Seminario Luca Romano Sapienza 2013 - Costruzioni metalliche - Ponti

Corso di Costruzioni Metalliche A.A. 2013-2014
Docente: Prof. Ing. Franco Bontempi
Annuncio di Seminario: 5 dicembre 2013, Aula 17, ore 16.00-19.00

Ing. Luca ROMANO,
Direttore Tecnico I QUADRO INGEGNERIA – GENOVA

PROGETTO STRUTTURE METALLICHE -

PONTI
Ponte ad arco sul parco archeologico di POZZUOLI (NA)
CV: Luca Romano.
Nato il 30 agosto 1964 ad Alassio (SV). Laurea Ingegneria Civile Edile, ramo geotecnico e strutturale, Università degli
Studi di Genova, 1 giugno 1989 con voti 110/110 e lode e dignità di stampa. Specializzazione biennale al Politecnico di
Milano, Scuola di Specializzazione in Costruzioni in Cemento Armato e Cemento Armato Precompresso F.lli Pesenti,
16 dicembre 1993 con voti 100/100. Dal 1989 al 1990 ha lavorato nello studio arch. Romano di Albenga, dove ha
progettato, calcolato e diretto numerosi edifici in cemento armato. Nel 1991 ha lavorato al C.T.I.C.M. (Centro
Tecnologico Industriale delle Costruzioni Metalliche) di Parigi, St. Remy Le Chevreuse, collaborando al calcolo di due
ponti in struttura metallica per il TGV. Dal 1994 al 1996 ha lavorato nello studio ing. Pistoletti di Genova, dove ha
partecipato alla progettazione di tre ponti in acciaio ed in struttura mista acciaio-calcestruzzo ed a vari edifici in acciaio.
Dal 1997 lavora nel proprio studio di Albenga, progettando numerosi ponti, edifici alti e di civile abitazione, sia in
acciaio che in cemento armato. Nel 2007 apre in Genova col socio ing. Stefano Migliaro, la società di ingegneria
“Iquadro ingegneria”, con la quale affronta importanti progetti strutturali in tutta Italia. Dal 1998 é membro IABSE
(Associazione Internazionale Ponti ed Ingegneria Strutturale). Nel 2006 vince il premio di architettura PAI 2006
“premio di architettura e ingegneria delle Province di Cuneo, Savona, Imperia” col ponte dello svincolo di Borghetto
S.S. quale miglior struttura del biennio 2004:2006.

Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza

School of Civil and Industrial Engineering
Sapienza University of Rome
Via Eudossiana 18
00184 Rome (ITALY)

•

INDICE

• Il quadro Normativo attuale:
DL 163/2006 Codice dei contratti pubblici,
DPR 207/2010 Regolamento appalti,
NTC 2008 testo Unico Strutture.
• Bandi di progettazione ed incarichi.
• Livelli di progettazione ed i loro contenuti.
• Progetto esecutivo: contenuti e appalto.
• Problematiche d’officina.
• Saldature e controlli.
• Concezione strutturale:
divisione in conci, costruibilità, trasportabilità, montaggio.
• Protezione delle strutture.
• Predimensionamenti.
• NTC 2008 – Ponti.
• Esempio Ponte ad arco ad Albenga.
• Ispezione e controllo Ponte Albenga.


School of Civil and Industrial Engineering
Sapienza University of Rome
Via Eudossiana 18
00184 Rome (ITALY)

Ing. Luca ROMANO, libero professionista - Albenga

QUADRO NORMATIVO
DL 163/2006 Codice dei contratti pubblici (appalti)
DPR 207/2010 Regolamento appalti
NTC 2008 “Norme tecniche per le costruzioni e Circolare applicativa”
DPR 380/2001 Testo Unico delle disposizioni legislative e regolamenti in
materia edilizia”.
DL 81/2008 Testo Unico per la sicurezza

PRINCIPI FONDAMENTALI
● La stazione appaltante (Comune, Provincia, ecc.) deve stilare un Programma
triennale di interventi, da cui anno per anno estrapola l’Elenco annuale delle opere,
che sono inseribili solo se finanziate.
La stazione appaltante nomina un responsabile del procedimento RUP (ingegnere
capo del Comune, Provincia, ecc.) che supervisiona il progetto e ne coordina le varie
fasi.

I progetti non possono essere appaltati se non sono esecutivi (eseguibili senza
l’intervento di un altro progettista) e devono essere validati (art.112, DL 163 e
art.44:59, DPR 207/2010)

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ing. Luca Romano - 2013


PROGETTO STRUTTURE METALLICHE - PONTI

Sono previsti tre livelli di progettazione:
-

preliminare

-

definitivo

-

esecutivo

● Ogni progetto di opera pubblica deve andare in Conferenza dei Servizi, che è il
luogo deputato a riunire i vari Enti (Beni Ambientali, Comunità Montana, Forestale,
Polizia Idraulica, Demanio, Provincia, Regione ecc.) per esprimersi sul progetto. Si
ha una prima riunione (referente) sul progetto preliminare ed una deliberante su
quello definitivo.

INCARICO DI PROGETTAZIONE
Gara: la stazione appaltante (Comune, Provincia, ecc.) può affidare incarichi con:
Affidamento fiduciario diretto da parte del RUP per incarichi inferiori a 40.000
euro (art.125 comma 11, DL 163)
incarico sulla base di elenco progettisti dell’Ente, con richiesta offerta ad
almeno 5 professionisti, per incarichi tra i 40.000 ed i 100.000 euro (art.91
comma 2, DL 163)
bando di gara nazionale per procedura aperta, per incarichi tra i 100.000 ed i
200.000 euro (art.91 comma 1, DL 163)
gara comunitaria per incarichi oltre i 200.000 euro (art.91 comma 1, DL 163)
concorso di progettazione o di idee (progetti di particolare rilevanza) (art.91
comma 5, DL 163)
Criterio per l’aggiudicazione dell’appalto è quello dell’offerta economicamente più
vantaggiosa (art.83 DL 163), il bando di gara stabilisce dei punteggi per merito
tecnico (curriculum e progetti analoghi), caratteristiche qualitative (relazione
metodologica del progetto), ribasso percentuale sul prezzo offerto.

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● Livelli di progettazione:

Una volta espletata la gara, la progettazione viene affidata sulla base di un
disciplinare d’incarico, dove vengono esplicitate le prestazioni da effettuare, i tempi, i
pagamenti per ogni fase, le penali per i ritardi, ecc.

Sopralluogo:
ascoltare le esigenze dell’Amministrazione
capire il contesto e le problematiche

documentazione propedeutica:
cartografia (strumenti urbanistici, CTR, catasto, …)
relazione geologica e sondaggi
relazione idraulica eventuale
rilievo strumentale su base CAD

primi studi:
2:3 idee da sottoporre all’Amministrazione, stimandone i costi, illustrandone i
pro ed i contro, ecc.
Farsi indicare il prezziario da usare

Rendering e fotomontaggio della soluzione scelta o delle ipotesi fatte

Progettazione: i tre livelli di indicati dal Regolamento degli Appalti:

Preliminare
Definitivo
Esecutivo (cantierabile !)

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Affidamento:

Progetto preliminare (art. 17:23, D.P.R. 207/2010)
Il progetto preliminare stabilisce i profili e le caratteristiche più significative degli
elaborati dei successivi livelli di progettazione, in funzione delle dimensioni
economiche e della tipologia e categoria dell’intervento.
Dopo aver selezionato le soluzioni più efficaci nel contemperare le prestazioni attese,
e dopo i primi sopralluoghi, le ipotesi redatte verranno tradotte in progetto preliminare
ai sensi di quanto prescritto dal D.P.R. 207/2010
Gli studi e gli elaborati che verranno prodotti saranno in linea di massima i seguenti:
-

Relazione tecnico illustrativa (descrizione intervento, scelte, disponibilità aree,
cronoprogramma)
Relazione geologica, geotecnica, idrologica, idraulica e sismica
Studio di prefattibilità ambientale (foto, fotomontaggio, schede varie)
Indagini archeologiche preliminari
Inquadramento territoriale, scala 1:10000
Planimetria generale, scala 1:2000
Planimetria, scala 1:500
Sezioni tipo, scala 1:50
Rilievo plano-altimetrico
Sovrapposizione mappa catastale – rilievo - opere di progetto
Rilievo dei sottoservizi (fognatura, acquedotto, enel, illuminazione pubblica,
gas, telecom, ecc.)
Planimetria, sezioni e prospetto-stato attuale e di progetto
Schemi strutturali
Piano particellare di esproprio
Documentazione fotografica
Prime indicazioni e disposizioni per la stesura dei piani di sicurezza
Calcolo sommario della spesa e quadro economico

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CONTENUTI DEI TRE LIVELLI DI PROGETTAZIONE:

Il progetto definitivo, redatto sulla base delle indicazioni del progetto preliminare
approvato e di quanto emerso in sede di eventuale conferenza dei servizi, contiene
tutti gli elementi necessari ai fini del rilascio della concessione edilizia,
dell’accertamento di conformità urbanistica o di altro atto equivalente.
Gli studi e gli elaborati che verranno prodotti saranno i seguenti:
-

Relazione tecnico illustrativa del progetto
Rilievo plano altimetrico generale dell’area di intervento, scala 1:500
Planimetria catastale dell’area oggetto di intervento, scala 1:2000
Studio di fattibilità ambientale
Relazione geologica
Relazione geotecnica
Relazione sismica
Relazione idraulica
Planimetria generale di progetto, scala 1:1000
Profili longitudinali (scala 1:1000/1:100)
Sezioni trasversali 1:100
Planimetria dei lotti di intervento, scala 1:500
Planimetria delle opere viabilistiche, scala 1:1000
Sezioni tipo delle opere viabilistiche, scala 1:50
Planimetria posizionamento delle barriere di sicurezza stradale, scala 1:1000
Planimetria degli arredi e delle pavimentazioni, scala 1:1000
Planimetria del progetto illuminotecnico, scala 1:1000
Planimetria degli impianti tecnologici, scala 1:1000
Schema dell’accessibilità per i portatori di handicap
Viste prospettiche di assieme e dettaglio
Calcoli preliminari strutturali con una relazione di calcolo
Calcolo preliminare degli impianti
Impostazioni strutturali
Carpenterie scala 1:50
Disciplinare prescrittivo e prestazionale degli elementi tecnici
Eventuale piano particellare di esproprio e planimetria delle aree da occupare
(scala 1:500)
Computo dei movimenti di terra
Computo metrico estimativo
Quadro economico con indicazione dei costi della sicurezza
Studio della viabilità di accesso al cantiere, con eventuali soluzioni provvisorie
e conseguente minimizzazione delle interferenze con il traffico locale, gli
operatori edilizi e l’ambiente
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Progetto definitivo (art. 24:32, D.P.R. 207/2010)

