheda)

    «La massicciata ha il compito di: Distribuire i carichi verticali sul piano di regolamento del corpo ferroviario»

  5. Progetto ferroviario RFI, documento VIA (MiTE) (si apre in una nuova scheda)

    «di lunghezza 2,40m di massa non inferiore a Kg 300 da posare a modulo 60cm (6/10)»

  6. Università di Birmingham: stabilità laterale del binario e ballast (si apre in una nuova scheda)

    «In ballasted track structures, ballast layer holds sleepers in place and provides lateral support and stiffness to the track.»

  7. Railway ballast (Wikipedia) (si apre in una nuova scheda)

    «keep down vegetation that can compromise the integrity of the combined track structure»

  8. Pires e Dumont, studio sul ballast (STRC) (si apre in una nuova scheda)

    «lateral and longitudinal forces are equilibrated by the friction generated between ballast particles and the sleepers»

  9. Pires e Dumont, studio sul ballast (STRC) (si apre in una nuova scheda)

    «provide noise and vibration absorption»

  10. MDPI Infrastructures: resistenza laterale del ballast (si apre in una nuova scheda)

    «For this type, track buckling is the critical structural stability loss mode»

  11. Railscot: breve storia del ballast ferroviario (si apre in una nuova scheda)

    «These had been in existence since the early 17th Century but it was not until the following century that we find a description of waggonway ballast»

  12. Railscot: breve storia del ballast ferroviario (si apre in una nuova scheda)

    «relied on gravel and sand deposits for track ballast for many decades after construction»

  13. Railscot: breve storia del ballast ferroviario (si apre in una nuova scheda)

    «Thus granite or other rock types, broken to a specific size started to become the standard of all British railway ballast»

  14. Railway ballast (Wikipedia) (si apre in una nuova scheda)

    «Stones must be irregular, with sharp edges to ensure they properly interlock with each other and the ties»

  15. RFI: capitolato pietrisco per massicciata ferroviaria (si apre in una nuova scheda)

    «Per le massicciate per ferrovie, “D” è pari a 50 mm e “d” è pari a 31,5 mm»

  16. Tesi sulla massicciata ferroviaria (abstract) (si apre in una nuova scheda)

    «una granulometria compresa tra i 50 e i 31,5 mm»

  17. Pires e Dumont, studio sul ballast (STRC) (si apre in una nuova scheda)

    «composed of cubic uniformly-graded grains (22.0-63mm) in a compacted condition»

  18. MDPI Infrastructures: resistenza laterale del ballast (si apre in una nuova scheda)

    «typically measuring approximately 40–75 mm»

  19. Pires e Dumont, studio sul ballast (STRC) (si apre in una nuova scheda)

    «a gradual roundness increase»

  20. Progetto ferroviario RFI, documento VIA (MiTE) (si apre in una nuova scheda)

    «Il pietrisco avrà, per il binario corrente, uno spessore minimo di 0,35 m sotto il piano di appoggio delle traverse»

  21. Tesi sulla massicciata ferroviaria (abstract) (si apre in una nuova scheda)

    «ballast : spessore minimo = 35 cm»

  22. Railway ballast (Wikipedia) (si apre in una nuova scheda)

    «Track ballast should never be laid down less than 150 mm (6 inches) thick»

  23. Railway ballast (Wikipedia) (si apre in una nuova scheda)

    «high-speed railway lines may require ballast up to 0.5 metres (20 inches) thick»

  24. Railway ballast (Wikipedia) (si apre in una nuova scheda)

    «Ballast less than 300 mm (12 inches) thick can lead to vibrations that damage nearby structures. However, increasing the depth beyond 300 mm (12 inches) confers no extra benefit in reducing vibration.»

  25. Tesi sulla massicciata ferroviaria (abstract) (si apre in una nuova scheda)

    «Le nuove linee ad alta velocità richiedono la realizzazione di uno strato intermedio tra la piattaforma di posa e la massicciata»

  26. Railway ballast (Wikipedia) (si apre in una nuova scheda)

    «This shoulder should be at least 150 mm (6 inches) wide, and may be as wide as 450 mm (18 inches)»

  27. Railway ballast (Wikipedia) (si apre in una nuova scheda)

    «Most railways use between 300 and 400 mm (12 and 16 inches).»

  28. RFI: capitolato pietrisco per massicciata ferroviaria (si apre in una nuova scheda)

    «Il pietrisco da impiegare per i lavori di nuova costruzione, di rinnovamento, di manutenzione della massicciata ferroviaria»

  29. RFI: capitolato pietrisco per massicciata ferroviaria (si apre in una nuova scheda)

    «Il pietrisco utilizzato da RFI è classificato in quattro distinte categorie»

  30. Progetto ferroviario RFI, documento VIA (MiTE) (si apre in una nuova scheda)

    «Il pietrisco da impiegare, per la formazione regolamentare della massicciata, dovrà essere di 1^ categoria»

  31. RFI: capitolato pietrisco per massicciata ferroviaria (si apre in una nuova scheda)

    «l’eliminazione delle limitazioni all’utilizzo delle rocce sedimentarie per la 1^ categoria»

  32. RFI: capitolato pietrisco per massicciata ferroviaria (si apre in una nuova scheda)

    «È richiesta la categoria A del prospetto 1 della norma UNI EN 13450»

  33. RFI: capitolato pietrisco per massicciata ferroviaria (si apre in una nuova scheda)

    «La percentuale massima in peso di passante al setaccio 0,5 mm non deve superare lo 0,6%.»

