Appunti primo modulo Diagnostica e sperimentazione delle strutture - Parte 3

Poi si è andati a verificare la linearità del funzionamento ed è lineare (va bene), in media il funzionamento è

stato soddisfacente:

Applicazione di carichi concentrati a strutture: Se abbiamo delle coperture a sbalzo, a volte invece di

mettere il carico, glielo si può appendere sotto e questa

cosa la si può fare anche per un solaio. Questi non sono

più dei materassi ma sono dei grossi contenitori che si

riempiono di migliaia di litri d’acqua.

Prove di carico statico su ponti

Per questo tipo di elementi le prove non sono più volontarie, per i ponti le prove di carico sono obbligatorie

per essere collaudati, quindi le campate dei ponti devono essere assoggettate a prova. In generale per le

prove su ponti:

• In generale sono prove di ausilio al collaudo statico delle strutture;

• Mirano a verificare il comportamento del ponte sotto carichi di esercizio (c. rara);

• La determinazione e la disposizione dei carichi e le modalità di rilevazione devono essere

definite/concordate tra Collaudatore e il Direttore Lavori;

• Per ponti a campata multipla, le prove sono da effettuarsi almeno sul 20% del totale (se abbiamo 10

campate, 2 ne dobbiamo fare);

• Misure critiche: abbassamenti, frecce, rotazioni, schiacciamento appoggi, def. Residue;

L’obiettivo è quello di andare a verificare che in esercizio il ponte funzioni come ci attendiamo, quindi la

combinazione di carico che andiamo a generare è una combinazione di esercizio, tipicamente quella rara

(non dobbiamo fare danni al ponte). I ponti più comuni sono quelli a travata, cioè travi su pile, lo schema

trilite che è il più semplice che c’è, la complicazione potrebbe essere quando la trave è continua, perciò

parliamo di geometrie di ponti di questo tipo e non di forme particolari. In questo tipo di ponti si vanno a

vedere gli abbassamenti assoluti, la freccia, le rotazioni, gli schiacciamenti degli appoggi e la reversibilità di

quello che gli abbiamo fatto.

Nella foto a destra si sta misurando lo schiacciamento dell’apparecchio d’appoggio, quindi si è messo un LVDT

che si appoggia sul pulvino della pila e va a batter sulla trave d’acciaio, e tra la trave d’acciaio e il pulvino c’è

la parete d’appoggio, che verticalmente deve essere rigido.

Riferimento mobile – Uso di livello e caposaldo esterno fisso

Il modo più classico per andare a rilevare gli abbassamenti è mediante livellazione topografica, ci

individuiamo dei caposaldi fuori dalla struttura cioè punti che secondo noi durante la prova non subiranno

alcun movimento verticale, poi abbiamo dei punti di battuta, posizioniamo il livello e andiamo a mettere la

stadia nei vari punti di battuta, fase di

carico dopo fase di carico e facciamo la

livellazione scoprendo i punti se si sono

alzati o abbassati. Questa tipologia è

comoda perché richiede l’intervento solo

dall’alto, non ha bisogno che andiamo

sotto il ponte e questo è un grosso

vantaggio perché in tanti casi l’accesso

all’intradosso del ponte è difficile se non

possibile (ad esempio sotto passa un

autostrada o un fiume).

Riferimento fisso - Uso di trasduttori e filo INVAR di rimando

In maniera più vicina agli strumenti che abbiamo visto c’è l’impiego di trasduttori di spostamento

(potenziometri, LVDT, flessimetri meccanici), esattamente come facciamo per il solaio possiamo fare anche

per l’impalcato da ponti, individuiamo tutta una serie di punti sotto l’impalcato a cui ci andiamo a collegare

con dei fili, facciamo scendere questi fili fino a terra che per noi sarà il riferimento e andiamo a posizionare

gli strumenti.

Si ha un filo, un pesetto e il potenziometro che è collegato al pesetto, quindi quando il ponte si abbassa, il

filo che è teso dal peso va giù e il peso si abbassa, lo strumento che è sotto sente il movimento del peso e ci

dice cosa sta succedendo 5 o 6 o 10 m più in alto.

Uso di clinometri e integrazione della freccia (lezione 30-05-2022)

Sempre per leggere l’abbassamento dei ponti, ci sono delle modalità per le quali è difficile andare a lavorare

sotto il ponte, allora in quel caso si possono usare le livellazioni, però ci sono altri strumenti che ci potrebbero

consentire di fare misure solo dall’alto, misure indirette, e questo attraverso i clinometri.

Se non possiamo accedere al sotto del ponte, possiamo andare a distribuire lungo lo sviluppo del ponte dei

clinometri, indicati con questi simboli rossi in figura, che è uno strumento che misura le rotazioni attorno a

un asse, in questo caso orizzontale, ortogonale all’asse del ponte. Se riesco a misurare tutta una serie di

rotazioni lungo lo sviluppo dell’asse, poi potrò mettere in campo le mie conoscenze di meccanica ovvero il

ponte, se soprattutto è una travata in semplice appoggio, ha un’equazione della linea elastica, se voglio

ottenere la linea elastica e quindi la deformata della trave, applicato un certo carico, devo risolvere

l’equazione differenziale del quarto ordine, per risolverla ci serviranno 4 condizioni al contorno. Le condizioni

al contorno le posso imporre in termini di w, w’, w’’ o w’’’ indifferentemente, si tratterà di derivare la

soluzione, allora in particolare in questo caso che stiamo guardando con l’uso di clinometri, penso di avere



almeno 4 condizioni al contorno in termini di rotazione (la derivata prima del w w’), quindi misuro le

rotazioni con i clinometri così nei quattro punti almeno della mia travata, conosco delle condizioni al contorno

w’, per cui le vado a mettere nella soluzione della linea elastica e ne ottengo l’espressione finale. In sintesi,

misurando queste rotazioni, ho gli strumenti per andare a risolvere la linea elastica, ovviamente tutto questo

viene fatto con dei software, dopodiché quello che si può ottenere è questo andamento:

Il limite in questo caso è che non so o non saprò mai se ho degli abbassamenti agli appoggi, quindi ciò che

ottengo è esclusivamente la linea elastica, la linea teorica che vede all’appoggio di sinistra e all’appoggio di

destra un abbassamento sempre identicamente nullo, però in mezzeria mi ricavo la freccia.

Prove di carico sui ponti – Condizioni di carico

L’altro aspetto rilevante di questo tipo di prove, oltre agli strumenti e alle tecnologie di misura dove posizione

gli strumenti, è come sollecitare l’infrastruttura, normalmente abbiamo parlato di sacchi di cemento ecc.

però questo va bene per le piccole strutture, a differenza un ponte deve essere sollecitato con carici

importanti quindi per farlo dobbiamo usare mezzi adeguati. Per le infrastrutture stradali, sicuramente uno

dei metodi più comuni è quello dell’impiego dei camion, cioè di mezzi d’opera molto pesanti che andremo a

distribuire lungo lo sviluppo del ponte come se fosse un carico q distribuito. Normalmente in questo tipo di

ponti i carichi vengono considerati per corsia, quindi l’idea di carico distribuito vuol dire aver caricato n corsie.

Per ogni camion che entra sul ponte durante la prova devo conoscere tutto perché poi gli effetti del camion

dovrò cercare di interpretarli attraverso dei modelli, degli schemi e per far questo ho bisogno di conoscere

che cosa sto appoggiando sopra il ponte.

Qui vediamo degli esempi di camion utilizzati anni fa in una prova di carico utilizzata per un ponte, per ogni

mezzo c’è la targa, ci sono le dimensioni geometriche, c’è la distanza tra gli assi, gli ingombri complessivi, la

larghezza e cosa più importante c’è la massa, cioè gli autoveicoli di camion che devono essere utilizzati per

fare questo tipo di prove devono essere stati pesati prima di fungere da carico. Normalmente i camion

vengono riempiti con della ghiaia, degli inerti ecc., quindi dovremo raggiungere una massa molto elevata per

questi camion, misurarla quindi fargli passare ad un sistema di pesatura e poi con il certificato di pesatura

consentiamo ai mezzi di diventare un carico per il nostro sistema, molto importante che ci sia una pesatura

molto recente ovvero di pochi minuti prima del loro arrivo nel ponte.

A questo punto che abbiamo i camion, non ci resta solo che capire come distribuirli sul ponte,

questa distribuzione non è sempre univoca, dipende dall’obiettivo che vogliamo raggiungere.

Potremmo avere voglia come in questo caso, su piccoli viadotti o scavalchi o sottopassi, di

caricare uniformemente il tutto, dando il carico massimo. Allora senza tante considerazioni su

corsie o non corsie riempiamo il nostro scavalco di camion, avendo cura in questo caso di fare

allineare il retro del camion, nella zona centrale del viadotto, in modo che gli assi più caricati

vadano a sollecitare proprio la mezzeria del ponte. Solitamente nei certificati di pesatura, non

solo ci viene data la massa totale del veicolo, ma anche la forza che ogni asse scarica a terra.

Quando abbiamo a che fare con sistemi geometricamente più complessi, possiamo scegliere delle strategie

più articolate con obiettivi diversificati, ad esempio: Ad esempio in questo caso abbiamo una

serie di camion a tutta larghezza, ovvero che

occupano tutte e 3 le corsie del viadotto,

dove i camion sono stati disposti a coppie,

sempre con gli assi centrali verso la mezzeria,

e prevalentemente in questo zona centrale,

tralasciando la zona di momenti negativi in

corrispondenza degli appoggi.

Su viadotti più piccoli: Solo due camion pieni di sabbia o di ghiaia e

poi sotto tutti i sistemi per la misura della

freccia, dell’abbassamento in mezzeria e agli

appoggi.

Alla fine il ponte assomiglia (anche se non è uguale) ad una grossa trave, ovviamente gli elementi che

dobbiamo usare per sollecitarlo sono molto più complicati.

Condizioni di carico trasversale ponti

Come si è detto prima, il ponte assomiglia a una trave ma non è una trave perché la larghezza del ponte

spesso è un elemento significativo, allora in questa fase di testing del nostro impalcato può essere utile e a

volte è necessario comprendere bene come stia funzionando trasversalmente il nostro impalcato,

normalmente abbiamo due tipologie:

Se vediamo l’impalcato numero 1, che vede le travi collegate solo dalla soletta, possiamo farci l’idea

immediatamente che la rigidezza trasversale di questo sistema non sarà molto elevata. Se invece vediamo

l’impalcato numero 2, si hanno ancora le travi affiancate però a loro volta collegate da una serie di traversi

alti quanto le travi spesse, una serie di traversi molto più rigidi, quindi questo tipo di impalcato ci suggerisce

che trasversalmente sarà mo