(art. 33:43, D.P.R. 207/2010)

Il progetto esecutivo costituisce la ingegnerizzazione di tutte le lavorazioni e,
pertanto, definisce compiutamente ed in ogni particolare architettonico, strutturale ed
impiantistico l’intervento da realizzare. Restano esclusi soltanto i piani operativi di
cantiere, i piani di approvvigionamenti, nonché i calcoli e i grafici relativi alle opere
provvisionali. Il progetto è redatto nel pieno rispetto del progetto definitivo nonché
delle prescrizioni dettate in sede di rilascio della concessione edilizia o di
accertamento di conformità urbanistica, o di conferenza di servizi o di pronuncia di
compatibilità ambientale ovvero il provvedimento di esclusione delle procedure, ove
previsti.
Gli elaborati relativi al progetto esecutivo saranno redatti conformemente con quanto
prescritto dal D.P.R. 207/2010.
Gli studi e gli elaborati che verranno prodotti saranno i seguenti:
-

Relazione generale
Relazione tecnico specialistiche
Relazione tecnico-illustrativa
Inquadramento territoriale scala 1:10000
Planimetria generale di progetto, scala 1:1000
Planimetrie di dettaglio, scala 1:200
Planimetria delle opere viabilistiche, scala 1:1000
Sezioni tipo delle opere viabilistiche, scala 1:50
Profili longitudinali scala 1:1000/1:100
Sezioni trasversali scala 1:100
Dettagli costruttivi delle opere viabilistiche, opere d’arte e particolari costruttivi
scala 1:20
Planimetria degli arredi e delle pavimentazioni, scala 1:1000
Dettagli costruttivi degli arredi e delle pavimentazioni, scala 1:20
Planimetria del progetto illuminotecnico, scala 1:1000
Dettagli costruttivi dei corpi illuminanti, scala 1:20
Planimetria degli impianti tecnologici, scala 1:1000
Calcoli esecutivi degli impianti
Calcoli esecutivi strutturali con relazione di calcolo

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Progetto esecutivo

-

Tracciamento
Impostazione strutturale, scala 1:50
Carpenterie scala 1:50
Orditure scala 1:50
Dettagli strutturali, scala 1:10
Piano di manutenzione dell’opera e delle sue parti
Piano di sicurezza e di coordinamento in fase di progetto con crono
programma fasi di sicurezza e computo sicurezza
Computo metrico estimativo
Computo dei movimenti di terra
Quadro economico
Crono programma dei lavori
Elenco dei prezzi unitari
Analisi dei prezzi
Quadro di incidenza percentuale della quantità di manodopera per le diverse
categorie in cui scomporre l’opera
Schema di contratto
Capitolato speciale d’appalto, comprensivo delle categorie specialistiche per
l’esecuzione dei lavori con specifico riferimento alla componentistica
prefabbricata

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-



Lavori a corpo: stipulabili per ogni tipo di lavoro, appaltabili con ribasso unico

sull’importo dei lavori a base d’asta oppure mediante offerta a prezzi unitari


Lavori a misura: sono ammessi solo per opere di manutenzione e restauro



Lavori a corpo e a misura:

stipulabili per ogni tipo di lavoro.

La parte a misura si usa quando si hanno particolari categorie di lavoro difficilmente
quantificabili in esecutivo.
Sono appaltabili mediante offerta a prezzi unitari

Il codice dei contratti predilige gli appalti a corpo; spesso si fanno a corpo e a misura,
prevedendo a misura le opere interrate (difficili da stimare e computare) ed a corpo
tutte le opere fuori terra.

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● Tipologie di appalto: a corpo, a misura, a misura e a corpo.

il corrispettivo consiste in una somma determinata, fissa ed invariabile,

riferita all’opera nel suo complesso. Si creano varie categorie di lavoro omogenee
(es. fondazioni, murature, carpenteria metallica, ecc.) le si quantifica in maniera
definitiva, le si prezza ed i corpi che ne derivano sono invariabili, anche nella quantità
(l’appaltatore si accolla il rischio delle quantità).
I corpi d’opera devono essere ben individuati sia nel computo che nei disegni, I corpi
d’opera caratterizzano l’appalto, il contratto e la sua successiva contabilità.

A misura:

il corrispettivo corrisponde all’individuazione del prezzo per ogni unità di

misura di lavorazione o di opera finita, quindi l’importo dei lavori è variabile ed il
rischio delle diverse quantità resta a carico del committente.

Bando di gara di appalto:

deve indicare l’importo complessivo dei lavori

e la relativa categoria prevalente del tipo di lavorazione ( quella di importo maggiore),
oltre a tutte quelle che superano il 10% dell’importo a base d’asta, tutte con i relativi
importi. Questo perché esistono le qualificazioni per le Imprese solo per determinati
lavori ed esiste una limitata possibilità di subappaltare (max. 30%). In più esistono
categorie speciali (impiantistica, strutture prefabbricate, strutture speciali) che sono
specificate nel bando e che non possono essere subappaltabili, quindi l’impresa deve
possederne le qualifiche o costituire un’ATI (Associazione Temporanea d’Imprese)
con ditte qualificate, per poter partecipare all’appalto.
● Offerte:
Offerta con ribasso unico: il ribasso percentuale è ritenuto valido ed applicabile a
tutte le Lavorazioni o ai Corpi d’Opera che concorrono a definire l’opera nel suo
complesso.

Offerta a prezzi unitari:

si indica un ribasso per ogni singola lavorazione o

categoria di lavorazione. L’appalto è sempre affidato al ribasso globale maggiore, ma
l’avere i prezzi unitari è utile nel caso si debba variare un corpo d’opera durante
l’esecuzione dei lavori, perché si avrebbero i prezzi per creare il nuovo corpo.
Attenzione che il codice dei contratti limita al 5% la possibilità di varianti.

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A corpo:


DISEGNI ESECUTIVI: devono indicare con precisione la geometria della
struttura, tutti gli spessori delle lamiere, profili, tubi, tutte le dimensioni delle
saldature, i bulloni in numero, diametro e posizione.
Devono essere precisati i materiali, le coppie di serraggio dei bulloni, e
quant’altro serva per individuare con precisione la struttura.
I disegni di carpenteria metallica devono essere quotati con precisione, tutto in
millimetri.
Si nota che la tolleranza di produzione qui è il millimetro, non il centimetro che si
usa per il cemento armato!
DISEGNI COSTRUTTIVI (di officina): sono derivati dai disegni esecutivi.
Si ridisegna la struttura indicando ogni elemento costituente con la sua
numerazione (marcatura).
Poi si disegna singolarmente ogni marca (elemento), con tutta la geometria, i
fori, gli spessori, gli smussi, le saldature e si indica il numero di pezzi da
produrre.
I disegni d’officina sono in numero maggiore dell’esecutivo, sono realizzati dal
carpentiere metallico sulla scorta dell’esecutivo del progettista.
Ogni costruttore ha il suo standard e le proprie convenzioni.
DISTINTA DEI MATERIALI: elenca tutte le posizioni dei pezzi costituenti la
struttura e, per ogni pezzo, il fabbisogno unitario, la qualità e le dimensioni del
materiale grezzo.
Serve per l’approvvigionamento dei materiali.
DISTINTE DI LAVORAZIONE:
fatta dai tecnici, elenca tutte le posizioni da
costruire, riportando per ognuna tutte le lavorazioni previste nella costruzione:
preparazioni
saldature
pieghe, centinature, e altro
eventuale montaggio di prova
tipo di protezione
Servono per guidare la successione delle operazioni d’officina ed organizzare e
valutare il carico di lavoro dei vari reparti.
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ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz

PROGETTAZIONE STRUTTURE METALLICHE

Secondo le NTC 2008, cap.11, si può usare solo materiale qualificato e con
controlli obbligatori in stabilimento e cantiere.
Per questo è importante specificare nel progetto e nel “Capitolato speciale
d’appalto”, che il materiale sia rispondente alle norme UNI EN 10025.
Quindi il carpentiere metallico deve fornire alla Direzione Lavori (D.L.) la
dichiarazione di qualifica del prodotto rilasciata dal produttore.
Questo fatto è molto importante, perché ci si può trovare nell’imbarazzo di fronte
al collaudatore statico della struttura, che potrebbe non accettare il materiale!
N.B. non si può più qualificare il materiale come una volta, con 3 provini ogni 20
tonnellate!!
Il materiale base consiste in:
acciaio:
S235 (ex Fe360)
S275 (ex Fe430)
S355 (ex Fe510)
Resilienza:
JR:
resilienza minima 27 J a +20°C
J0
resilienza minima 27 J a 0°C
J2
resilienza minima 27 J a -20°C
Esempio: S355 J0 W (acciaio ex Fe510, resiliente a 0°C, con caratteristiche
CORTEN resistente alla corrosione atmosferica)

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MATERIALE BASE:





lamiere di vario spessore
profili aperti (IPE, HE, HLS, angolari, “U”, “T”, ecc., (meno facile in
corten, lotto minimo 30 ton per profilo)
profili cavi (tubi tondi, quadrati, rettangolari) ricavati per estrusione
(senza saldatura: hanno forti tolleranze, possono creare dei problemi; si
trovano solo in S 235 e S 355) o per calandratura di lamiere poi saldate
longitudinalmente (sono migliori, possono essere realizzati anche con
lamiere in corten). Sul mercato si trovano tubi di ogni specie, per ogni
uso, di ogni materiale (specifiche API, DIN o altre), generalmente usati
per metanodotti ecc., quindi occorre avere i documenti del prodotto e
farlo, eventualmente, analizzare chimicamente, comunque deve essere
materiale certificato.
N.B. in pratica è difficile trovare tubi certificati, per cui occorre
sensibilizzare il carpentiere sulla problematica e dirgli fin dall’inizio che non
accettate materiale che non sia a norma. In questo modo è costretto a
procurarselo pagandolo il dovuto o facendoselo produrre per calandratura.
In ogni caso bisogna tener in conto dei tempi d’approvvigionamento del
materiale che possono arrivare ai 5:6 mesi, contro i normali 1:2 mesi.



