Lezione PONTI E GRANDI STRUTTURE. Prof. Pier Paolo Rossi Università degli Studi di Catania

Transcript

1 Lezione PONTI E GRANDI STRUTTURE Prof. Pier Paolo Rossi Università degli Studi di Catania 1

2 2

3 Fase costruttiva Esempio Ponte a travata : Sheikh Khalifa Bridge Abu Dhabi, Emirati Arabi 3

4 Fase costruttiva Esempio Ponte ad arco: Mike O'Callaghan Pat Tillman Memorial sul fiume Colorado (USA)

5 Normativa di riferimento L Eurocodice 1 (Parte 1 6) fornisce i principi e le regole generali per la determinazione delle azioni da considerare nell esecuzione di edifici e costruzioni civili. Questa normativa può anche essere usata come guida per la determinazione delle azioni da considerare durante: Modifiche strutturali Ricostruzione Parziale o totale demolizione Essa fornisce anche regole per la determinazione delle azioni da usare per il progetto di lavori di costruzione ausiliari (cassaforma, ponteggio, sistemi di controventamento..) necessari per le fasi costruttive. 5

6 Situazioni di progetto In fase costruttiva, devono essere prese in considerazione le seguenti situazioni di progetto : TRANSIENTE ACCIDENTALE SISMICA La situazione di progetto deve essere in accordo con il processo di esecuzione dei lavori previsti in progetto e con ogni modifica intercorsa. 6

7 Situazioni di progetto In fase costruttiva, situazioni di progetto accidentali possono essere dovute a : perdita di stabilità di un impalcato durante il lancio a causa della fuoriuscita dagli appoggi temporanei caduta di attrezzatura (ad es. ponteggio mobile durante lo spostamento) caduta di elementi strutturali (ad es. segmenti prefabbricati prima che la pretensione sia attiva) caduta di una gru 7

8 Periodo di ritorno delle azioni Una qualunque situazione di progetto transiente deve essere associata ad una durata nominale equale o maggiore di quella prevista durante la fase costruttiva. Le situazioni di progetto dovrebbero considerare i periodi di ritorno delle azioni variabili (ad es. azioni climatiche). I periodi di ritorno per la valutazione dei valori caratteristici delle azioni variabili in fase costruttiva possono essere definite nell Annesso Tecnico oppure specificate per il progetto individuale. I valori dei periodi di ritorno delle azioni climatiche sono dati in funzione della durata nominale della situazione di progetto pertinente. 8

9 Periodo di ritorno delle azioni Durata Periodo di ritorno (anni) 3 giorni 2 a 3 mesi 5 b 1 anno 10 > 1 anno 50 a Una durata nominale di tre giorni, da scegliersi per fasi costruttive brevi, corrisponde a previsioni metereologiche affidabili. Questa scelta può essere fatta per una fase costruttiva leggermente più lunga se opportune misure sono prese. Il concetto del periodo di ritorno medio è generalmente poco idoneo per durate brevi. b Per una durata fino a tre mesi, le azioni possono essere determinate prendendo in considerazione idonee variazioni climatiche stagionali. Per esempio, la forza di straripamento di un fiume dipende dal periodo dell anno in considerazione. Un valore minimo della velocità del vento da considerare in fase costruttiva può essere definito nell Annesso Tecnico oppure specificato per il progetto specifico. Il valore base raccomandato per situazioni di durata fino a 3 mesi è 20 m/s in accordo con l Eurocodice 1 ( : Azioni da vento). Le relazioni tra I valori caratteristici e i periodi di ritorno per azioni climatiche sono date nell Eurocodice 1 (EN 1991). 9

10 Stati limite ultimi Gli stati limite ultimi devono essere verificati per tutte le situazioni di progetto transienti, accidentali e sismiche se appropriate durante l esecuzione dei lavori in accordo con l Eurocodice (EN 1990). Le combinazioni delle azioni per situazioni di progetto accidentali possono o includere l azione accidentale esplicitamente o riferirsi a una situazione dopo un evento accidentale. Generalmente, le situazioni di progetto accidentali si riferiscono a condizioni eccezionali applicabili alla struttura o sua esposizione, come: impatto, rottura locale e successivo collasso progressive caduta di parti strutturali o non strutturali e in caso di edifici, concentrazione anormale di attrezzature o materiali da costruzione, accumulo di acqua su coperture in acciaio, fuoco, ecc. 10

