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Lezione PONTI E GRANDI STRUTTURE Prof. Pier Paolo Rossi Università degli Studi di Catania I ponti a struttura mista acciaio‐ cls I ponti a struttura mista acciaio‐cls Vantaggi Ⱶ Basso peso proprio della sovrastruttura − − − fondazioni e appoggi più economici forze sismiche minori ricostruzione e adeguamento più economico Ⱶ Assemblaggio in situ − costi di trasporto e sollevamento minori Ⱶ Nessun sostegno richiesto − nessuna interruzione del traffico eliminazione delle casseforme − Ⱶ Ⱶ Lunghe campate e limitate altezze d’impalcato Massima prefabbricazione − − − − − − maggiore snellezza minor numero di pile alta qualità pochi getti in opera elevata velocità di costruzione bassi costi di mano d’opera 3 L’impalcato dei ponti a struttura mista acciaio‐ cls L’impalcato misto acciaio‐cls Sezione parapetto sicurvia + + trave in acciaio irrigidimento d’appoggio + + controventi intermedi SEZIONE DI MEZZERIA controventi d’appoggio apparecchio d’appoggio SEZIONE D’APPOGGIO 5 Impalcato gettato in opera Sezione trasversale della soletta soletta di spessore uniforme soletta con bulbo soletta di spessore variabile soletta con sbalzi di spessore variabile 6 L’impalcato Dimensioni e materiali usuali • Spessore soletta 25 ‐ 30 • Spaziatura travi longitudinali 2.5 ‐ 4.0 m • Lunghezza sbalzi 1.6 ‐ 2.0 • Cls (getto in opera) Acciaio C30/37 o C35/40 S355 o superiore • cm m 7 La soletta Modalità di realizzazione La soletta dell’impalcato del ponte può essere : Ⱶ completamente gettata in opera Ⱶ parzialmente prefabbricata 8 Soletta gettata in opera Realizzazione con cassaforma mobile Vantaggi e svantaggi : − Tempi di esecuzione lunghi − Elevati sforzi di ritiro − Uso di elevate quantità di acciaio strutturale Bridge Wilde Gera Bridge Albrechtsgraben 9 Soletta gettata in opera Realizzazione con cassaforma fissa Vantaggi e svantaggi : − Tempi di esecuzione lunghi − Moderati sforzi di ritiro − Uso di moderate quantità di acciaio strutturale 1 travi e cassaforma 2 getto nella parte di mezzeria 3 rimozione dei sostegni 4 getto sugli appoggi interni 10 Soletta semiprefabbricata Realizzazione con lastre prefabbr. e getto di completamento Realizzazione : − Le lastre prefabbricate sono utilizzate come casseformi per il getto di completamento e poggiate alle travi − Gli sbalzi sono realizzati con getto in opera e sono sostenuti da casseformi convenzionali vincolate alle travi di estremità elementi prefabbricati (lunghezza tipica 8‐10 m larghezza tipica ≤ 2.5 m altezza tipica 7‐10 cm ) area gettata in opera Sezione trasversale Pianta 11 Soletta semiprefabbricata Realizzazione con lastre prefabbr. e getto di completamento Vantaggi e svantaggi : − Tempi di esecuzione brevi − Moderati sforzi dovuti a ritiro e viscosità − Facile costruzione elementi prefabbricati (lunghezza tipica 8‐10 m larghezza tipica ≤ 2.5 m altezza tipica 7‐10 cm ) Attenzione : − Strisce elastiche vanno poste tra le lastre prefabbricate e le travi longitudinali − I giunti tra le lastre vanno sigillati con malta antiritiro prima del getto della soletta − Un`armatura va disposta a cavallo dei giunti trasversali delle lastre prefabbricate area gettata in opera Pianta 12 Soletta semiprefabbricata Realizzazione con lastre prefabbr. e getto di completamento Realizzazione : − Le lastre prefabbricate sono utilizzate come casseformi per il getto di completamento e poggiate alle travi − Le lastre prefabbricate sono utilizzate come casseformi per la