Tondi, quadri, esagoni e piatti: esistono fino ad un diametro o lato di
200mm. In particolare in tondi pieni possono essere tipo bulloni, per cui
se ne può indicare la classe ed il diametro (esempio M30 cl.10.9). I piatti
sono forniti in larghezze sino a 300mm e spessori fino a 50mm

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

 preparazione: taglio, raddrizzatura, marcatura, tracciatura, punzonatura,
alesatura, foratura, piegatura, mortasatura, preparazione dei lembi
 saldatura:
imbastitura, saldatura, raddrizzatura
 lavorazione: intestatura,
tracciatura,
foratura,
alesatura,
assemblaggio, chiodatura
 finitura: raddrizzatura, squadratura
 montaggio: collegamento di elementi strutturali, di nodi, di strutture
complete
 protezione: sfiammatura,
sabbiatura,
decapaggio
chimico,
verniciatura, metallizzazione, zincatura
Tracciatura:
consiste nel riprodurre sul materiale le linee di taglio, i fori e
tutte le lavorazioni del caso. Le macchine a controllo numerico stanno
soppiantando questa operazione. Si usano maschere in cartone o lamierino
quando si debbano tracciare numerosi pezzi uguali e le si usa anche per
eseguire con precisione i fori dei giunti bullonati.

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LAVORAZIONI SULLA CARPENTERIA METALLICA:

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Marcatura:
si stampiglia la “marca” su ogni singolo pezzo, per permetterne
l’identificazione in ogni fase di costruzione. E’ eseguita col bulino o col punzone,
oppure con presse oleodinamiche.
Raddrizzatura: è compito delle ferriere, che devono dare barre e profili in
tolleranza dimensionale.
Spianamento: serve per eliminare ingobbamenti e bugnature nelle lamiere. E’
un’operazione eseguita a freddo, con presse o con spianatrici a rulli.

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Centinatura dei profilati e calandratura di lamiere:
sono eseguite a freddo
con macchine curvatrici a rulli. Provocano il progressivo snervamento dei lembi
del profilo. Si controlla la centinatura con una dima. Per calandratura si possono
ottenere tubi da lamiere, poi saldate longitudinalmente. Si può eseguire anche la
calandratura conica.

si ottengono con l’ausilio di stampi . Spesso un intaglio può favorire la piega e viene
successivamente saldato. Altre volte servono irrigidimenti provvisori per non deformare il
profilo trasversale.

I laminati vengono piegati pressando la lamiera fra un coltello ed i bordi di un controstampo.
Se la pressatura viene spinta a fondo nel vertice della piega si ha lo stampaggio.
Entro i raggi minimi della tabella successiva si può piegare a freddo, se no a caldo.

Attenzione alle cricche sulla convessità della piega (controllo visivo, liquidi penetranti,
magnaflux o ultrasuoni).
Stampatura: è eseguita su lamiere, con stampo e controstampo, a caldo alla temperatura di
forgiatura (1000 °C).

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Pieghe localizzate nei profilati e nelle lamiere piani:

Taglio alla sega:
si esegue con un disco munito di denti che lavorano per
asportazione di truciolo. L’utensile ruota e avanza. E’ un’operazione più lenta
della cesoia ma non ha limitazione di spessore; consente tagli obliqui di
preparazione della lamiera.

Taglio alla sega a frizione (troncatrice):
un
disco
troncatore
ruota
velocemente e viene premuto contro un profilo. Non ha bisogno di riscontri o
particolari serraggi. E’ un metodo di taglio molto veloce.
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TAGLIO ALLE MACCHINE:taglio alla cesoia, alla segatrice a freddo, alla sega
a frizione.
Taglio a cesoia: di lamiere e profili. La lamiera è tagliata per mezzo di una lama
mobile ed una controlama. Gli spessori massimi cesoiabili sono 25mm (Fe360)
e 20mm (Fe510 e corten). Nel caso dei profili si devono usare opportuni riscontri
della forma del profilo.

Taglio all’arco-plasma:
è analogo al precedente, consente maggior velocità
ed è applicabile anche all’acciaio inox ed alluminio. I gas utilizzati (idrogeno o
azoto o ossigeno) vengono portati a temperature elevatissime (20000°C), allo
stato di plasma, e fondono con facilità il metallo. Gli spessori di taglio sono
limitati a 130mm (acciaio inox e alluminio) e 50mm (acciai al carbonio).
Taglio con l’arco e aria compressa: il procedimento arcair utilizza pinze con
elettrodo di carbonio e grafite, alimentate da aria compressa. Innescato l’arco
tra elettrodo e metallo, esso fonde e viene allontanato dal getto d’aria. E’ un
procedimento che non dà luogo ad alterazioni chimiche e fisiche del materiale
ed è usato per tagliare, smussare, incidere, scriccare e forare.
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TAGLIO AL CANNELLO: ossitaglio, taglio all’arco plasma, taglio all’arco e
aria compressa (Arcair).
Ossitaglio (cannello ossiacetilenico): consente l’esecuzione di tagli anche
non rettilinei senza limitazione di spessore. Si basa sulla reazione fra l’acciaio,
portato localmente ad alta temperatura (1300°C) da una fiamma di riscaldo, e
l’ossigeno. Il getto di ossigeno allontana l’ossido fuso e crea le caratteristiche
striature del taglio. L’ossitaglio può essere effettuato sia a mano che a
macchina. Col taglio a macchina si possono eseguire le preparazioni dei lembi
(cianfrino). Con un dispositivo copiatore (tracciatore) si può eseguire il taglio su
sagoma.

Viene eseguita in due casi:
1. su elementi da saldare:
per assicurare la corretta esecuzione della
saldatura (fusione dei lembi ecc.), lo spazio che viene creato si chiama
cianfrino ed è destinato ad essere riempito dal metallo d’apporto.
La preparazione può essere a “V”, a “X”, a “K”. Vi si riconosce una “spalla”
e degli “smussi”.
Si esegue con taglio termico, alla pialla o con cesoie speciali.
2. su elementi da non saldare: nel caso serva un accoppiamento di
precisione in compressione, per forti carichi trasmessi dalle colonne
(operazione che si chiama intestatura ed è eseguita alla pialla o alla fresa)

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LA PREPARAZIONE DEI LEMBI:

I procedimenti che si utilizzano sono:
Foratura mediante punzone alla pressa
Foratura mediante punta elicoidale al trapano
Foratura mediante taglio termico
Punzonatura:
è rapidissima ma incontra limitazioni crescenti con lo spessore.
La normativa la limita allo spessore di 20mm per l’Fe360 e di 16mm per l’Fe510.
Altera la struttura cristallina del bordo foro, sovente con piccole cricche radiali,
quindi può richiedere l’alesatura nel caso di giunto a taglio, no se giunto ad
attrito (obbligatoria per le giunzioni sottoposte a sollecitazioni dinamiche o a
fatica, tipo per le ferrovie). L’alesatura deve allargare il foro di 3mm di diametro.
La punzonatura si esegue con presse meccaniche o oleodinamiche.
Si esegue con un punzone che agisce contro il pezzo da forare, col contrasto di
una matrice. Nel caso il foro non sia circolare, l’operazione si chiama
tranciatura.

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LA FORATURA

Una volta si eseguivano i fori sulla tracciatura, ora si usano maschere in
lamierino o macchine a controllo numerico.
Si possono eseguire fori multipli:

Taglio termico: non è consentito per eseguire i fori dei giunti bullonati, serve
per fori ed intagli di maggiori dimensioni. Altera la struttura cristallina del bordo
foro.
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Trapanatura:
consente l’esecuzione di fori soltanto circolari, è un’operazione
più lenta ma non ha limitazioni di spessore da forare.
Si esegue con trapani a colonna verticale, radiale, trapani portatili.
L’utensile che esegue il foro è la punta elicoidale, alla quale si impartisce un
moto di rotazione e di avanzamento. La punta deve essere raffreddata con una
buona lubrificazione.

Consiste nell’accoppiamento di pezzi, può essere un’imbastitura o un vero e
proprio montaggio di controllo intermedio o finale.
Imbastitura:
precede la saldatura per l’unione di vari pezzi, consiste in punti
o tratti di saldatura che tengano in posizione gli elementi che devono essere
saldati.
Montaggi: sono montaggi di prova che si eseguono per controllare la precisione
delle strutture e la loro geometria. Sono utilissimi per strutture inusuali; in questi
casi è bene che il progettista indichi nel progetto l’intero pre-montaggio della
struttura (montaggio in bianco). Nel caso di produzione di svariati pezzi
modulari, il montaggio del primo consente migliorie nella geometria dei
successivi e nella standardizzazione.

13


ASSEMBLAGGI

Consiste nell’unioni di due pezzi senza soluzione di continuità. I procedimenti di
saldatura sono numerosi, i principali sono:
Saldatura a pressione: eseguita con la pistola, è usata soprattutto per i
prigionieri (pioli Nelson). E’ realizzata facendo scoccare un arco elettrico
tra la punta del prigioniero e la superficie dell’elemento metallico.
Saldatura per fusione:
a combustione di gas (con la fiamma ossiacetilenica)
all’arco elettrico: con elettrodi rivestiti (in officina e cantiere)
arco sommerso (in officina, con filo in bobine)
con filo elettrodo in gas protettivo (MIG/MAG)
a elettrodo in fusibile con protezione di gas inerte
(TIG)
Gli ultimi due metodi sono costosi ma hanno una stabilità elevata dell’arco
elettrico, quindi danno un’ottima saldatura; si usano in casi speciali, specie con
acciai inossidabili o al nichel-cromo.

14


SALDATURA

Nel foglio che segue si riportano i parametri principali da utilizzare per la
saldatura all’arco elettrico.

