Le parti costituenti di un ponte ed i relativi particolari costruttivi: Le Pile

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Saverio Nobile
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1 Le parti costituenti di un ponte ed i relativi particolari costruttivi: Le Pile Università degli Studi di Pavia /38 Sommario Pile 1-8 Sommario 1) Descrizione ) Azioni 3) Determinazione delle sollecitazioni 4) Particolari costruttivi Università degli Studi di Pavia 3/38 1

Sommario Pile -8 1. Descrizione Materiali Acciaio C.A. / C.A.P. Generalmente non usato, se non per sopraelevate urbane La maggior parte in C.A. L impiego del C.A.P. è quasi sempre limitato al caso di pile prefabbricate a conci e solidarizzate tramite precompressione Geometria Sezioni compatte in C.

migliorare il grado di incastro delle singole campate Università degli Studi di Pavia 4/38 Pile 3-8 Per piccole opere le pile binate sono da preferirsi per estetica e trasparenza.

2 Sommario Pile Descrizione Materiali Acciaio C.A. / C.A.P. Generalmente non usato, se non per sopraelevate urbane La maggior parte in C.A. L impiego del C.A.P. è quasi sempre limitato al caso di pile prefabbricate a conci e solidarizzate tramite precompressione Geometria Sezioni compatte in C.A. per altezze contenute (10 0 m) Sezioni a cassone mono o pluricellulari per altezze maggiori (casseforme rampanti), eventualmente rastremate Appoggi binati (pile estese) nei grandi ponti per migliorare il grado di incastro delle singole campate Università degli Studi di Pavia 4/38 Pile 3-8 Per piccole opere le pile binate sono da preferirsi per estetica e trasparenza. Razionale l appoggio sotto le anime. La pila arretrata singola o comunque legata alla posizione di una sola anima è esteticamente piacevole, ma pone problemi trasversali nel diaframma e per l assorbimento della torsione. Per ragioni estetiche le sezioni circolari, ellittiche, poligonali sono da preferire a quelle rettangolari Università degli Studi di Pavia 5/38

Sezioni scatolari per pile alte (s min =5 30 cm) Rastremare le pile alte almeno in una direzione (meglio in entrambe)

3 Pile 4-8 In acqua corrente rastremare il profilo ed eventualmente proteggere con rivestimento in pietra. Per impalcati larghi, pile a setto smussato o pile binate (massimo 3). Sezioni scatolari per pile alte (s min =5 30 cm) Rastremare le pile alte almeno in una direzione (meglio in entrambe) Forma del testapila idonea al posizionamento e sostituzione degli appoggi. Università degli Studi di Pavia 6/38 Aspetti legati alla durabilità Università degli Studi di Pavia 7/38 3

4 Pile 5-8 Pile con gru e cassaforma rampante Università degli Studi di Pavia 8/38 Pile 6-8 Prospettiva dal basso con gru Università degli Studi di Pavia 9/38 4

5 Pile 7-8 Prospettiva dal basso Vista con gru Università degli Studi di Pavia 10/38 Università degli Studi di Pavia 11/38 5

6 Università degli Studi di Pavia 1/38 Università degli Studi di Pavia 13/38 6

7 Università degli Studi di Pavia 14/38 Università degli Studi di Pavia 15/38 7

8 Università degli Studi di Pavia 16/38 Università degli Studi di Pavia 17/38 8

9 Pile 8-8. Azioni Peso proprio (per pile molto alte rastremare la sezione con legge lineare o esponenziale) Azioni provenienti dall impalcato: verticali peso proprio, permanente, carico variabile, effetti termici differenziali nell impalcato, effetti di cedimenti fondali, precompressione, effetti della viscosità e del ritiro, sisma. orizzontali sforzi di frenatura, attriti negli appoggi, sisma, vento, azioni centrifughe, azioni sui parapetti. Azioni variabili agenti direttamente sulla pila vento, effetti termici differenziali esterni ed esterni interni, azioni di impatto di veicoli transitanti in prossimità della pila, pressione del ghiaccio, impatto di natanti, pressioni esercitate dall acqua in movimento. C D = coefficiente di forma 0.8 A = sezione investita dal liquido ρ = densità del liquido V = velocità del liquido ρ FD = CD V A Università degli Studi di Pavia 18/38 Numerose cause di non linearità: Pile Determinazione delle sollecitazioni Non linearità meccanica (del materiale): diagrammi momento rotazione non lineari (approssimabili come trilineari) e variabili in funzione dello sforzo normale presente. Ciò costringe ad effettuare numerose verifiche, in funzione dei prevedibili casi di carico. Non linearità geometrica a) Variazione di schema statico b) Snellezza della pila, tenuto conto della presenza della fondazione Università degli Studi di Pavia 19/38 9

10 Pile 10-8 Variazione dello schema statico: in genere i movimenti longitudinali orizzontali sono liberi per ampiezze limitate e poi vengono contrastati dalle spalle. Di conseguenza la pila è prima libera in testa e poi trova un appoggio rigido. Snellezza: deve essere valutata in modo realistico mettendo in conto le imprecisioni costruttive e la cedevolezza della fondazione (effetti sfavorevoli) nonché la presenza di azioni di ritegno dovute all attrito degli appoggi (effetti favorevoli). Università degli Studi di Pavia 0/38 Pile 11-8 Le lunghezze libere di inflessione reali risentono in modo sostanziale delle effettive condizioni di vincolo di estremo, in particolare in corrispondenza dell appoggio dell impalcato. Nella tabella 1 sono riportate le indicazioni del Final Draft dell EC parte (Bridges). In ogni caso l individuazione delle effettive condizioni di vincolo deve essere molto prudenziale. Nel caso di pile di grande altezza (sezione variabile), relativamente snelle, occorre utilizzare il metodo generale per la valutazione degli effetti di ordine e la conseguente stima della sicurezza. Un metodo semplificato è quello basato sul concetto di Colonna Modello. Trattandosi di un metodo di verifica occorre predimensionare le colonne. Università degli Studi di Pavia 1/38 10

