Ponti, azioni di calcolo e classificazione

Il ponte è un opera d’arte che collega una discontinuità stradale; è un sistema strutturale capace di garantire la continuità di un percorso .

Classificazione dei ponti

I ponti possono essere classificati secondo diversi criteri:

• In funzione del tipo di percorso in:

1) Ponti per il trasporto di fluidi o materiali

2) Ponti ferroviari

3) Ponti stradali, che a loro volta si dividono in :

ponti perdonali e ponti carrabili

• In funzione del tipo di ostacolo da superare in:

1) viadotti (vallata o tratto di mare)

2) ponti propriamente detti (letto di un fiume)

3) cavalcavia (via o ferrovia)

• In funzione della possibilità di movimento in:

1) ponti fissi (non possono compiere movimenti)

2) ponti mobili (si muovono totalmente o in parte) e si dividono a loro volta in:

-scorrevoli o sollevabili (traslazione orizzontale e verticale)

-girevoli ( rotazione attorno asse verticale)

-levatori o basculanti ( rotazione intorno asse orizzontale)

• In funzione della massima luce delle campate in:

1) tombini con l

2) ponticelli con 2,50

3) ponti con l > 15m , a loro volta distinti in :

-ponti di piccola luce l

-ponti di media luce 30 m

-ponti di luce media grande 100

-ponti di grandi luce l > 300m

Tipi strutturali

Quali sono i tipi strutturali dei ponti?

L’insieme strutturale che costituisce un ponte è tradizionalmente suddiviso in quattro sistemi:

- struttura principale

- struttura secondaria o impalcato

- sottostruttura

- struttura complementare

1) la struttura principale è costituita da un insieme di elementi lineari (travi o archi) disposti nel senso della lunghezza del ponte.

2) L’impalcato comprende :

- elemento orizzontale (soletta,lamiera,tavolato)

- elementi lineari (traversi) disposti nel senso della larghezza del ponte

- elementi di controvento o irrigidimento

3) La sottostruttura comprende tutti gli elementi a sostegno degli elementi principali e cioè:

- le pile (vincoli intermedi degli elementi principali)

- le spalle (vincoli terminali per sostegno della spinta del terrapieno)

- opere di fondazione delle pile e delle spalle

4) La struttura complementare comprende gli elementi di protezione, i giunti, i vincoli.

I ponti, in base al loro comportamento statico degli elementi strutturali si dividono in :

1) ponti ad arco (muratura, cemento armato,legno)

2) ponti a travata semplice ( legno,cemento armato)

3) ponti sospesi e ponti strillati

Ponti ad arco e a travata

I ponti ad arco in muratura hanno una struttura principale costituita dall’arcata formata da una volta a botte con direttrice circolare; essa può essere realizzata in muratura,in pietra o in calcestruzzo;

L’impalcato ha la funzione di collegare il piano stradale alla volta ed è costituito da una serie di elementi soprastrutturali come la cappa(segue l’andamento del rinfianco, è realizzata con materiale impermeabile ed ha il compito di proteggere il rinfianco dalle infiltrazioni) ,il rinfianco(costituito da materiale pesante contrasta lo sfiancamento delle reni) ,il riempimento (costituito da ghiaia e terra permette di raggiungere il livello del piano stradale sostenendo la pavimentazione)

Le spalle,accompagnate lateralmente dai muri di accompagnamento, sono formate da muri sagomati a gradoni in laterizio o calcestruzzo in modo tale da evitare che i quarti di cono di terra invadano i letti del fiume.

I ponti a travata: hanno la struttura principale costituita dalle travi,vincolate in corrispondenza delle spalle ed eventualmente delle pile. Essi possono essere realizzati con qualunque materiale resistente a trazione e quindi possono essere in legno,acciaio o in cemento armato, normale o precompresso

Le travi possono essere :

- isostatiche (una campata o più campate)

- iperstatiche (continua su più campate)

Ponti strallati e sospesi

I ponti strallati e sospesi si hanno quando la travata non è sostenuta soltanto dalle spalle o dalle pile ma è appesa in vari punti mediante elementi verticali o inclinati.

Più propriamente i ponti sospesi hanno l’impalcato in acciaio e la struttura principale formata da una o più funi ,fissati su torri o antenne in acciaio o cemento armato.

I ponti strallati , invece,hanno una struttura principale formata da una travata vincolata su appoggi in parte rigidi (pile e spalle) ed in parte elastici (stralli) .L’impalcato deve essere dotato di grande rigidezza torsionale.

Normativa e categorie dei ponti

La nuova normativa

Le corsie dei ponti stradali sono larghe 3 metri. I ponti stradali vengono suddivisi in tre categorie:

-ponti di prima categoria: ponti progettati per il transito di tutti i tipi di carico mobile con il loro intero valore;

-ponti di seconda categoria: ponti progettati per il transito dei medesimi carichi mobili ma con intensità ridotte;

-ponti di terza categoria: passerelle pedonali

Azioni sui ponti

In genere le azioni che devono essere considerate sono:

-peso proprio della struttura;

-carichi permanenti portati;

-altri carichi permanenti;

-distorsioni e presollecitazioni di progetto;

-ritiro del calcestruzzo e scorrimenti viscosi;

-variazioni termiche;

-procedimenti vincolari;

-carichi mobili;

-incremento dinamico addizionale dei carichi mobili;

-azioni longitudinali di frenamento;

-azione centrifuga;

-azione del vento o neve;

-azioni sismiche;

-resistenze parassite dei vincoli;

-azioni sui parapetti ; urto di un veicolo in svio contro un elemento strutturale;

-altre azioni variabili

Carichi permanenti e mobili

I carichi che si consideriamo sui ponti vengono a loro volta suddivisi in :

- azioni permanenti (g)

- carichi mobili (q)

Per le azioni permanenti vengono considerati i seguenti carichi :

pesi propri delle strutture (g1)

carichi permanenti portanti come le pavimentazioni,i marciapiedi,i rinfianchi, i parapetti (g2)

altre azioni permanenti quali spinta della terra,carichi idraulici (g3)

Per i carichi mobili (q1) si adotta il seguente schema:

Corsia prima categoria seconda categoria

1 300kn e 9kn/m2 240kn e 7Kn/m2

2 200kn e 2.5kn/m2 200kn e 2.5 kn/m2

3 100kn e 2.5kn/m2 100kn e 2.5 kn/m2

Altre 0,00kn e 2.5kn/m2 0.00 kn2.5 kn/m2

Azioni secondarie sui ponti

Le azioni secondarie sono delle azioni variabili da considerare nel calcolo di un ponte e possono essere così di seguito classificate:

1. azione longitudinale di frenamento (q3) : si assume agente nella direzione dell’asse della strada con intensità proporzionale al valore del carico variabile da traffico sulla corsia n. 1

2. azione centrifuga (q4) : si prende in considerazione nei ponti aventi raggio di curvatura.

3. azione di neve e vento (q5) : l’azione del vento si applica oltre che sulla superficie rettangolare dell’opera anche su una superficie rettangolare convenzionale lunga quanto il ponte ed alta 3 metri a partire dal piano stradale.

4. azioni sismiche (q6) : in tal caso si assumono come masse da assoggettare all’effetto del sisma solo quelle derivanti dal peso proprio e dai sovraccarichi permanenti,con esclusione dei carichi mobili.

5. resistenze parassite dei vincoli (q7) : per il calcolo delle pile,delle spalle,delle fondazioni si devono tenere in considerazione le forze derivanti dalla resistenza allo scorrimento degli appoggi mobili.

6. azioni sui parapetti ed urti di veicoli (q8)