15


E’ importante la preparazione dei lembi da saldare, se ne ha un esempio nella
tabella che segue (si notano le “spalle” e gli smussi necessari in funzione degli
spessori della lamiera):

16



Nel caso di saldatura continua di piastre ortotrope, si usa un piatto di sostegno.
Tale piatto può essere metallico (dà problemi in fase di controllo con ultrasuoni
della saldatura, perché riflette le onde e non si comprende la bontà del cordone)
o meglio ceramico (il più usato e tecnologico).
In questo modo si esegue la saldatura interamente dall’alto, i due lembi sono
preparati a “V” e tenuti a distanza di 6:8 mm.
Nel seguito si riportano i particolari salienti di una piastra ortotropa:

17


Piastre ortotrope

Si devono imporre i controlli sulle saldature che si sono previste in progetto, in
funzione del tipo di saldatura e dell’importanza del giunto.
Il progettista impone il tipo e la percentuale dei controlli per ogni giunto ed
inserisce la specifica nel capitolato speciale d’appalto.
E’ bene imporre anche un organismo autonomo di controllo, generalmente
l’I.I.S. (Istituto Italiano della Saldatura di Genova), l’organo più importante in
Europa per le saldature, certificazioni, sperimentazioni, ecc.
Ogni carpentiere ha dei controllori patentati, ma lavorano e sono pagati dallo
stesso, quindi il controllo non è svincolato dall’esecutore.
Generalmente prescrivendo l’I.I.S. il controllore interno esegue le normali
specifiche di qualità ed il controllore dell’I.I.S. verifica il processo ed esegue
controlli random o supplementari richiesti dal progettista.
I controlli eseguibili sono:
visivo
coi liquidi penetranti
magnetico (magnaflux), generalmente prescritto per i cordoni d’angolo
radiografico (raro per le nostre strutture)
con gli ultrasuoni (da prescrivere per tutti i giunti a completa penetrazione)
Generalmente si impone un controllo visivo su tutti i cordoni d’angolo, più una
percentuale con magnaflux che può andare dal 30% al 100%, per quelli che si
ritengono più importanti per la sicurezza strutturale.
Per i giunti a completa penetrazione si impone il controllo ultrasonoro (US) per
la totalità del giunto.
I difetti fisici principali sono:
mancata penetrazione (il cordone non ha fuso tutta la sezione)
incollatura (solo aderenza, mancata fusione)
inclusioni (presenza di scoria nel cordone)
soffiature (inclusioni di gas nel cordone)
cricche (fessure nel cordone)

18


Controlli sulle saldature:
Si devono verificare: -la saldabilità dell’acciaio e l’idoneità dell’elettrodo
-le certificazioni dei saldatori in funzione della saldatura
eseguenda (esistono vari patentini)
Si devono controllare: -le saldature eseguite, che non presenti difetti fisici


19


Nel foglio che segue si riportano i difetti principali e le relative cause ed un
esempio di controlli richiesti.

Per quanto concerne il progetto della saldatura, é fatto obbligo all'Impresa di avvalersi, a sua
cura e spese, della consulenza dell'Istituto Italiano della Saldatura, che dovrà redigere
apposita relazione da allegare al progetto. In sede di approvazione dei progetti, la D.L.
stabilirà in particolare i tipi e la estensione dei controlli sulle saldature in conformità a quanto
stabilito dal D.M. 14/1/2008, e tenuto conto di quanto prescritto al riguardo dall'Istituto Italiano
della Saldatura nella sua relazione.
Per tutte le saldature facenti parte dell’antenna e dell’impalcato si raccomanda un controllo
visivo e dimensionale. Nel seguito si specifica il tipo di controllo da effettuare per ogni parte
strutturale e la percentuale di controlli da effettuare sulle stesse.
Dove si è indicato “saldatura a piena penetrazione” è necessario eseguire controlli ad
ultrasuoni sul 100% delle saldature.
Andrà comunque effettuato un controllo minimo su:
1. –Antenna:
a. Lamiere principali: controlli con ultrasuoni sulle saldature di tutti i giunti;
b. Controllo con ultrasuoni sulle saldature della lamiera del tubo, nel punto di
attacco dei pendini, per verificare che non presentino sfogliature
c. magnaflux sul 30% delle saldature a cordone d’angolo
2. Attacco tirante: controlli con magnaflux sul 100% delle saldature degli attacchi sia
superiori che inferiori
3. Tubo-anima: magnaflux sul 50% delle saldature;
4. Briglia inferiore: magnaflux sul 30% delle saldature;
5. Impalcato: controllo con ultrasuoni sul 100% delle saldature a piena penetrazione
sulla piastra ortotropa;
6. Saldature di composizione della piastra ortotropa in cordoni d’angolo: magnaflux
sul 30% delle saldature
7. Saldature di composizione del traverso di testa: magnaflux sul 50% delle saldature.
N.B. tutte le saldature eseguite in piena penetrazione per dare continuità a lamiere strutturali,
per eseguire qualsivoglia elemento, andranno controllate con ultrasuoni al 100%

20


Esempio di prescrizione di capitolato: CONTROLLI SULLE SALDATURE


Concezione:

Fondazioni:
-dirette - profonde
-avere sempre sondaggi, prove laboratorio, SPT, livello falda, ecc.

Dimensioni della struttura, quindi:
-Come costruirla – montarla
-Fabbricabilità in cantiere ed in officina in funzione del cantiere che si può
installare

Divisione della struttura in conci:
-concezione del concio e sua fabbricabilità in funzione del materiale di base
-dimensioni trasportabili
-tipi di giunto per collegarli
-collegamento alle sottostrutture realizzate in cantiere
-pesi dei conci per il relativo montaggio e tipo di montaggio (funzione delle
autogrù o mezzi che si possono usare)

Protezione della struttura

1


IMPOSTAZIONE PROGETTO

La dimensione dei conci è dettata dalla trasportabilità e dai mezzi di montaggio in cantiere.
Trasporto: generalmente su gomma:
peso legale (codice strada): 44 ton
lunghezza:
fino a 25 metri trasporto ordinario
oltre 25 metri trasporto con scorta
L max 42 metri
Larghezza:
ordinaria fino a 2.5 metri
oltre i 3 metri:
scorta
Altezza:
ordinaria fino a 2.5 metri
fino a 4 metri con super ribassato e studio percorso
esempio motrice con rimorchio a ralle:
H < 3.5 metri
L < 25 metri

2


DIMENSIONE CONCI E TRASPORTO

1. VARO DAL BASSO SU PILE PROVVISORIE
2. VARO SU PONTE/PONTEGGIO DI SERVIZIO
3. MONTAGGIO “A RIVA” E VARO CON AUTOGRU
4. VARO LONGITUDIANEL SU TRAVE DI LANCIO
5. VARO LONGITUDINALE CON AVANBECCO
6. MONTAGGIO A SBALZO (CON DERRICK o CASSEFORME A SBALZO)
ZONA CANTIERE:
stoccaggio
montaggio
movimentazione e sede autogru
opere provvisionali per stabilizzatori (magrone + piastre; platea; gabbioni; …)
AUTOGRU
Macchina da 200 ton: costo 3000 euro/giorno
Portata: 30 ton sbracciate” a 20 m.
Macchina da 300 ton: costo 4000 euro/giorno
Macchina da 400 ton: costo 30.000 euro
Tempi: 2 giorni per armarla, 1 giorno per smontarla
Accessori: 2 bilici + 3 camions
Stabilizzatori: piastre nervate 2x3.5m
MARTINETTI IDRAULICI
Portata (ton)
50
100
200
260
400
520

corsa (mm)
160
160
200
204
223
237

diametro (mm)
125
175
245
275
350
400

peso (kg)
15
26
57
74
134
189

3


MONTAGGIO

4



5



6



7



8



Strutture metalliche, tendenzialmente:
giunti saldati in officina
Giunti bullonati in cantiere
bullonati:
travi principali e di spina:

di forza, con coprigiunti, con bulloni ad attrito e m=0.3

traversi e controventi: spesso con bulloni a taglio, perché “portano” di più e dissipano
energia
giunto flangiato:
sempre ad attrito
bulloni più usati:
M16, M20, M24, M27
preparazione lembi in officina: sabbiatura + primer (intermedio e finitura in cantiere)
(se arrivano verniciati: pb. Schiacciamento vernice ed occorre un riserraggio dopo 12
mesi, con controllo coppia)
saldati:
problematici in cantiere: vento, umidità, controlli, tempi lunghi
-piena penetrazione: per travate principali e controllate US
-cordoni d’angolo:
-per strutture: cordone minimo 4x4
-per ponti: cordone minimo 6x6
-dimensioni:
cordone 6x6: fino a lamiere sp. 19 mm e maggiori sp. 9 mm
cordone 8x8: per lamiere sp. >12 mm

9


GIUNTI TRA I CONCI

Acciaio: normale e auto passivante (corten)
Il materiale base presenta ruggine e scaglie di laminazione (calamina): → preparazione
preparazione:
-meccanica (spazzolatura, raschiatura, molatura)
-Sfiammatura
-Decapaggio (acido cloridrico)
-Sabbiatura (grado Sa2-commerciale; grado Sa21/2 -metallo quasi bianco)
protezione:
-zincatura (per immersione-a caldo; a spruzzo-metallizzazione a freddo). È una
barriera meccanica + chimica poiché lo zinco è + elettronegativo.
-pitturazione:
primer (fondo): aderente e anticorrosivo
intermedio: pigmentato, dà spessore, barriera
finitura: isolamento ed estetica
Osservazione: Acciaio corten preparato e verniciato: → ottima durabilità
Superfici interne: problemi di condensa → perfettamente stagne oppure verniciarle ed
aerarle oppure deumidificarle.

Nel seguito si presentano vari cicli di verniciatura funzione degli ambienti:

10


PROTEZIONE DALLA CORROSIONE

11




12


Si riporta il tipo di applicazione ed i cicli consigliati in funzione dell’atmosfera:


13


Cicli di manutenzione da seguire per garantire la durata della struttura:


Predimensionamento:
-esperienza, tabelle rapporti luce/altezza
-modelli semplici “a mano”, controllo flessione, taglio, torsione, deformabilità
→ dimensionamento
modelli FEM bidimensionali

→ dimensionamento

modelli FEM tridimensionali

→ dimensionamento

analisi dinamica

→ dimensionamento

studio delle sezioni: ottimizzazione della forma / estetica
ripetitività degli elementi: modularità
ottimizzazione giunti e connessioni (dettaglio)

N.B. spesso le fasi sopra descritte si intrecciano e ripetono

verifiche di resistenza finali
verifiche in esercizio (deformate, vibrazioni, tensioni, …)

N.B. relazione di calcolo redatta secondo cap. 10 NTC 2008, con:
-relazione di calcolo strutturale
-relazione sui materiali
-elaborati grafici e particolari
-piano di manutenzione
-relazione sulle prove sperimentali
-relazione geologica, geotecnica e sismica
-giudizio motivato di accettabilità dei risultati (confronto con semplici calcoli, verifiche
di equilibrio reazioni-carichi, ecc.)

1


CALCOLO STRUTTURALE

Solai:

c.a.

h ~ L / 25

Travetti precompr. h ~ L / 30
pannelli precompr. h ~ L / 35
piastre piene c.a.:

h ~ L / 30:36

piastre piene c.a.p:

h ~ L / 35:45

travi c.a.:

h ~ L / 6:7

se alte

h ~ L / 12:14 se medie (larghe come pilastro)
h ~ L / 18:21 se in spessore
h ~ L / 8:10 se sbalzo
travi c.a.p.:

h ~ L / 15:20 se solai
h ~ L / 25:35 se copertura
lunghezza:
fino a 25 m senza scorta
fino a 30 m con scorta

travi a parete piena acciaio:

h ~ L / 15:18 se semplice appoggio
h ~ L / 25

ponte a travata acc.-cls.:

h~L/8

se semplice appoggio

h ~ L / 10

travi reticolare acciaio:

se continua

se continua

Hsteel ~ L / 18

se semplice appoggio

Hsteel ~ L / 25:28

se continua

ponte a cassone acc.-cls.:

Hsteel ~ L / 35

travi legno lamellare:

H ~ L / 15

con:
H/B ≤ 10 per stabilità laterale
B = 10:12:14:16:18:20:22:24 cm
H = multiplo lamelle (3 cm)
H ≤ 240 cm

2


PREDIMENSIONAMENTO

Pesi propri:

da predimensionamento

Sovraccarichi permanenti:

studio progetto, pacchetti, ecc.