11 Pile 1-8 Tabella 1 * assumed value Università degli Studi di Pavia /38 Pile 13-8 COLONNA MODELLO Metodo semplificato per la valutazione degli effetti del ordine in elementi snelli presso-inflessi in CA. Δ Effetti del ordine: analisi del sistema nella configurazione P deformata Azione flettente totale alla base dell elemento: M=VH+PΔ M 1 = VH (momento del 1 ordine) H V M =PΔ (momento del ordine) In generale, i contributi del ordine diventano significativi, con conseguenti possibili problemi di instabilità insorgono per: M > 10% M 1 M Università degli Studi di Pavia 3/38 11

12 Pile 14-8 Approssimazione tri-lineare M M 1,max = Massima capacità disponibile per i soli contributi del 1 ordine Capacità flessionale della sezione M = PΔ Δ y NB: M 1,max si ottiene nel punto dove la tangente alla curva di capacità è parallela alla curva PΔ, spesso in corrispondenza del punto di snervamento (in quanto tale pendenza in molti casi è compresa tra i tratti e 3 della idealizzazione tri-lineare) Δ Università degli Studi di Pavia 4/38 Pile 15-8 COLONNA MODELLO Ipotesi: approssimazione della deformata con una sinusoide L: lunghezza di libera inflessione (distanza tra punti di flesso della sinusoide) per una mensola: L=H π x y = Δ sen L Curvatura alla base: φ d y π π L / π = = Δ sen = Δ dx L L L Si esprime lo spostamento t massimo Δ in funzione dll della sola curvatura alla base e della altezza della colonna: H H Δ y x L Δ L 4H = φ = π π φ Università degli Studi di Pavia 5/38 1

13 Pile 16-8 M =PΔ (momento del ordine) COLONNA MODELLO Δ L 4H M = P = P φ = P π π Moltiplicando per d/d con d = altezza utile della sezione in CA, si ottiene: Δ L d L 4H M = P = P φ = P ϑ = P ϑ π d dπ dπ Dove θ ha le dimensioni di una rotazione. Tale formulazione evidenzia tale contributo dipenda, non solo dall altezza dell elemento, ma anche da un parametro della sezione trasversale M PΔ PL φ PL φ d PL ϑ μ = = = = = bd f bd f bd f π bd f π d bd f π d In termini adimensionali: Pϑ L = bd f π d c con ν = c P bhf c 3 c ν L π d P bdf c c ν L ϑ 10 d φ c L ϑ ϑ d c Università degli Studi di Pavia 6/38 COLONNA MODELLO Pile 17-8 Da una stima approssimata della curvatura a snervamento (punto al quale spesso corrisponde il massimo momento disponibile per effetti del 1 ordine) si ottiene: ξ y 0.5% 5 φy = = d d 1000 d L L L μ ϑ = d d d 5 ( φd ) = ( 0.005) = 7.5 Stima della snellezza minima oltre la quale gli effetti del ordine non sono trascurabili: L d μ 10% μ L M A f d u s y % 10% 0.9ω d bd fc bd fc 4 L 10% 0.9ω ω Per elementi in CA il λ = = 5 d valore limite di snellezza dipende, oltre che dalla λ 100ω geometria, anche dalla percentuale di armatura!! Se ω =0. λ 40 λ = L d 15.5 Università degli Studi di Pavia 7/38 13

14 Pile Particolari costruttivi Predisporre spazio sufficiente nel testa pila per la sostituzione degli appoggi. Disporre armature orizzontali in quantità sufficiente a controllare l apertura delle fessure da ritiro e deformazioni termiche impedite. Analizzare e dimensionare con cura il trasferimento delle azioni provenienti dall impalcato (concentrate sugli appoggi) ed i conseguenti problemi di diffusione degli sforzi. Si riportano di seguito alcuni esempi studiati con modelli Strut and Ties. I tassi di lavoro delle armature risultano ridotti di circa il 0 5% in quanto questi modelli rispettano l equilibrio ma non la congruenza. Università degli Studi di Pavia 8/38 Pile 19-8 Compressioni Trazioni Z 0.4P+ H Università degli Studi di Pavia 9/38 14

15 Pile 0-8 Compressioni Trazioni Z 0.P Università degli Studi di Pavia 30/38 Pile 1-8 Inizio getto pila quota 0m Università degli Studi di Pavia 31/38 15

16 Pile -8 Getto con cassero autorampante e autopompa quota 14m Università degli Studi di Pavia 3/38 Pile 3-8 Getto con cassero autorampante e secchione quota 48m Università degli Studi di Pavia 33/38 16

17 Pile 4-8 Particolare passerella cassero a quota pulvino Università degli Studi di Pavia 34/38 Pile 5-8 Particolare armatura pulvino Università degli Studi di Pavia 35/38 17

18 Pile 6-8 Finitura pulvino Università degli Studi di Pavia 36/38 Pile 7-8 Pulvino con baggioli 1 Università degli Studi di Pavia 37/38 18

19 Pile 8-8 Pulvino con baggioli Università degli Studi di Pavia 38/38 19

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