parte interna e per gli sbalzi dell’impalcato − Il getto di completamento va eseguito dall’interno verso l’esterno Sezione trasversale elementi prefabbricati (lunghezza tipica 8‐10 m larghezza tipica ≤ 2.5 m altezza tipica 7‐10 cm ) Pianta 13 Soletta semiprefabbricata Realizzazione con lastre prefabbr. e getto di completamento Vantaggi e svantaggi : − Tempi di esecuzione brevi − Moderati sforzi dovuti a ritiro e viscosità − Facile costruzione elementi prefabbricati (lunghezza tipica 8‐10 m larghezza tipica ≤ 2.5 m altezza tipica 7‐10 cm ) Attenzione : − Strisce elastiche vanno poste tra le lastre prefabbricate e le travi longitudinali − I giunti tra le lastre vanno sigillati con malta antiritiro prima del getto della soletta − Un`armatura va disposta a cavallo dei giunti trasversali delle lastre prefabbricate e dei connettori sulle travi esterne Pianta 14 Soletta prefabbricata Realizzazione con lastre prefabbr. e getto di completamento Realizzazione : − Le lastre prefabbricate costituiscono l`intera soletta − Le lastre prefabbricate sono utilizzate per la parte interna e per gli sbalzi dell’impalcato − Il getto di completamento va eseguito per solidarizzare la lastre ai connettori Sezione trasversale elementi prefabbricati Pianta 15 Soletta prefabbricata Realizzazione con lastre prefabbr. e getto di completamento Vantaggi e svantaggi : − − − − Tempi di esecuzione molto brevi Sforzi nulli dovuti a ritiro e viscosità Importante know‐how Trasporto non semplice elementi prefabbricati Attenzione : − Un`armatura trasversale e` predisposta a cavallo dei connettori Pianta 16 Soletta semiprefabbricata Realizzazione con lamiera grecata e getto di completamento Realizzazione : − La lamiera grecata costituisce la cassaforma della parte interna del ponte − Gli sbalzi sono realizzati con getto in opera e sono sostenuti da casseformi convenzionali vincolate alle travi di estremità lamiera grecata Vantaggi e svantaggi : − Tempi di esecuzione alquanto brevi − Facilita’ di posizionamento delle lamiere Pianta 17 Soletta semiprefabbricata Realizzazione con travi composte parzialmente prefabbricate Realizzazione : − La trave composta parzialmente prefabbricata costituisce la cassaforma per il successivo getto di completamento trave composta Vantaggi e svantaggi : − Tempi di esecuzione brevi − Economia nel quantitativo di acciaio − Elevata sostenibilità Pianta 18 Le sezioni dei ponti a struttura mista acciaio‐ cls Ponti a struttura mista acciaio‐cls Tipiche sezioni trasversali Ponte con travi a doppio T Ponte con travi scatolari chiuse Ponte con trave scatolare aperta 20 Ponti a struttura mista acciaio‐cls Tipiche sezioni trasversali 12.00 16.75 21 Ponti con sezioni a doppio T Ponti a struttura mista acciaio‐cls Ponti con sezioni a doppio T Esempio di impalcato con sezioni a doppio T 23 Struttura longitudinale Realizzazione con travi a doppio T Triel‐sur‐Seine, Yvelines (78), Île‐de‐France (Francia) coordinate 48° 58' 4.00" N 2° 0' 4.00" E anno Ponte con due travi a doppio T Lunghezza totale=635 m Campate 73 m ‐ 105 m ‐ 3 x 124 m ‐ 85 m Larghezza 22.92 m 2003 24 Struttura longitudinale Realizzazione con travi a doppio T Langerfelder Bridge (Germania) coordinate 51° 16′ 39,3″ N 7° 15′ 35,2″ O anno Ponte con tre travi a doppio T Lunghezza totale=330 m 2008 25 Struttura longitudinale Realizzazione con travi a doppio T vista laterale sezione Langenfelder Bridge (Germania) 26 Struttura longitudinale Realizzazione con travi a doppio T Chelles, Seine‐et‐Marne (77), Île‐de‐France (Francia) coordinate 48.8811 2.5929 anno Ponte con quattro travi a doppio T Lunghezza totale=104 m Campate 43 m ‐ 61 m Larghezza 16.90 m 2008 27 Struttura longitudinale Realizzazione con travi a doppio T Hafenbahn Bridge, Duisburg, North Rhine‐Westphalia (Germania) anno Ponte con molte travi a doppio T Lunghezza totale=303 m Campate 28.50 m ‐ 5 x 49.18 m ‐ 28.50 m Larghezza 36.08 m 2003 28 Struttura longitudinale e trasversale Realizzazione con travi trasversali composte 29 Ponti con sezioni scatolari chiuse Struttura longitudinale Ponti con travi scatolari chiuse Esempio di impalcato con sezioni scatolari chiuse 31 Struttura longitudinale Realizzazione con travi scatolari chiuse Bridge Schleusetal, Schleusingen (Germania) anno Ponte con travi scatolari chiuse Lunghezza totale=688 m 2007 32 Struttura longitudinale Realizzazione con travi scatolari chiuse vista laterale sezione trasversale in mezzeria Bridge Schleusetal (Germania) 33 Struttura longitudinale Realizzazione con travi scatolari chiuse Ponte a Hagen‐Schwerte, North Rhine‐Westphalia (Germania) coordinate 51° 24' 51.00" N 7° 30' 22.00" E anno Ponte con travi scatolari aperte Lunghezza totale=240 m. Campate 72.00 m ‐ 96.00 m ‐ 72.00 m 2009 34 Struttura longitudinale Realizzazione con travi scatolari chiuse sezione trasversale all’appoggio sezione trasversale in mezzeria estremità della trave trasversale vista laterale Pontea Hagen‐Schwerte, North Rhine‐Westphalia (Germania) 35 Ponti con sezioni scatolari chiuse Struttura longitudinale Ponti con travi scatolari aperte Esempio di impalcato con sezioni scatolari aperte 37 Struttura longitudinale Realizzazione con travi scatolari aperte Neuötting Bridge, Altötting, Bavaria (Germania) coordinate 48° 14' 0" N 12° 42' 0" E anno Ponte con travi scatolari aperte Lunghezza totale=470. 95.00 m ‐ 154.00 m ‐ 95.00 m ‐ 68.00 m ‐ 58.00 m 2000 38 Struttura longitudinale Realizzazione con travi scatolari aperte sezione trasversale in mezzeria sezione trasversale in mezzeria sezione trasversale all’appoggio sezione trasversale all’appoggio Neuötting Bridge, Altötting, Bavaria (Germania) 39 Struttura longitudinale Realizzazione con travi scatolari corrugate Altwipfergrund Viaduct, Ilmenau, Ilm‐Kreis, Thuringia (Germania) coordinate 50° 42′ 39″ N 10° 57′ 9″ O anno Ponte con travi scatolari aperte Lunghezza totale=280 m. Campate 84.55 m ‐ 115.00 m ‐ 80.52 m 2001 40 Struttura longitudinale Realizzazione con travi scatolari aperte larghe Wilde Gera Viaduct, Ilmenau, Ilm‐Kreis, Thuringia (Germania) coordinate 50.714987 N 10.787056 E anno Ponte con trave scatolare aperta Lunghezza totale=552 m. Campate 30 m ‐ 36 m ‐ 10 x 42 m ‐ 36 m ‐ 30 m 2000 41 Struttura longitudinale Realizzazione con travi scatolari aperte larghe elemento trasversale elemento longitudinale Wilde Gera Viaduct, Ilmenau, Ilm‐Kreis, Thuringia (Germania) 42 Struttura longitudinale Realizzazione con travi scatolari aperte larghe Albrechtsgraben Viaduct, Suhl, Thuringia (Germania) coordinate 50° 36' 34.55" N 10° 38' 8.97" E anno Ponte con trave scatolare aperta Lunghezza totale=770 m. 2002 Campate 45 m + 55 m + 60 m + 3 x 70 m + 170 m + 70 m + 60 m + 55 m + 44 m 43 Struttura longitudinale Realizzazione con travi scatolari aperte larghe Albrechtsgraben Viaduct, Suhl, Thuringia (Germania) 44 Struttura longitudinale Realizzazione con travi scatolari aperte larghe Ponte di Oehde, Wuppertal, North Rhine‐Westphalia (Germania) coordinate 51.2574566667 7.2320933333 