Sovraccarichi accidentali:

NTC 2008

DIMENSIONAMENTO
Calcoli semplici a mano:

Santarella
Massonet-Bares
Manuali ingegnere vari

→ dimensionamento

MODELLO DI CALCOLO
Elementi finiti con modelli bidimensionali

→ correzione dimensionamento

Elementi finiti con modelli tridimensionali

→ ulteriore correzione dimensionamento

Elementi finiti analisi dinamica:
controllo modi di vibrare, quindi bontà del modello, vincoli, connessioni,
deformabilità, frequenze

→ ulteriore correzione dimensionamento

N.B. spesso le fasi sopra descritte si ripetono

VERIFICHE
ottimizzazione elementi, giunti e connessioni (dettaglio)

verifiche di resistenza finali
verifiche in esercizio (deformate, vibrazioni, tensioni, …)

3


CARICHI


NTC 2008: COSTRUZIONI IN ACCIAIO - PONTI

2.4 VITA NOMINALE, CLASSI D’USO E PERIODO DI RIFERIMENTO:


PROGETTO STRUTTURE METALLICHE - PONTI


4.2.2 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA:


3.2.1 STATI LIMITE IN ZONA SISMICA:


Nella tabella che segue si riportano le verifiche di sicurezza richieste in funzione della
classe d’uso:


2.6 COMBINAZIONI DI CARICO:

Nelle strutture in acciaio è essenziale definire con precisione l’influenza dei fenomeni di
instabilità locale sulla resistenza e sulla capacità deformativa delle sezioni di ciascuna
membratura.
Le NTC 2008 propongono un metodo di classificazione delle sezioni trasversali degli
elementi strutturali basato sulla capacità rotazionale degli stessi.


ANALISI STRUTTURALI

resistente di una membratura con uno dei seguenti metodi:


In base alla classificazione della sezione trasversale si determina la capacità


RESISTENZA DEI MATERIALI:

PONTE STRADALE TIPO:


struttura mista acciaio-calcestruzzo

GEOMETRIA SEZIONE TRASVERSALE:


PREDIMENSIONAMENTO PONTI STRUTTURA MISTA A due travi:

Come in tutte le strutture miste si distinguono tre fasi:
Fase 1:

solo la parte metallica resistente, col peso proprio dell'acciaio e della soletta
agenti su di essa

Fase 2:

soletta, collaborante: carichi permanenti, le azioni del ritiro e la viscosità

Fase 3:

soletta, collaborante; carichi accidentali

AZIONI PERMANENTI:

Fase 1 Peso proprio (G1):
In questa fase si considerano agenti il peso proprio della struttura metallica, delle lastre
prefabbricate e del getto della soletta che è ancora inerte e che quindi non viene tenuto in
conto nella valutazione delle caratteristiche statistiche delle travi.

Nota: elementi di collegamento, bulloneria e piastrame incidono tra il 10% ed il 15% del
peso totale di travi principali e traversi.

Fase 2 Permanenti portati (G2):
In questa fase si considerano agenti il peso del getto di completamento dei cordoli, la
pavimentazione, i parapetti ed i guard-rail più eventuali carichi derivanti dalla presenza di
particolari finiture o impianti. In questa fase la soletta è interamente reagente.

-

Peso pavimentazione:

3 kN/m2

-

Peso cordoli:

2.0 kN/m

-

Peso sicurvia:

1.5 kN/m

-

Peso impianti portati:

1.0 kN/m


FASI

Fase 2 Viscosità ( 2):

Le NTC 2008 prevedono l’utilizzo del modulo elastico secante del calcestruzzo, calcolabile
in funzione del valor medio della resistenza cilindrica (§ 11.2.10.3). Sono inoltre differenti i
valori riportati nella tabella per la determinazione del coefficiente di viscosità (§ 11.2.10.7)
e del modulo elastico dell’acciaio (§ 11.3.4.1). Si adottano quindi i seguenti valori:

Rispetto alle norme precedenti cambiano i coefficienti di omogeneizzazione n della
struttura.
Saranno quindi differenti i risultati del calcolo delle caratteristiche statiche delle sezioni
miste acciaio-calcestruzzo (riduzione del contributo del cls omogeneizzato).

-

Fase 2 Ritiro ( 2):


-

Il paragrafo 5.1.3.2 delle NTC 2008 prescrive che la valutazione degli effetti di cedimenti
vincolari debba essere effettuata sulla base delle indagini e delle valutazioni geotecniche,
quando queste risultino significative per le strutture.
E’ prassi progettuale, per gli impalcati da ponte, considerare un cedimento convenzionale
dato dalla seguente formula:

i-esima Pila :

i=

(li-1 + li)/2 * 1/5000

i-esima Spalla :

i = li ·* 1/10000

Nel caso del ponte visto prima si avrebbe:

In genere si considerano due condizioni di carico che prevedono il cedimento alternato
delle pile non adiacenti, in modo da massimizzare le azioni dovute ai cedimenti vincolari.


Fase 2 Cedimenti Vincolari ( 4):

Fase 3 Azioni variabili da traffico (q1) paragrafo 5.1.3.3 del D.M. 14.01.2008:

Fase 3 Incremento dinamico dei carichi mobili (q2):
il D.M. 14/01/2008, in accordo con quanto previsto dagli eurocodici, considera il
coefficiente dinamico già compreso nel valore dei carichi mobili.


AZIONI VARIABILI DA TRAFFICO:

La ripartizione longitudinale che massimizza il momento flettente nella i-esima campata
viene ricavata spostando il carico Q1a o Q1k all’interno della campata stessa:

Ripartizione trasversale dei carichi:
massimo momento flettente e tagliante

massimo momento torcente


Ripartizione longitudinale dei carichi:

Considerando la risultante dei carichi mobili P e la sua eccentricità, l’impalcato, per effetto
dei carichi, compie una rotazione rigida con una ripartizione lineare dei carichi mobili stessi
fra le diverse travi principali:

Il metodo prevede l’ipotesi di traverso infinitamente rigido e rigidezza torsionale delle travi
trascurabile. È valido per ponti stretti e traversi relativamente corti e rigidi, altrimenti si usa
il metodo di Massonet o modellazioni complete FEM.

Il procedimento di risoluzione consiste nel calcolo di un coefficiente di ripartizione del
carico secondo la seguente relazione (nel caso di travi di pari rigidezza):

Se ne ricavano le reazioni vincolari sulle singole travi:

Ri = ri • P
Reazioni che si inseriscono nel modello di calcolo a graticcio di travi.


Ripartizione trasversali dei carichi (metodo di Courbon)

Al paragrafo 5.1.4.3 del D.M.14/01/2008 si indica che le verifiche di fatica per vita illimitata
devono essere effettuate applicando un modello di fatica 1 semplificato costituito da un
carico mobile pari al 70% dei Qik e al 30% dei qik.
La disposizione trasversale e quella longitudinale dei carichi per massimizzare le
sollecitazioni a fatica sono analoghe a quelle indicate per massimizzare il momento.

Fase 3 Variazione Termica:
-

Variazione termica uniforme di ±25°C

-

Gradiente termico lineare tra estradosso ed intradosso (DT=5°C)

Fase 3 Azione longitudinale di frenamento o di accelerazione (q3):
L’entità della forza longitudinale di frenatura e avviamento si assume agente in direzione
dell'asse della strada al livello della superficie stradale, con intensità pari al 60% dei carichi
concentrati più il 10% dei carichi distribuiti della singola colonna di carico più pesante.

Fase 3 Azione centrifuga (q4):

Fase 3 Urto veicoli in svio (q8):
Il valore dell’azione derivante dall’urto di un veicolo in svio su sicurvia ed elementi
strutturali ad esso collegati ha subito nel D.M.14/01/2008 un significativo incremento:


Carico di fatica:

Urto di un veicolo contro le strutture.
I piedritti dei ponti ubicati a distanza ≤ 5,0 m dalla sede stradale, dovranno essere protetti
contro il pericolo di urti di veicoli stradali, mediante adeguate opere chiaramente destinate
alla protezione dei piedritti stessi.

In ogni caso, gli impalcati sovrapassanti strade con franco inferiore a 6 m e gli elementi di
sostegno verticale dovranno essere progettati in modo da resistere all’azione delle forze
statiche indicate al §3.6.3.3.1.
Si noti anche il paragrafo 5.1.2.3 “Altezza libera sotto i ponti” delle NTC 2008:
Hmin ≥ 5m
Hmin ≥ 4m

con traffico selezionato

Comunque sempre Hmin ≥ 3.2m

(Hmin ≥ 2.5 m per i sottopassi pedonali)


Fase 3 Urto di veicoli sulle strutture (q9):

La procedura di calcolo della pressione cinetica è riportata al paragrafo 3.3 “azioni del
vento” del D.M. 14.01.2008.

Azioni del vento secondo CNR-DT 207/2008:

Ad esempio le CNR-DT 207/2008.


Fase 3 Vento (q5):

Contenuti progettuali (cap. 10 DM 08):


MODELLAZIONE STRUTTURALE

N.B. Giudizio motivato di accettabilità dei risultati.
Spetta al progettista il compito di sottoporre i risultati delle elaborazioni a controlli che ne
comprovino l’attendibilità.
Tale valutazione consisterà nel confronto con i risultati di semplici calcoli, anche di larga
massima, eseguiti con metodi tradizionali e adottati, ad esempio, in fase di primo
proporzionamento della struttura. Inoltre, sulla base di considerazioni riguardanti gli stati
tensionali e deformativi determinati, valuterà la consistenza delle scelte operate in sede di
schematizzazione e di modellazione della struttura e delle azioni.
Nella relazione devono essere elencati e sinteticamente illustrati i controlli svolti, quali
verifiche di equilibrio tra reazioni vincolari e carichi applicati, comparazioni tra i risultati
delle analisi e quelli di valutazioni semplificate, etc.


