Lezione 11 Ponti (L'impalcato dei ponti a struttura mista ... Ponti 2014-15/Lezione 11... · Nei ponti metallici la necessità di ridurre il peso proprio ha portato alla costruzione

LezionePONTI  E  GRANDI  STRUTTUREProf. Pier Paolo RossiUniversità degli Studi di Catania

I ponti a struttura mista acciaio‐ cls

I ponti a struttura mista acciaio‐clsVantaggi

Ⱶ Basso peso proprio della sovrastruttura

3

Ⱶ Assemblaggio in situ

Ⱶ Lunghe campate e limitate altezze d’impalcato

Ⱶ Massima prefabbricazione

− fondazioni e appoggi più economici− forze sismiche minori− ricostruzione e adeguamento più 

economico

− costi di trasporto e sollevamento minori

− maggiore snellezza− minor numero di pile

− alta qualità− pochi getti in opera− elevata velocità di costruzione− bassi costi di mano d’opera

Ⱶ Nessun sostegno richiesto − nessuna interruzione del traffico− eliminazione delle casseforme

L’impalcato dei ponti a struttura mista acciaio‐ cls

L’impalcato misto acciaio‐clsSezione

5

trave in acciaio

++

++

SEZIONE DI MEZZERIA SEZIONE D’APPOGGIO

controventi intermedi

parapettosicurvia

irrigidimento d’appoggio

controventi d’appoggio apparecchio 

d’appoggio

Impalcato gettato in operaSezione trasversale della soletta

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soletta di spessore uniforme soletta con bulbo

soletta di spessore variabile soletta con sbalzi di spessore variabile

L’impalcatoDimensioni e materiali usuali

• Spessore soletta 25  ‐ 30  cm

7

• Spaziatura travi longitudinali 2.5 ‐ 4.0  m

• Lunghezza sbalzi 1.6 ‐ 2.0 m

• Cls (getto in opera) C30/37 o C35/40• Acciaio S355 o superiore

La solettaModalità di realizzazione

La soletta dell’impalcato del ponte può essere :

8

Ⱶ completamente gettata in opera

Ⱶ parzialmente prefabbricata

Soletta gettata in operaRealizzazione con cassaforma mobile

9

Vantaggi e svantaggi :− Tempi di esecuzione lunghi− Elevati sforzi di ritiro− Uso di elevate quantità di acciaio strutturale

Bridge Albrechtsgraben

Bridge Wilde Gera

Soletta gettata in operaRealizzazione con cassaforma fissa

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Vantaggi e svantaggi :− Tempi di esecuzione lunghi− Moderati sforzi di ritiro− Uso di moderate quantità di acciaio strutturale

travi e cassaforma getto nella parte di mezzeria

rimozione dei sostegni getto sugli appoggi interni

1 2

3 4

Soletta semiprefabbricataRealizzazione con lastre prefabbr. e getto di completamento

11

Realizzazione :− Le lastre prefabbricate sono utilizzate come 

casseformi per il getto di completamento e poggiate alle travi

area gettata in opera

elementi prefabbricati(lunghezza tipica 8‐10 m

larghezza tipica ≤ 2.5 maltezza tipica 7‐10 cm )

Pianta

− Gli sbalzi sono realizzati con getto in opera e sono sostenuti  da casseformi convenzionali vincolate alle travi di estremità

Sezione trasversale

Soletta semiprefabbricataRealizzazione con lastre prefabbr. e getto di completamento

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Vantaggi e svantaggi :− Tempi di esecuzione brevi− Moderati sforzi dovuti a ritiro e viscosità− Facile costruzione

area gettata in opera

elementi prefabbricati(lunghezza tipica 8‐10 m

larghezza tipica ≤ 2.5 maltezza tipica 7‐10 cm )

Pianta

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

Soletta semiprefabbricataRealizzazione con lastre prefabbr. e getto di completamento

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Realizzazione :− Le lastre prefabbricate sono utilizzate come 

casseformi per il getto di completamento e poggiate alle travi

elementi prefabbricati(lunghezza tipica 8‐10 m

larghezza tipica ≤ 2.5 maltezza tipica 7‐10 cm )

Pianta

− Le lastre prefabbricate sono utilizzate come casseformi per la parte interna e per gli sbalzi dell’impalcato

Sezione trasversale

− Il getto di completamento va eseguito dall’interno verso l’esterno

Soletta semiprefabbricataRealizzazione con lastre prefabbr. e getto di completamento

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Vantaggi e svantaggi :− Tempi di esecuzione brevi− Moderati sforzi dovuti a ritiro e viscosità− Facile costruzione

Pianta

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 prefabbricatee dei connettori sulle travi esterne

elementi prefabbricati(lunghezza tipica 8‐10 m

larghezza tipica ≤ 2.5 maltezza tipica 7‐10 cm )

