sfondo bianco - Università degli Studi di Catania

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