ANALISI E VERIFICHE SVOLTE CON L’AUSILIO DI CODICI DI CALCOLO (cap. 10.2
DM 08):

Si devono eseguire le analisi su tre diversi modelli, che possiedono inerzie diverse a
seconda della fase di carico considerata:
Fase 1:

solo la parte metallica resistente

Fase 2:

sezione mista con soletta collaborante, coeff. omog. viscoso

Fase 3:

sezione mista con soletta collaborante, coeff. omog. istantaneo

-

Calcolo Larghezza collaborante (4.3.2.3 NTC 2008)

-

Definizione

inerzie

elementi

impalcato

in

funzione

dei

coefficienti

di

omogeneizzazione nelle diverse fasi di applicazione del carico e delle larghezze
collaboranti di soletta in calcestruzzo:

(esempio con soletta con Rck 40 MPa)

-

Analisi globale secondo le NTC 2008, si può usare uno dei seguenti metodi:

Nota: Data la classificazione delle sezioni delle travi principali dell’impalcato (tutte in
classe 3 e 4), nel caso della progettazione del ponte con l’applicazione delle NTC 2008 si
effettua l’analisi globale della struttura per il calcolo delle sollecitazioni secondo il metodo
elastico.


CALCOLO DELLE SOLLECITAZIONI

Combinazioni dei carichi per i ponti (5.1.3.12 NTC 2008)

Ai fini della determinazione dei valori caratteristici delle azioni dovute al traffico, si
dovranno considerare, generalmente, le combinazioni riportate in Tab. 5.1.IV:

Con i seguenti valori dei coefficienti parziali da assumere agli SLU:


-

Esempio:

0j,

1j e

2j per

le diverse categorie di azioni sono riportati nella Tab.

carico tandem + folla sui marciapiedi + 0.6 vento
0.75 carico tandem + frenatura


I valori dei coefficienti
5.1.VI:

Solo agli Stati Limite.

Le principali verifiche sono le seguenti:


PROCEDURA DI VERIFICA (5.1.4 NTC 2008)

siccome dipende dalla classe della sezione, vediamone un esempio di determinazione:

-

Esempio di classificazione delle sezioni di un ponte:

geometria:

concio di pila:

concio di mezzeria:


CAPACITÀ RESISTENTE DELLE SEZIONI IN ACCIAIO ALLO SLU:

concio di pila:
calcolo snellezza parti compresse

Parte inferiore d’Anima (1730x22mm)

Sezione di Classe 4


Calcolo classe sezione:

concio di mezzeria:

Sezione di Classe 4


calcolo snellezza parti compresse

Facendo riferimento ad un acciaio strutturale non legato S 355:


RESISTENZE DI CALCOLO (4.2.4.1.1 NTC 2008)

Si effettua l’analisi sezionale della sezione mista secondo la teoria classica (fase 1 + fase
2 + fase 3), confrontando le tensioni di calcolo col valore di resistenza precedentemente
determinato:
s < fyd ( 338 MPa)
Esempio verifica sezione mista con teoria classica:


VERIFICHE DI RESISTENZA:


Sezione mista tipo:


Nota - Schema del caso di analisi plastica (solo per classi di sezione 1 e 2):

Si svolge la verifica di imbozzamento allo stato limite elastico secondo la formulazione
proposta dalle istruzioni CNR 10011/97 (normativa di comprovata validità), verificando:

Dove

1

e t sono le tensioni agenti sul pannello (da analisi sezionale)

I coefficienti di imbozzamento k e kt sono riportati nella tab. seguente:

-

(oppure si può usare la procedura indicata nella Circolare 2 febbraio 2009 n.617 al
punto C4.2.4.1.3.4)


VERIFICHE DI STABILITA’ (imbozzamento dell’anima) (4.2.4.1.3.4 NTC 2008):

Esempio NTC 2008:


Esempio CNR 10011/97:


Si noti che anche gli irrigidimenti devono essere verificati. Ad esempio:

-

Si calcolano le variazioni tensionali in varie parti strutturali (dettagli) coi carichi di
fatica applicati sul modello ad elementi finiti del ponte

-

Si determina la classe di riferimento di fatica di ciascun dettaglio e la si penalizza
con ulteriore coefficiente di sicurezza:

Generalmente si effettua la verifica a vita illimitata (C4.2.4.1.4.6.1):


VERIFICHE DI FATICA (4.2.4.1.4 NTC 2008):

verificata la seguente espressione:
gMf*Ds≤ DsD = 0.737Dsc
si ricade nel caso 2 della tabella seguente:

scheda di verifica:


Ad esempio per la saldatura longitudinale della trave da ponte composta deve essere

si riporta un giunto tipo di una travata da ponte:

I bulloni sono M27 classe 10.9 e sono dimensionati ad attrito allo SLE.
Viene anche effettuata la verifica di resistenza allo SLU sulla resistenza minore tra quella
a taglio sul gambo del bullone e quella a rifollamento della lamiera.
Il tutto parte dalla verifica sezionale fatta nella posizione del giunto progettato, verifica
dalla quale si determinano:
sup

inf

valore medio della tensione nella piattabanda superiore col quale si
dimensiona la parte di giunto superiore

valore medio della tensione nella piattabanda inferiore col quale si
dimensiona la parte di giunto inferiore

anima sup
anima inf

t medio anima

valori coi quali si dimensiona il giunto d’anima


GIUNTI:

Portata ad attrito del singolo bullone M27 classe 10.9 (secondo NTC 2008):

(Valore per singola sezione di scorrimento)


Esempio Preserraggio bullone M27 classe 10.9 (secondo NTC 2008):


Esempio verifica coprigiunto ala:


Esempio verifica coprigiunto anima:

Si riportano alcune considerazioni relative alle verifiche locali sulla soletta effettuate su
una soletta tipo (spessore 28 cm) con il seguente schema statico:

Larghezza collaborante:

B

Asse trave

Direz. ponte

Disposizione carico per sollecitazione massima in Campata (schema di carico 1):

B eff

B eff = B + L/2 = 120+40+20+28+450/2 = 433 cm
( Momento flettente e Taglio )

Questa larghezza si utilizza per la determinazione della sollecitazione sulla striscia unitaria
di campata di impalcato.


SOLETTA IN C.A.

Queste larghezze si utilizzano per la determinazione delle sollecitazioni sulla striscia
unitaria di sbalzo di impalcato.


Disposizione carico per sollecitazione massima sullo sbalzo e calcolo larghezza
collaborante:

campata:

Le sollecitazioni dai precedenti schemi sono riportate al metro di larghezza di soletta
dividendo per la larghezza collaborante di soletta prima calcolata ( Beff):

N.B. in fase 1, il peso proprio della coppella e del getto del calcestruzzo, è preso in carico
dal sistema misto coppella + traliccio della coppella:
Verifica tralicci
traliccio disposto ogni 50 cm. su luce di 340 cm ed alto 16 cm.
peso calcestruzzo = 625 kg/mq
sollecitazione M = ql²/8 = 625x3.4²/8 = 903 kg m
forza normale nel traliccio superiore:
N = M / (2h) = 2822 kg
As nec.= N / s = 1.58 cmq si sceglie 1 20
= lo / i = lo / ( /4) = 20/(2.0/4) = 40
=1.34
s = 1.34* 2822 / 3.14 = 1204 kg/cmq
forza normale nel traliccio inferiore:
N/2
As nec.= N/(2 s) = 0.64 cmq si scelgono 2 12
diagonali: Reazione d'appoggio = 625*3.4/2 = 1062 kg/m
forza normale nella diagonale:
N = R / 2 / (cos 1 cos 2) /2= 1062/2/(cos 15 * cos 45) / 2 = 389 kg
lo = 23 cm
si sceglie il 8
= lo / ( /4) = 115
=3.14
s = 3.14* 389 / 0.50 = 2441 kg/cmq
quindi il traliccio necessario e':

12/20/8

h=16


Le sollecitazioni che ne seguono sono le seguenti:

N.B. nella parte a sbalzo il traliccio deve essere continuo per funzionare a sbalzo. Infatti in
fase 1, il peso proprio della coppella e del getto del calcestruzzo, è preso in carico
dal sistema misto coppella + traliccio della coppella

Esempio coppella tralicciata per soletta ponte


sbalzo:

Le resistenze di calcolo per la definizione dei domini di rottura sono le seguenti:

Le sezioni tipo per le verifiche di resistenza allo stato limite ultimo sono quelle di seguito
riportate:


Verifiche di resistenza:

Il nuovo DM 2008 (§ 4.1.2.2.4.2) prevede solo le combinazioni di carico quasi permanente
e frequente:

Con:
w1 = 0.2 mm
w2 = 0.3 mm
w3 = 0.4 mm
e con le seguenti combinazioni:


Verifiche di fessurazione:

7.9.2 CRITERI GENERALI DI PROGETTAZIONE
La struttura del ponte deve essere concepita e dimensionata in modo tale che sotto
l’azione sismica di progetto per lo SLV essa dia luogo alla formazione di un meccanismo
dissipativo stabile, nel quale la dissipazione sia limitata alle pile o ad appositi apparecchi
dissipativi.
Il proporzionamento della struttura deve essere tale da favorire l’impegno plastico del
maggior numero possibile di pile. Il comportamento inelastico dissipativo deve essere di
tipo flessionale, con esclusione di possibili meccanismi di rottura per taglio.

Gli elementi ai quali non viene richiesta capacità dissipativa e devono, quindi, mantenere
un comportamento sostanzialmente elastico sono: l’impalcato, gli apparecchi di appoggio,
le strutture di fondazione ed il terreno da esse interessato, le spalle se sostengono
l’impalcato attraverso appoggi mobili o deformabili. A tal fine si adotta il criterio della
“gerarchia delle resistenze” descritto nel seguito per ogni caso specifico.
La cinematica della struttura deve essere tale da limitare l’entità degli spostamenti relativi
tra le sue diverse parti. L’intrinseca incertezza che caratterizza la valutazione di tali
spostamenti rende il loro assorbimento economicamente e tecnicamente impegnativo. In
ogni caso, deve essere verificato che gli spostamenti relativi ed assoluti tra le parti siano
tali da escludere martellamenti e/o perdite di appoggio.
Quindi, siccome il coefficiente di struttura q=1 è imposto per l’impalcato e per le spalle, la
prassi è quella di usare q=1 per tutto il modello strutturale.

Nel caso le pile ricevano sollecitazioni sismiche eccessive per il loro dimensionamento
economico ed estetico, allora si dovranno prevedere dispositivi di isolamento sismico e/o
dissipazione (cap. 7.10 NTC 2008).


