Costituisce l’ossatura della bicicletta, l’elemento più caratterizzante, sia sul piano delle prestazioni che su quello estetico. Il telaio è costituito da tubi in acciaio, lega leggera o fibra di carbonio, ed ha la forma di un quadrilatero completato da un carro posteriore costituito da due coppie di tubi di minor diametro uniti ai forcellini per permettere l’alloggiamento del mozzo della ruota posteriore.
Nelle realizzazioni che puntano a particolari requisiti di leggerezza e resistenza gli spessori dei tubi sono generalmente variabili.
Il tubo orizzontale può essere realizzato con spessori più sottili poiché subisce sollecitazioni minori rispetto ad altre sezioni del telaio. Nelle geometrie sloping è più inclinato di alcuni gradi verso il tubo piantone.
Il tubo obliquo, è il più sollecitato e la sua sezione viene maggiorata per conferire più robustezza alla bicicletta intera.
Il tubo piantone o verticale deve sopportare la forza del reggisella e tener conto della saldatura sulla scatola del movimento centrale.
Il tubo sterzo trattiene la forcella di cui deve sostenere le sollecitazioni. La sua inclinazione determina la guidabilità del veicolo.
Il nodo di sella è un punto critico per le forze che vi convergono e che agiscono su tubo orizzontale, tubo piantone, foderi posteriori verticali, reggisella.
I foderi orizzontali sono più o meno curvati per ottenere la massima luce nel punto di passaggio della ruota e dimensionati in funzione delle caratteristiche della bicicletta e della distribuzione dei pesi.
I foderi verticali trasmettono le vibrazioni dalla ruota motrice al telaio. Il design sinuoso e l’impiego di materiali come il composito ne facilitano la funzione ammortizzante.
Le principali geometrie
Il design più diffuso nella bici da strada è quello tradizionale, con il tubo orizzontale parallelo al terreno, che nel tempo ha recepito le caratteristiche dei nuovi materiali, assumendo forme raccolte per esaltarne la rigidità e la risposta alle sollecitazioni.
Mutuata dalle esperienze della MTB, si è affermata la geometria sloping, che non è però esente da critiche sia per la necessità di prevedere un reggisella più lungo, con relativi problemi di oscillazioni, sia perché l’aumentata rigidità può indurre mal di schiena nell’uso prolungato.
I materiali
L’acciaio: ha fatto la storia della bicicletta per poi cedere il passo alla domanda di leggerezza, anche se rimane una importante nicchia di mercato specialistica soprattutto dove è forte la richiesta di personalizzazione.
Presenta facilità di lavorazione ed alti carichi di rottura e per migliorarne ulteriormente le caratteristiche meccaniche sono state studiate diverse composizioni. Molto diffusi sono gli acciai al cromo molibdeno che offrono maggior durezza, resistenza e minor fragilità.
L’alluminio: è stato per molti anni il principale interprete del telaio da bicicletta “leggero”. Utilizzato in leghe al magnesio (serie 5000), silice e magnesio (serie 6000) e zinco (serie 7000) è molto meno elastico dell’acciaio. La minor resistenza meccanica richiede l’impiego di tubi con sezione e spessore maggiorati (oversize) che aumentano il momento torcente delle tubazioni senza penalizzare il peso. Ciò consente di realizzare telai di grande rigidità ma estremamente leggeri. Un punto critico è rappresentato dal fatto che essi non assorbono le vibrazioni, che si trasmettono lungo l’intera struttura e pertanto il quadrilatero principale in alluminio viene accoppiato ad un carro posteriore in carbonio in grado di scaricarle.
Il titanio: è richiesto principalmente nel settore MTB in quanto assorbe bene le vibrazioni unendo grande resistenza alle rotture ad una elasticità intermedia tra acciaio e lega d’alluminio. Consente di realizzare prodotti leggeri e durevoli nel tempo, inattaccabili dalla ruggine, ma costosi per la difficoltà di lavorazione e saldatura che deve avvenire in atmosfera controllata. Recentemente è stato proposto anche su telai di “specialissime” da corsa ottenendo, grazie a nuove tecnologie quali l’hydroforming, un ottimo compromesso tra leggerezza, confort di marcia e reattività del mezzo.
Il magnesio: offre eccezionali doti di leggerezza, caratteristiche meccaniche di grande resistenza ed una buona capacità di assorbimento delle vibrazioni assicurando un ottimo comfort di guida. I suoi punti deboli sono la predisposizione alla corrosione, l’alto costo e la cautela richiesta nei trattamenti termici per proteggere il magnesio fuso dal contatto diretto dell’ossigeno e per l’alta tendenza ad incendiarsi se portato allo stato liquido.
La fibra di carbonio: il suo impiego si è diffuso rapidamente in maniera esponenziale diventando il nuovo riferimento per tutto il comparto della bicicletta. Le sue caratteristiche risultano nettamente vincenti rispetto a quelle sia dell’ acciaio che delle principali leghe di alluminio, con riferimento a peso, rigidità e resistenza alla trazione. Il suo limite di snervamento però è molto vicino al punto di rottura e pertanto non si manifestano alterazioni tangibili che segnalano un decadimento strutturale prima della rottura.
Full carbon o Monoscocca
Le tipologie costruttive per i telai in carbonio sono essenzialmente due; il Full carbon consiste nell’innesto dei tubi in fibra mediante congiunzioni in composito utilizzando adesivi strutturali. Un’alternativa, sempre più diffusa, prevede l’assemblaggio dei tubi con vere e proprie fasciature effettuate con pelli di carbonio impregnate di resina epossidica a fare da collante e quindi solidificate ad alta temperatura a costituire un unico con il telaio. Lo svantaggio è rappresentato dal peso, compensato però dalla relativa economicità.
Il monoscocca caratterizza l’alto di gamma e richiede la realizzazione di stampi di grandi dimensioni capaci di trattare il quadrilatero principale come se fosse un’unica struttura, priva di congiunzioni. Ad esso viene poi innestato il carro posteriore, assemblato a parte. Il vantaggio è il peso ed una migliore affidabilità dovuta all’assenza di parti incollate mentre il limite sono le misure che, per l’elevato costo degli stampi, sono ridotte a poche taglie.