anno Ponte con trave scatolare aperta Lunghezza totale=418.3 m. 2002 Campate 4,0 ‐ 64,0 ‐ 2 x 72,8 ‐ 64,0 ‐ 56,0 ‐ 44,7 m 45 Struttura longitudinale Realizzazione con travi scatolari aperte larghe Ponte di Oehde, Wuppertal, North Rhine‐Westphalia (Germania) 46 Struttura longitudinale Realizzazione di travi scatolari aperte multicellulari Esempio di impalcato con sezioni scatolari aperte multicellulari 47 Ponti con impalcato a piastra ortotropa Struttura longitudinale Ponti con impalcato a piastra ortotropa Nei ponti metallici la necessità di ridurre il peso proprio ha portato alla costruzione di impalcati totalmente metallici, dove il piano viario è realizzato da una lastra di acciaio e da una pavimentazione sottile di 3‐5 cm. L’impalcato a piastra ortotropa è costituito da una lamiera piana superiore irrigidita da costole longitudinali e travi trasversali. Si hanno rigidezze diverse secondo due direzioni ortogonali tra loro. 49 Struttura longitudinale Ponti con impalcato a piastra ortotropa Esempio di impalcato a piastra ortotropa 50 Struttura longitudinale Ponti con impalcato a piastra ortotropa Le piastre ortotrope possono essere con costole longitudinali : di tipo “aperto” di tipo “chiuso” Le costole sono prive di rigidezza torsionale e hanno forma di T inverso, L, o di piatti con bulbo Le costole presentano elevata rigidezza torsionale e presentano forma trapezoidale, a V, a U, etc… I trasversi a forma di T inverso sono posti ad un interasse di 1.50–2.00 m. I trasversi a forma di T inverso sono posti ad un interasse doppio rispetto a quelli a profilo aperto 51 Struttura longitudinale Ponti con impalcato a piastra ortotropa La scelta tra i tipi di costole è effettuata in base alle seguenti considerazioni : • La quantità di saldature delle costole “chiuse” sono circa la metà di quelle delle costole “aperte” • Nelle costole “chiuse” si ha un minor numero di intersezioni costole – trasversi • Nelle costole “chiuse” i giunti di montaggio, se bullonati, sono molto più difficili da realizzare • Nelle costole “chiuse” la superficie da pitturare è minore, però bisogna garantire la perfetta stagnazione in quanto sono elementi non ispezionabili. 52 Struttura longitudinale Realizzazione di ponti con impalcato a piastra ortotropa Moseltal Bridge Winninzen (Autobahn A61 Koblenz) (Germania) coordinate 50° 18′ 53″ N, 7° 29′ 40″ O anno Ponte con impalcato ortotropo Lunghezza totale=935 m 1972 53 Struttura longitudinale Realizzazione di ponti con impalcato a piastra ortotropa sezione trasversale Moseltal Bridge Winninzen (Autobahn A61 Koblenz) (Germania) 54 Ponti con struttura composta reticolare Struttura longitudinale Realizzazione di ponti con struttura composta reticolare Bridge St. Kilian (Bundesautobahn A73), Schleusingen (Germania) coordinate 50° 31′ 16″ N, 10° 45′ 25″ O anno Ponte con struttura composta reticolare Lunghezza totale=448.95 m 2006 56 Struttura longitudinale Realizzazione di ponti con struttura composta reticolare sezione trasversale Bridge St. Kilian (Bundesautobahn A73), Schleusingen (Germania) 57 Struttura longitudinale Realizzazione di ponti con struttura composta reticolare Ponte ferroviario a Nantenbach (Germania) coordinate 50° 1' 49.00" N 9° 39' 5.00" E anno Ponte con struttura composta reticolare Lunghezza totale=694.50 m Campata principale=208 m 1993 58 Struttura longitudinale Realizzazione di ponti con struttura composta reticolare sezione trasversale Ponte ferroviario a Nantenbach (Germania) 59 FINE 60