PONTI IN ZONA SISMICA (cap. 7.9 DM 08):


PONTE AD ARCO SUL FIUME CENTA - ALBENGA



CONCEZIONE



PREDIMENSIONAMENTO



OTTIMIZZAZIONE



CALCOLO



MONTAGGIO


PONTI IN STRUTTURA METALLICA - PROGETTO

Il nuovo ponte, un arco che inviluppa idealmente i tre archi del vecchio
demolito


Il vecchio ponte, danneggiato dall’alluvione del 1994

Danneggiamento del precedente dovuto all'alluvione del novembre '94
Problemi idraulici: massima piena duecentennale, no pile in alveo

Problemi di spessore dell'impalcato: rampe di accesso con pendenza
inferiore all’8%
Ponte di 100 metri in campata unica e con l'impalcato di spessore
complessivo inferiore a 180 cm
Ponte tradizionale: troppo spesso, allora un ponte strallato od uno ad arco.
Tipologia ad arco poiché era meno costosa e più adatta ad una lunghezza di
100 metri.
Questa tipologia ha permesso di progettare un unico arco reticolare, molto
sottile e slanciato, ed un impalcato di spessore ridotto a 140 cm, sostenuto da
un'unica serie di cavi posti al centro delle carreggiate.
Velocità d'esecuzione: l'utilizzo dell'acciaio ha permesso la costruzione in
officina dei vari conci costituenti il ponte, mentre in cantiere si realizzavano le
spalle e l'assemblaggio senza bisogno di centinature provvisorie.
In 12 mesi si è progettato, appaltato, realizzato ed inaugurato il nuovo ponte.


INTRODUZIONE

Il ponte misura 98 metri di lunghezza tra gli assi vincolo ed ha un'altezza in
chiave di 21 metri.
La struttura portante è costituita da un arco che regge un cassone posto al di
sotto, il tutto è in acciaio e forma una struttura portante ad arco a spinta
eliminata, poiché il cassone inferiore funziona come catena per l'arco; in
questo modo le fondazioni e le spalle del ponte risultano notevolmente più
semplici ed economiche.
L'arco è formato da tre tubi di diametro = 609.6 mm e spessi 40 mm, saldati
a formare spezzoni di 12 metri circa e successivamente calandrati. I tre tubi
principali sono collegati tra loro da tubi più piccoli ( = 139.7 mm, spessi 12.5
mm), il tutto per formare una struttura reticolare spaziale molto snella.

Ogni 5 metri una fune spiroidale chiusa di 65 mm di diametro appende
l'impalcato all'arco, per mezzo di un capocorda fisso sull'arco ed uno
regolabile all'interno del cassone.


DESCRIZIONE DEL PONTE

I remi hanno il compito di riportare i carichi eccentrici al cassone attraverso
un comportamento schematizzabile in uno schema puntone-tirante; essi sono
alleggeriti con vari fori per aumentarne la leggerezza ed evidenziarne il
funzionamento.
Il cassone metallico è l'elemento torsio-rigido della struttura; esso resiste alle
sollecitazioni derivanti dalle eccentricità di carico, mentre all'insieme arcoimpalcato sono demandati i compiti di sopportare carichi verticali.
Nonostante la sezione chiusa il fondo del cassone è forato ogni 5 metri, tra
un traverso e l'altro per tener aerato l'interno del ponte ed impedire fenomeni
di condensa che potrebbero pregiudicarne la durabilità.
Il piano viabile è costituito da una soletta in cemento armato spessa 25 cm,
ordita in direzione dell'asse principale del ponte, cioè nella direzione degli
sforzi di trazione derivanti dal comportamento di catena; essa poggia ogni 5
metri sui traversi interni al cassone e sui remi esterni.
La larghezza totale dell'impalcato è di 15.4 metri, così utilizzati: due passaggi
pedonali alle estremità larghi 125 cm., due piste ciclabili più interne larghe
150 cm., due corsie larghe 350 cm., con due slarghi d'emergenza verso
l'interno larghi 95 cm., inoltre tra le due carreggiate vi è una zona di 1 metro
posta a protezione dei cavi di sospensione.


L'impalcato è costituito da un cassone metallico, dotato ogni 5 metri di
traversi reticolari interni che portano l'apparecchio di aggancio dei cavi e di
remi esterni che hanno la funzione di reggere la soletta in cemento armato.

- arco a spinta eliminata nel piano verticale
- i carichi eccentrici sono riportati alla torsio-rigidità del cassone chiuso
centrale, con funzionamento alla Bredt


SCHEMA STATICO

remi esterni: servono per portare la soletta ordita longitudinalmente e per
riportare i carichi eccentrici al cassone; lavorano secondo uno schema strut
and tie

traversi: sono calcolati utilizzando uno schema a travatura reticolare piana,
servono a trasferire i carichi provenienti dal cassone e dai remi esterni ai cavi
di sospensione
La soletta è continua sugli appoggi costituiti dai traversi e dai remi, con
comportamento a piastra in corrispondenza di appoggi nelle due direzioni e
come elemento teso per il funzionamento di catena dell’arco e tirante del
remo esterno


La struttura resistente nel complesso è mista acciaio-calcestruzzo, poiché la
soletta è resa collaborante alla struttura metallica

Sopralluogo,
studio
dell’Amministrazione

e

comprensione

del

contesto,

richieste

indagini geologiche per comprendere i problemi fondazionale che si
ripercuotono sulla scelta del tipo di fondazione ma anche del ponte (arco
spingente, a spinta eliminata, strillato ad una sola antenna,…)
problemi idraulici, calcolo piena duecentennale, simulazione interazione
ponte corrente (Hec-Ras)
Prime idee (2 o 3) da sottoporre all’Amministrazione
Rendering o modello della soluzione scelta
Seguono i tre livelli di progettazione: preliminare, definitivo, esecutivo
(cantierabile!)
Fondazioni: quasi sempre profonde, meglio con pali di medio-grande
diametro se c’è l’accesso per la macchina, da dimensionare con almeno un
sondaggio per spalla/pila e prove SPT e di laboratorio
Decidere spalla fissa e mobile in funzione delle problematiche locali
Concezione strutturale: divisione in conci e costruibilità in officina
Problemi di dimensioni e mezzi di trasporto (sagoma limite e trasporti
eccezionali)
Montaggio in cantiere in funzione dell’area a disposizione, dei mezzi che
possono accedervi, dello spazio, del posizionamento autogrù, ecc.


CONCEZIONE

 Predimensionamento: flessione, torsione, deformabilità
 Modelli di calcolo bidimensionali: altro predimensionamento
 Modelli FEM tridimensionali:

altro dimensionamento

 Analisi dinamica:

dimensionamento finale

 Studio delle sezioni:
dell’estetica

ottimizzazione

della

forma

e

 Ricerca della modularità e ripetitività degli elementi per contenere i costi
 Ottimizzazione di giunti e connessioni
N.B. spesso le fasi sopra accennate si intrecciano e si ripetono

 Verifiche di resistenza finale
 Verifiche in esercizio: SLE, deformate, spostamento giunti, appoggi,
vibrazioni,…
 Verifiche di montaggio


ESEMPIO DI UN PROGETTO COMPLETO: “PONTE AD ARCO AD
ALBENGA”

1. PESI E CARICHI

Pesi propri:

incidenza acciaio:

da libri, opere simili o esperienza

acciaio
450 kg/mq * 15 m = 6750 kg/m
CLS
0.25*2500*15 m =
9375 kg/m
pavimentazione 0.10*2000*15 m =
3000 kg/m
sicurvia
2*100 kg/m =
200 kg/m
totali arrotondati:
19350 kg/m
Accidentali:
2 corsie da 4000 kg/m

8000 kg/m

Carichi totali sul modello piano del ponte: circa 27000 kg/m


PREDIMENSIONAMENTO PONTE ALBENGA

Un ponte a cassone deve avere traversi interni per risultare a sezione
non deformabile.
Da una divisione modulare della luce del ponte si stabilisce un passo
ottimale dei traversi pari a 5 metri, corrispondente a quello dei tiranti
che li sostengono.

Ne risulta una forza di trazione nel tirante pari circa a:
N ≈ 27 t/m * 5 m = 135 ton

Si scelgono funi spiroidali chiuse che permettono attacchi fissi e di
regolazione più piccoli ed adatti ad un ponte di luce media:
sadm = 6000 kg/cm2
coefficiente di sicurezza a rottura = 2.4
Es = 1600 t/ cm2
Si sceglie una fune ø65 con carico di rottura di 378 ton che hanno un
carico ammissibile di:
378/2.4 = 157 ton


2. AZIONI NEI TIRANTI E PREDIMENSIONAMENTO


PREDIMENSIONAMENTO PESO CARPENTERIA METALLICA:

PREDIMENSIONAMENTO PESO PONTI STRUTTURA MISTA A due travi:


PREDIMENSIONAMENTO PESO PONTI STRUTTURA MISTA: BITRAVE E CASSONE
(luce 50:70 metri, campate di riva ≈ 80% della luce di quelle interne

rapporto freccia su luce da opere simili o esperienze:
f/L ≈ 1/5
avendo una luce di 100 metri si ottiene una freccia dell’arco di 20 metri.
Per semplificare le fondazioni si sceglie una struttura ad arco bowstring, a spinta eliminata, dove l’impalcato funge da catena ed entra in
trazione; in questo modo in fondazione si hanno solo carichi verticali.
Ne risulta una notevole semplificazione delle spalle e minor carico sui
pali, in una zona limo-sabbiosa complicata anche dal rischio di
rinvenimento di reperti archeologici (poi trovati).
Predimensionando la forza di trazione si ottiene:

Z=q L2 / 8 * 1/f = 27 t/m*982 / 8 * 1/20 m = 1620 ton
trazione nel cassone
As necessaria catena = 1620/1.6 t/ cm2 = 1010 cm2
Forma dell’arco = parabola (funicolare dei carichi uniformemente
distribuiti)


3. PREDIMENSIONAMENTO ARCO:


PREDIMENSIONAMENTO SEZIONE ARCO:


PREDIMENSIONAMENTO INERZIA ARCO:


4. PREDIMENSIONAMENTO PIATTABANDE CASSONE:

Dai predimensionamento precedenti si sono ricavati i dati geometrici ed inerziali per
analizzare un modello piano agli elementi finiti.
La geometria dell’arco deriva dal calcolo della parabola impostata sulla luce del ponte e
sulla freccia:

si introducono le aree e le inerzie prima ricavate, omogeneizzando tutto con m=18 come se
analizzassimo a tempo infinito.
Analisi di carico sul modello piano:
uniformemente distribuito:

carico emisimmetrico:

A valle dell’analisi piana si rifanno le verifiche resistenziali e si correggono le inerzie
dell’arco, dei tiranti e della catena
Si controllano anche le deformate e si correggono le rigidezze dell’arco e del cassone per
avere frecce dovute al solo carico accidentale inferiori a L/500
Osservazione: si può ripetere il ciclo precedente scindendo nelle fasi 1,2,3 delle strutture
miste e sovrapponendo gli effetti.
Osservazione: conviene sempre controllare gli effetti del II ordine con la modellazione FEM
di non linearità geometrica, verificando che la struttura converga velocemente e sia poco
sensibile agli effetti del II ordine.