11 Stati limite ultimi Le verifiche della struttura dovrebbero considerare l appropriate geometria e resistenza della struttura parzialmente completa corrispondente alla situazione di progetto selezionata. Fase di costruzione di un ponte con sezione scatolare 11

12 Stati limite d esercizio Gli stati limite d esercizio per le situazioni di progetto selezionate in fase costruttiva devono essere verificate, se idoneo, in accordo all Eurocodice (EN 1990). I criteri associate con gli stati limite d esercizio in fase costruttiva dovrebbero considerare I requisiti per la struttura complete Le operazione che possono causare eccessiva fessurazione e che possono negativamente influenzare la durabilità, idoneità all uso e/o estetica finale devono essere evitate. 12

13 Stati limite d esercizio Le combinazioni delle azioni dovrebbero essere stabilite in accordo con l Eurocodice (EN 1990). In generale, le combinazioni pertinenti per situazioni di progetto transiente in fase costruttiva sono: combinazione caratteristica combinazione quasi permanente 13

14 Classificazione delle azioni Le azioni in fase costruttiva sono classificate in accordo con l Eurocodice (EN 1990) e includono : carichi da costruzione altri carichi Nota: un carico da costruzione è un carico che può essere presente per attività di esecuzione, ma non è presente quando le attività di esecuzione sono completate Esempi di azioni da costruzione : Operai, attrezzi, gru, apparecchi di sollevamento, materiale di risulta Esempi di azioni non da costruzione : Peso proprio, temperatura, vento, azioni accidentali, neve (Eurocodice 1) Spinta della terra, pretensione, ritiro, azioni sismiche (altri Eurocodici) 14

15 Classificazione delle azioni Entrambi i tipi di azione sono classificati in funzione di : Variazione nel tempo (permanente, variabile, accidentale) Origine (diretta, indiretta) Variazione spaziale (fissa, libera) Natura (statica, dinamica) 15

16 Classificazione delle azioni non da costruzione Parte Azione Classificazione Sorgente Variazione nel tempo Origine Variazione spaziale Natura 4.2 Peso proprio Permanente Diretta Fissa/Libera Statica EN Movimento di terra Permanente Indiretta Libera Statica EN Spinta delle terre Permanente/Var. Diretta Libera Statica EN Pretensione Permanente/Var. Diretta Fissa Statica EN 1990 et al. 4.5 Pre deformazione Permanente/Var. Indiretta Libera Statica EN Temperatura Variabile Indiretta Libera Statica EN Ritiro Permanente/Var. Indiretta Libera Statica EN 1992 et al. 4.7 Vento Variabile/Acc. Diretta Fissa/Libera Statica/Din. EN Neve Variabile/Acc. Diretta Fissa/Libera Statica/Din. EN Acqua Perm./Var/Acc. Diretta Fissa/Libera Statica/Din. EN Ghiaccio Variabile Diretta Libera Statica/Din. ISO Carico accidentale Accidentale Diretta/Ind. Libera Statica/Din. EN 1990 et al Carico sismico Variabile/Acc. Diretta Libera Dinamica EN 1990 et al. 16

17 Classificazione delle azioni da costruzione I carichi da costruzione Q c possono essere rappresentati nelle situazioni di progetto (EN 1990), con una singola azione variabile con un raggruppamento di tipi di carichi da costruzione, da considerare come una singola azione variabile. Nota: i carichi da costruzione dovrebbero essere considerati come agenti simultaneamente con i carichi da non costruzione, laddove idoneo. Simboli dei carichi da costruzione Q ca Q cb Q cc Q cd Q ce Q cf 17