  34. RFI: capitolato pietrisco per massicciata ferroviaria (si apre in una nuova scheda)

    «La percentuale massima di passante al setaccio 0,063 mm non deve superare lo 0,5%.»

  35. RFI: capitolato pietrisco per massicciata ferroviaria (si apre in una nuova scheda)

    «deve risultare ΔSLA ≤ 20%»

  36. RFI: elenco fornitori di pietrisco (si apre in una nuova scheda)

    «L'attestato di qualificazione per i fornitori di pietrisco per massicciata ferroviaria, ed eventuali successivi rinnovi, vengono rilasciati dalla Direzione Tecnica di RFI»

  37. RFI: elenco fornitori di pietrisco (si apre in una nuova scheda)

    «AGGIORNAMENTO AL : 05/10/2026»

  38. Pires e Dumont, studio sul ballast (STRC) (si apre in una nuova scheda)

    «costs of ballast maintenance represents approximately 30% of the annual track maintenance budget»

  39. Pires e Dumont, studio sul ballast (STRC) (si apre in una nuova scheda)

    «According to Selig & Waters (1994), data from the UK showed that the main source of contamination was external input (52%)»

  40. Pires e Dumont, studio sul ballast (STRC) (si apre in una nuova scheda)

    «75-90% of the fouling material accumulated during 300 million gross tonnes (MGT) was from ballast breakdown»

  41. Università di Birmingham: stabilità laterale del binario e ballast (si apre in una nuova scheda)

    «coal dust, acting as a lubricant, is considered as a fouling agent»

  42. Università di Birmingham: stabilità laterale del binario e ballast (si apre in una nuova scheda)

    «It is evidenced that track buckling can incur even if the railway track and ballast seem to be in a good condition by visual inspection.»

  43. Plasser & Theurer: macchine per rincalzatura (si apre in una nuova scheda)

    «Over time, this high amount of loading causes the track geometry to deteriorate.»

  44. Trackopedia: sollevamento, allineamento e consolidamento (si apre in una nuova scheda)

    «tamping force 10 to 12 kN»

  45. Trackopedia: sollevamento, allineamento e consolidamento (si apre in una nuova scheda)

    «In 1953, Franz Plasser and Josef Theurer developed the first hydraulic tamping machine.»

  46. Trackopedia: sollevamento, allineamento e consolidamento (si apre in una nuova scheda)

    «In 1980 the Swiss company Matisa developed the elliptic high frequency tamping procedure»

  47. Pires e Dumont, studio sul ballast (STRC) (si apre in una nuova scheda)

    «track geometry maintenance actions by means of tamping for example can also provoke considerable grain damage as this method is considered destructive»

  48. Railway ballast (Wikipedia) (si apre in una nuova scheda)

    «Ballast can only be cleaned so often before it is damaged beyond re-use.»

  49. Railway ballast (Wikipedia) (si apre in una nuova scheda)

    «Speed limits are often reduced for a period of time on sections of track where fresh ballast has been laid»

  50. Railway ballast (Wikipedia) (si apre in una nuova scheda)

    «to lift the rails and ties, and to force stones, smaller than the track ballast particles and all of the same size, into the gap»

  51. Politecnico di Milano: ballast volante sotto treni ad alta velocità (si apre in una nuova scheda)

    «the problem becomes extremely evident increasing the speed»

  52. Politecnico di Milano: ballast volante sotto treni ad alta velocità (si apre in una nuova scheda)

    «the consequent increase of the speed up to 350 km/h»

  53. Politecnico di Milano: ballast volante sotto treni ad alta velocità (si apre in una nuova scheda)

    «the accelerations reached 0.3 g»

  54. Politecnico di Milano: ballast volante sotto treni ad alta velocità (si apre in una nuova scheda)

    «a decrease of 3 cm brings to great benefits»

  55. Politecnico di Milano: ballast volante sotto treni ad alta velocità (si apre in una nuova scheda)

    «The compaction of the ballast definitely seems to have a beneficial effect to all levels of the»

  56. Baltic Journal of Road and Bridge Engineering: confronto LCC tra binario su ballast e su soletta (si apre in una nuova scheda)

    «approximately 20−30% less than BT»

  57. Baltic Journal of Road and Bridge Engineering: confronto LCC tra binario su ballast e su soletta (si apre in una nuova scheda)

    «increased service life (50–60 years)»

  58. Baltic Journal of Road and Bridge Engineering: confronto LCC tra binario su ballast e su soletta (si apre in una nuova scheda)

    «report a breakeven point for the total track costs after 24 years of operation»

  59. Baltic Journal of Road and Bridge Engineering: confronto LCC tra binario su ballast e su soletta (si apre in una nuova scheda)

    «the maintenance process is slightly more expensive (regarding frequencies and durations) for the BT»

  60. MDPI Infrastructures: resistenza laterale del ballast (si apre in una nuova scheda)

    «The life cycle costs are significantly lower for the ballastless superstructure»

  61. Baltic Journal of Road and Bridge Engineering: confronto LCC tra binario su ballast e su soletta (si apre in una nuova scheda)

    «too small to yield sound conclusions in favour of the ballasted vs the ballastless solution»