Soletta prefabbricataRealizzazione con lastre prefabbr. e getto di completamento

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Realizzazione :− Le lastre prefabbricate costituiscono l`intera 

soletta

elementi prefabbricati

Pianta

− Le lastre prefabbricate sono utilizzate per la parte interna e per gli sbalzi dell’impalcato

Sezione trasversale

− Il getto di completamento va eseguito per solidarizzare la lastre ai connettori

Soletta prefabbricataRealizzazione con lastre prefabbr. e getto di completamento

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Vantaggi e svantaggi :− Tempi di esecuzione molto brevi− Sforzi nulli dovuti a ritiro e viscosità− Importante know‐how

Pianta

Attenzione :− Un`armatura trasversale e` predisposta a 

cavallo dei connettori

elementi prefabbricati− Trasporto non semplice

Soletta semiprefabbricataRealizzazione con lamiera grecata e getto di completamento

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Vantaggi e svantaggi :− Tempi di esecuzione alquanto brevi

Pianta

lamiera grecata

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

− Facilita’ di posizionamento delle lamiere

Soletta semiprefabbricataRealizzazione con travi composte parzialmente prefabbricate

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Vantaggi e svantaggi :− Tempi di esecuzione brevi

Pianta

trave composta

Realizzazione :− La trave composta parzialmente prefabbricata 

costituisce la cassaforma per il successivo getto di completamento

− Economia nel quantitativo di acciaio

− Elevata sostenibilità

Le sezioni dei pontia struttura mista acciaio‐ cls

Ponti a struttura mista acciaio‐clsTipiche sezioni trasversali

20

Ponte con travi a doppio T

Ponte  con travi scatolari chiuse

Ponte con trave scatolare aperta

Ponti a struttura mista acciaio‐clsTipiche sezioni trasversali

21

12.00 16.75

Ponti con sezioni a doppio T

Ponti a struttura mista acciaio‐clsPonti con sezioni a doppio T

23

Esempio di impalcato con sezioni a doppio T

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi a doppio T

24

Triel‐sur‐Seine, Yvelines (78), Île‐de‐France  (Francia)

48° 58' 4.00" N 2° 0' 4.00" E

2003coordinate anno

Lunghezza totale=635 m Campate 73 m ‐ 105 m ‐ 3 x 124 m ‐ 85 m

Larghezza 22.92 m

Ponte con due travi a doppio T

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi a doppio T

25

Langerfelder Bridge (Germania)  

51° 16′ 39,3″ N 7° 15′ 35,2″ O

2008coordinate anno

Lunghezza totale=330 mPonte con tre travi a doppio T

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi a doppio T

26

vista laterale

sezione

Langenfelder Bridge (Germania)  

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi a doppio T

27

Chelles, Seine‐et‐Marne (77), Île‐de‐France (Francia)

2008anno

Lunghezza totale=104 m  Campate 43 m ‐ 61 mLarghezza 16.90 m

Ponte con quattro travi a doppio T48.8811 2.5929coordinate

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi a doppio T

28

Hafenbahn Bridge, Duisburg, North Rhine‐Westphalia (Germania)

2003anno

Lunghezza totale=303 m  Campate 28.50 m ‐ 5 x 49.18 m ‐ 28.50 m

Larghezza 36.08 m

Ponte con molte travi a doppio T

Struttura longitudinale e trasversaleRealizzazione con travi trasversali composte

29

Ponti con sezioni scatolari chiuse

Struttura longitudinalePonti con travi scatolari chiuse

31

Esempio di impalcato con sezioni scatolari chiuse

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi scatolari chiuse

32

Bridge Schleusetal, Schleusingen  (Germania)  

2007anno

Lunghezza totale=688 mPonte con travi scatolari chiuse

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi scatolari chiuse

33

vista laterale

sezione trasversale in mezzeria

Bridge Schleusetal  (Germania)  

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi scatolari chiuse

34

Ponte a Hagen‐Schwerte, North Rhine‐Westphalia (Germania)  

51° 24' 51.00" N 7° 30' 22.00" E

2009coordinate anno

Lunghezza totale=240 m. Campate 72.00 m ‐ 96.00 m ‐ 72.00 m

Ponte con travi scatolari aperte

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi scatolari chiuse

35

sezione trasversaleall’appoggio

sezione trasversalein mezzeria

estremità dellatrave trasversale

vista laterale

Pontea  Hagen‐Schwerte, North Rhine‐Westphalia (Germania)  

Ponti con sezioni scatolari chiuse

Struttura longitudinalePonti con travi scatolari aperte

37

Esempio di impalcato con sezioni scatolari aperte

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi scatolari aperte

38

Neuötting Bridge, Altötting, Bavaria (Germania)  