5. DIMENSIONAMENTO CON MODELLO PIANO AGLI ELEMENTI FINITI

( La trattazione teorica si trova ben fatta sul “De Miranda, Ponti strallati di grande luce”, dove si
indica in θ = 0.02 la rotazione limite ).


6. PREDIMENSIONAMENTO PER LA TORSIONE

Si possono fare i primi ragionamenti utilizzando varie indicazioni normative.
Una era contenuta in una passata edizione delle CNR 10011:


7. STABILITA’ ARCO

Naturalmente dopo queste prime valutazioni, coi moderni programmi
FEM si possono agevolmente fare analisi statiche non lineari per
geometria, chiedendo al solutore di aggiornare la matrice di rigidezza
con la quota parte dovuta al carico assiale, in modo da poter tenere in
conto gli effetti del secondo ordine.
Tale tipo di analisi deve essere svolta sulla condizione di carico ritenuta
più insidiosa, in modo da valutare la sensibilità della struttura a tali
effetti.
Si devono indicare al solutore vari step di carico ed una norma sulla
convergenza sia sugli spostamenti (dell’ordine almeno di 10-4) sia sulle
forze residue (dell’ordine almeno di 10-3).

ANALISI DI BUCKLING
È agevole effettuare anche un’analisi di stabilità globale, di Buckling,
con un solutore agli elementi finiti.
Si possono determinare i moltiplicatori critici per le principali condizioni
di carico (uniformemente distribuito ed emisimmetrico) e le relative
configurazioni.
È bene che tali moltiplicatori non siano mai inferiori a

γF = 5


ANALISI STATICA NON LINEARE

le prime analisi dinamiche sono state svolte con arco costituito da tubi
ø508x40 e davano un primo periodo fondamentale (arco fuori dal piano)
di 3.3 sec
passando a tubi tubi ø508x50 il periodo fondamentale scendeva a 2.5
sec
passando a tubi tubi ø558x40 il periodo fondamentale scendeva a 2.1
sec
infine passando a tubi ø609.6x40 e controventi a croci di S.andrea si
arriva alla soluzione definitiva che ha dato i seguenti risultati:

Primi due modi di vibrare


8. CORREZIONE DIMENSIONAMENTO CON ANALISI DINAMICHE:

modo
1
2
3
4
5
6

frequenza (Hz)
0.871
0.997
1.648
1.856
1.999
2.006

periodo (sec)
1.147
1.003
0.607
0.539
0.500
0.498


Terzo e quarto modo

Effetto statico:
Le normative (DM 90) indicavano una pressione di 250 kg/mq da
distribuire sulle strutture e su una colonna di automezzi alta 3 metri.
Si tratta di un valore elevato, infatti ricordando che
Q = Vref 2 / 1.6
corrisponde ad una velocità del vento maggiore di 200 km/h
L’effetto statico si mette in conto considerando due diverse condizioni di
carico:
- vento a ponte scarico su arco e impalcato
- vento a ponte carico su arco e impalcato ( carichi mobili + 0.6 *
vento, per tutte le 75 combinazioni di carico considerate
nell’analisi statica)
Effetto dinamico:
quando il ponte ha una frequenza principale minore di f0 = 1 Hz perché
possono essere sensibili alle oscillazioni causate dal vento.
Nel nostro caso solo la prima frequenza è inferiore a tale valore, ma è
rappresentata dall’oscillazione dell’arco fuori dal suo piano.
Già il modo torsionale ha un valore doppio, per cui garantisce sia la
stabilità sia il disaccoppiamento con l’oscillazione verticale


9. VENTO

- vortex shedding (distacco alternato dei vortici): non causa crolli
ma può creare problemi di vibrazioni e di fatica nei giunti; si
manifesta a velocità del vento non elevate. È dipendente dallo
smorzamento strutturale.
- buffeting: effetto dovuto alle fluttuazioni di velocità del vento,
dipende dall’intensità di turbolenza del vento, non causa crolli
ma può creare problemi di vibrazioni e di fatica negli elementi
strutturali.
- Torsional instability (divergenza torsionale): può causare crolli.
Si deve controllare che la velocità critica del vento associata a
questa instabilità sia ben maggiore della velocità di calcolo del
vento per il nostro ponte: V < Vcrit
- flutter: può causare crolli. Si manifesta quando la frequenza di
vibrazione torsionale è vicina a quella verticale del ponte. Si
deve controllare che la frequenza torsionale sia almeno il 50%
maggiore di quella verticale.
- Galloping: sono vibrazioni ortogonali alla direzione del vento
che si manifestano su elementi snelli con sezione tozza o su
cavi coperti da ghiaccio. È un fenomeno di minor importanza
per i ponti, lo può essere per alcuni componenti.
oss. Torsional instability e flutter non sono molto dipendenti dallo
smorzamento strutturale, quindi sono di difficile controllo.
Si controlla con varie normative e testi specialistici di essere distanti dai
valori minimi di innesco di tali fenomeni.


In pratica i ponti possono manifestare:

ANALISI STRUTTURALE

Finiti i predimensionamenti: modello tridimensionale agli Elementi Finiti: 314
nodi e 702 elementi finiti trave (1876 gradi di libertà).
Modellazione tipica dei ponti a cassone:
Alla trave centrale sono state assegnate le caratteristiche inerziali del
cassone metallico e della soletta, dopo che è stata solidarizzata con
l'impalcato; le travi esterne sono servite per inserire le stese di carico e per
tener conto dell'eccentricità dello stesso, ma non hanno caratteristiche
geometriche ed inerziali proprie.
I traversi ed i remi sono stati modellati come infinitamente rigidi e sono
posizionati così come nella realtà.
L'arco è stato modellato attraverso tutti i tubi che lo compongono, ognuno con
le sue caratteristiche geometriche.

modello agli Elementi Finiti


10.

Come in tutte le strutture miste, è svolta per fasi:
Fase 1:
solo la parte metallica resistente, col peso proprio dell'acciaio e
della soletta agenti su di essa;
Fase 2:
soletta, collaborante: carichi permanenti, le azioni del ritiro e la
viscosità;
Fase 3:

soletta, collaborante; carichi accidentali:
25 diverse stese di carico per massimizzare i momenti flettenti nei
vari elementi
25 stese per massimizzare il taglio
25 stese per massimizzare i momenti torcenti.

Complicazioni:
la fase 1 durante il montaggio ha "memorizzato" stati tensionali di trave
continua prima dell'inizio del funzionamento ad arco del ponte; in più,
dopo la solidarizzazione del calcestruzzo, è stato operato un
abbassamento dell'impalcato sulle pile provvisorie, in modo da
precomprimere la soletta e limitarne la fessurazione in esercizio, cioè
durante il funzionamento a catena dell'intero impalcato.

parziali stese di carico max flettenti e max taglianti


ANALISI STATICA

Altre azioni:

ritiro, frenanti, attrito degli appoggi.

Combinazioni: come indicato dal D.M. 5 maggio 1990.
N.B. controllare ordine di grandezza dei risultati con le analisi semplificate già
svolte

ANALISI SISMICA
La zona non era sismica, ma è stato considerato un sisma di II categoria.
Analisi modale con la tecnica dello spettro di risposta, usando il DM 90 e le
istruzioni GNDT del C.N.R.
Masse corrispondenti ai pesi propri ed ai sovraccarichi permanenti
Verifiche non si considerano le azioni sismiche combinate con sollecitazioni
dovute ai carichi mobili o del vento.
L'analisi è stata limitata ai primi cinque modi di vibrare (masse smobilizzate
>85%):
combinazioni con la regola SRSS
Oss. le azioni dinamiche sismiche risultano meno gravose di quelle dovute ai
carichi mobili più vento


Oss. due diverse colonne di mezzi formate da carichi Q1a e Q1b di
normativa (D.M. 4 maggio 1990 ), senza riduzioni perché le due carreggiate
sono separate.

CONTROLLO DEFORMAZIONI

Carichi da peso proprio e permanenti:
si adotta controfreccia costruttiva
Carichi mobili:
f/L ≤ 1/700 vecchie norme (valore piccolo)
f/L ≤

le nuove norme non dicono niente ma 1/500 è un valore idoneo

controfreccia ≥

fase 1 + fase 2 + 25% fase 3
(fase 1 + fase 2) + 15%

calcolo freccia massima:
bisogna tener conto anche della deformabilità dei remi esterni,
calcolata sul modello parziale del remo stesso:
deformata max solo accidentali:
deformata del remo:

71 mm
16.5 mm

deformata tot. = 71+16.5 =n 87.5 mm ≈ L/1120


11.

GIUNTI:
controllo rotazione max. all’estremo fisso:
Øy (solo carichi mobili) = 0.0015 rad
Spostamento a quota pavimentazione:
δacc = tg(Øy) * H = tg(0.0015*180/π) * ( 140+25+11) = 0.24 cm
si noti che è opportuno non lesinare sul coefficiente di sicurezza
da adottare su appoggi e giunti, che presentano frequenti dissesti:
γF = 1.4
si adotta un giunto da ±10 mm
spostamenti max. all’estremo libero:
ΔT = +20°C - 30°C
δT = α ΔT * L = 1.2e-5*30*98000 = 35 mm
Δtot = γF (δT + δacc ) = 1.4 (35+2.4) = 52.4 mm
si adotta un giunto da ±60 mm

N.B. analogo controllo deve essere effettuato sugli apparecchi
d’appoggio


12.

URTO E ROTTURA DI UN TIRANTE O SOSTITUZIONE

Partendo dalla nota relazione di sovrapposizione degli effetti del caso di
costruzione su puntelli

applicando al nostro caso si sovrappongono gli effetti di fase 1 e 2 delle
sottostanti figure:

condizione equivalente alle fasi 1 e 2

effetto della mancanza del tirante: carico corrispondente alla forza
assiale nel tirante
Si aggiungono i carichi mobili ridotti a quelli di II categoria.


13.

APPARECCHI DI APPOGGIO

Dettaglio sezione verticale

Schema pianta appoggi

N.B.
Fissare con resine solo quelli multi direzionali, per gli altri usare
tirafondi


14.

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