18 Classificazione delle azioni Nome Azione Classificazione Sorgente Variazione nel tempo Origine Variazione spaziale Natura Q ca Personale e piccoli attrezzi Variabile Diretta Libera Statica Q cb Stoccaggio di oggetti mobili Variabile Diretta Libera Statica/Din. EN Q cc Q cd Q ce Q cf Attrezzatura non permanente Macchinari e attrezzature mobili pesanti Accumulo di materiali di risulta Carichi da parti di strutture in stati temporanei Variabile Diretta Fissa/Libera Statica/Din. EN Variabile Diretta Libera Statica/Din. EN , EN Variabile Diretta Libera Statica/Din. EN Variabile Diretta Libera Statica EN Se i carichi sono classificati come fissi, devono essere definite delle tolleranze per la possibile deviazione dalla loro posizione teorica. Se i carichi sono classificati come liberi, devono essere definiti limiti delle aree i carichi possono muoversi 18

19 Carico da costruzione Q ca Personale di lavoro, staff e visitatori, possibilmente con attrezzi manuali o altre piccole attrezzature Modellato come un carico uniformemente distribuito q ca e applicato per ottenere gli effetti più sfavorevoli. Il valore raccomandato è : q ca,k = 1.0 kn/m 2 Operai al lavoro 19

20 Carico da costruzione Q cb Stoccaggio di oggetti mobili Materiali da costruzione Attrezzature Modellato come un azione libera e rappresentato da : un carico uniformemente distribuito q cb un carico concentrato F cb applicato. Per i ponti, il valore minimo raccomandato è : q cb,k = 0.2 kn/m 2 F cb,k = 100 kn Stoccaggio di cavi 20

21 Carico da costruzione Q cc Attrezzatura non permanente in uso in fase costruttiva Statica (ad es. cassaforma, ponteggio, contenitori) Durante movimento (travi di lancio e avambecco, contrappesi) Modellato come azione libera e rappresentata da un carico uniformemente distribuito q cc. Se non è disponibile una valutazione accurata, il valore minimo raccomandato per i ponti è q cc,k = 0.5 kn/m 2 Ponteggio per la costruzione dell impalcato 21

22 Carico da costruzione Q cd Macchinari e attrezzature mobili pesanti, usualmente su ruote o binari (ad es. gru, apparecchi di sollevamento, martinetti) L Eurocodice non definisce alcun modello specifico per questi carichi Se non specificato nel progetto, informazioni per la determinazione delle azioni possono essere trovate in : EN per azioni dovute a veicoli EN per azioni dovute a gru Sollevamento di conci d impalcato 22

23 Carico da costruzione Q ce Accumulo di materiali di risulta (ad es. materiali di risulta, terreno di scavo o materiale di demolizione) Questi carichi sono considerati per tener conto di possibili effetti di massa su elementi verticali, orizzontali o inclinati. Possono variare significativamente e in un breve periodo di tempo in funzione del tipo di materiale, condizione climatica. L Eurocodice non definisce alcun modello specifico per questi carichi 23

24 Carico da costruzione Q cf Carichi di parti di strutture in uno stato temporaneo (ad es. strutture in esecuzione) prima che le azioni di progetto finali facciano effetto (ad es. carichi da operazioni di sollevamento o getto di calcestruzzo) Considerati e modellati secondo le sequenze di esecuzione, incluse le conseguenze di quelle sequenze (ad es. carichi ed effetti di carichi ciclici dovuti a particolari processi di costruzione, come assemblaggi). Calcestruzzo fresco 24

25 Carico da costruzione durante il getto Le azioni da considerarsi simultaneamente durante il getto possono includere: personale di lavoro con piccole attrezzature(q ca ); cassaforma e membrature per portare carichi (Q cc ); peso del calcestruzzo fresco (esempio di Q cf ), laddove idoneo. Getto del calcestruzzo d impalcato 25

26 Carico da costruzione durante il getto Valori raccomandati per il calcestruzzo fresco (Q cf ) possono essere presi dalla Tabella 4.2 e Tabella A.1 (EN ). Altri valori possono dover essere definiti per prodotti prefabbricati o calcestruzzi autocompattanti. Azione Area di carico Carico in kn/m² (1) Al di fuori dell area di lavoro 0.75 kn/m² comprensivo di Q ca (2) All interno dell area di lavoro (3m x 3 m) (3) Area reale 10% del peso del calcestruzzo ma non meno di 0.75 kn/m² e non più di 1.5 kn/m². Include Q ca e Q cf Peso della cassaforma, elementi resistenti e il peso del calcestruzzo fresco nello spessore di progetto (Q cf ) 26

27 FINE 27