48° 14' 0" N 12° 42' 0" E

2000coordinate anno

Lunghezza totale=470. 95.00 m ‐ 154.00 m ‐ 95.00 m ‐ 68.00 m ‐ 58.00 m

Ponte con travi scatolari aperte

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi scatolari aperte

39

sezione trasversalein mezzeria

sezione trasversaleall’appoggio

sezionetrasversalein mezzeria

sezionetrasversaleall’appoggio

Neuötting Bridge, Altötting, Bavaria (Germania)  

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi scatolari corrugate

40

Altwipfergrund Viaduct, Ilmenau, Ilm‐Kreis, Thuringia (Germania)  

50° 42′ 39″ N 10° 57′ 9″ O

2001coordinate anno

Lunghezza totale=280 m. Campate 84.55 m ‐ 115.00 m ‐ 80.52 m

Ponte con travi scatolari aperte

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi scatolari aperte larghe

41

Wilde Gera Viaduct, Ilmenau, Ilm‐Kreis, Thuringia (Germania)  

50.714987 N 10.787056 E

2000coordinate anno

Lunghezza totale=552 m. Campate 30 m ‐ 36 m ‐ 10 x 42 m ‐ 36 m ‐ 30 m

Ponte con trave scatolare aperta

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi scatolari aperte larghe

42

elemento longitudinaleelemento trasversale

Wilde Gera Viaduct, Ilmenau, Ilm‐Kreis, Thuringia (Germania)  

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi scatolari aperte larghe

43

Albrechtsgraben Viaduct, Suhl, Thuringia (Germania)  

50° 36' 34.55" N 10° 38' 8.97" E

2002coordinate anno

Lunghezza totale=770 m. Campate 45 m + 55 m + 60 m + 3 x 70 m + 170 m + 70 m + 60 m + 55 m + 44 m

Ponte con trave scatolare aperta

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi scatolari aperte larghe

44Albrechtsgraben Viaduct, Suhl, Thuringia (Germania)  

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi scatolari aperte larghe

45

Ponte di Oehde, Wuppertal, North Rhine‐Westphalia (Germania)  

51.2574566667 7.2320933333

2002coordinate anno

Lunghezza totale=418.3 m. Campate 4,0 ‐ 64,0 ‐ 2 x 72,8 ‐ 64,0 ‐ 56,0 ‐ 44,7 m

Ponte con trave scatolare aperta

Struttura longitudinaleRealizzazione con travi scatolari aperte larghe

46Ponte di Oehde, Wuppertal, North Rhine‐Westphalia (Germania)

Struttura longitudinaleRealizzazione di travi scatolari aperte multicellulari

47

Esempio di impalcato con sezioni scatolari aperte multicellulari

Ponti con impalcato a piastra ortotropa

Struttura longitudinalePonti 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 longitudinalePonti con impalcato a piastra ortotropa

50

Esempio di impalcato a piastra ortotropa

Struttura longitudinalePonti con impalcato a piastra ortotropa

Le costole sono prive di rigidezza torsionale e hanno forma di T inverso, L, o di piatti con bulbo

I trasversi a forma di T inverso sono posti ad un interasse di 1.50–2.00 m.

51

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 doppio rispetto a quelli a profilo aperto

Le piastre ortotrope possono essere con costole longitudinali :

di tipo “aperto” di tipo “chiuso”

Struttura longitudinalePonti con impalcato a piastra ortotropa

52

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.

Struttura longitudinaleRealizzazione di ponti con impalcato a piastra ortotropa

53

Moseltal Bridge Winninzen (Autobahn A61 Koblenz) (Germania)  

50° 18′ 53″ N, 7° 29′ 40″ O

1972coordinate anno

Lunghezza totale=935 m Ponte con impalcato ortotropo

Struttura longitudinaleRealizzazione di ponti con impalcato a piastra ortotropa

54Moseltal Bridge Winninzen (Autobahn A61 Koblenz) (Germania)  

sezione trasversale

Ponti con struttura composta reticolare

Struttura longitudinaleRealizzazione di ponti con struttura composta reticolare

56

Bridge St. Kilian (Bundesautobahn A73), Schleusingen (Germania)  

50° 31′ 16″ N, 10° 45′ 25″ O

2006coordinate anno

Lunghezza totale=448.95 m Ponte con struttura composta reticolare

Struttura longitudinaleRealizzazione di ponti con struttura composta reticolare

57Bridge St. Kilian (Bundesautobahn A73), Schleusingen (Germania)  

sezione trasversale

Struttura longitudinaleRealizzazione di ponti con struttura composta reticolare

58

Ponte ferroviario a Nantenbach (Germania)  

50° 1' 49.00" N 9° 39' 5.00" E

1993coordinate anno

Lunghezza totale=694.50 m Campata principale=208 m

Ponte con struttura composta reticolare

Struttura longitudinaleRealizzazione di ponti con struttura composta reticolare

59Ponte ferroviario a Nantenbach (Germania) 

sezione trasversale

FINE

60