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Costruzioni




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Costruzioni


Si definisce genericamente con il termine ponte l’opera che permette di realizzare la continuità di un percorso carrabile o pedonale che si interrompe per la presenza di una discontinuità morfologica esistente sul terreno attraversato.




Tipo di discontinuità

Tipo di percorso

Denominazione

Fiume

Carrabile

Ponte stradale

Fiume

Ferroviario

Ponte ferroviario

Qualsiasi

Idraulico

Ponte canale

Strada

Carrabile o ferroviario

Cavalcavia

(o sovrappasso)

Ferrovia

Carrabile

Sovrappasso ferroviario

Vallone o ampia depressione

Carrabile o ferroviario

Viadotto

Qualsiasi

pedonale

Passerella pedonale


Composizione ponte:

-impalcato: è il complesso strutturale che sostiene la via carrabile, ferroviaria o pedonale;

-spalle: sono le opere di sostegno e di vincolo dell’impalcato; con tale termine, nelle opere a più  

luci si indicano i sostegni di estremità;

-pile: sono le opere intermedie di sostegno e di vincolo dell’impalcato negli schemi a più luci;

-luce: è l’ampiezza dell’opera in senso longitudinale; con il termine luce netta (ln) si intende la distanza fra i paramenti interni delle spalle o delle pile; con il termine luce teorica o di calcolo (l0) si intende la distanza tra i vincoli dell’impalcato; con il termine luce totale (ltot) si intende la distanza fra i due appoggi o spalle alle estremità opposte dell’opera.


L’impalcato può assumere tre tipi di tipologie:

impalcato a solettone  

impalcato a volta

impalcato a travata


L’impalcato a solettone, tipico per le opere di modesta luce

L’impalcato a volta, classica soluzione per i ponti a struttura muraria, è costituito da una volta larga quanto la via percorribile che deve sostenere.

L’impalcato a travata è la forma più diffusa di impalcato nelle sue varie modificazioni tipologiche, imposte dall’ampiezza della luce e dalle possibilità tecnologiche dei materiali


Geometria dell’opera

Per larghezza della sede stradale sul ponte la distanza misurata ortogonalmente all’asse stradale tra i punti più interni dei parapetti.

La sede stradale sul ponte è composta, da una o più carreggiate, eventualmente divise da uno spartitraffico, da banchine o da marciapiedi, secondo l’importanza, la funzione e le caratteristiche della strada.

I marciapiedi laterali, per opere realizzate fuori dai centri abitati, dovranno essere:

-da 0,75 m di larghezza minima con ciglio di tipo insormontabile, per strade senza transito pedonale

-da 2,00 m di larghezza minima, su almeno un lato dell’opera e protetto da sicurvia, se si prevede

transito pedonale.

Ponti in legno

Gli impalcati in legno sono esclusivamente del tipo a travata ed è dal loro schema strutturale che deriva la forma e la classificazione della stessa tipologia realizzata in altri materiali.

La sezione tipica, è composta dai seguenti elementi strutturali:

-assito di impalcato : è l’elemento superiore che realizza la superficie di appoggio per la via di corsia. È realizzato con assoni non inferiori ai 15 20 cm di larghezza con spessori che variano dai 4 agli 8 cm.

-traversi : orditura secondaria a sostegno dei correnti o direttamente dell’assito se quest’ultimo è

parallelo alla luce. Si possono avere due tipi di traversi:

- a sezione rettangolare semplice;

- a sezione rettangolare accoppiata

L’accoppiamento non è di tipo a sovrapposizione come per le travi principali ma del tipo a travi affiancate.

-travi principali : orditura primaria a sostegno di tutto il corpo strutturale; la sezione può essere

semplice o composta da due o più travi sovrapposte


Travi in legno a sezione semplice

 


a)




Travi in legno a sezione semplice per sovrapposizione

 
b)





Travi in legno a sezione semplice per sovrapposizione con mordenti o biette e legature

 





c)







Ipotesi di carico e di calcolo


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

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

III categoria: passerelle per il transito pedonale


Le azioni che vengono considerate sono:

g1 = peso proprio della struttura

g2 = carichi permanenti portati

g3 = altri carichi permanenti

distorsioni e presollecitazioni di progetto

ritiro del calcestruzzo

variazioni termiche

scorrimenti viscosi

cedimenti vincolari

q1 = carichi mobili

q2 = incremento dinamico dei carichi mobili

q3 = azioni longitudinali di frenamento

q4 = azione centrifuga

q5 = azioni del vento

q6 = azioni sismiche

q7 = resistenze parassite dei vincoli

q8= azioni sui parapetti; urto di un veicolo in svio contro un elemento strutturale

q9= altre azioni variabili




Queste azioni dovranno essere assunte in maniera tale da garantire la sicurezza secondo quanto prescritto dalle norme sulla sicurezza e sui carichi; a tal fine dovranno essere considerate, operando con il metodo delle tensioni ammissibili, le combinazioni contemporanee di carico così come previste in tabella:



Azioni

gruppo

g1

g2

g3






q1

q2

q3

q4

q5

q6

q7

q8

q9


Metodo

tensioni

ammissibili



AI

AII

AIII

AIV

AV




































































































Stati limite di esercizio a fessurazione

FI

FII

FIII























j

j


j

j
























β1 = 0,7 per spinta delle terre                                 (*) 0,4 per le verifiche agli stati limite di esercizio

β1 = 0 per azioni spingenti di origine idraulica                         (**) operando con il metodo delle tensioni ammissibili, si

j j D.M. 4.5.90                                                                             rammenta l’obbligo di effettuare la verifica a rottura

della sezione.

Il gruppo di azioni AI risulta utile per valutare le massime eccentricità dei carichi permanenti sulle opere di appoggio, ma non i massimo valore assoluto.

Il gruppo di azioni AII risulta utile per la determinazione dei massimi assoluti sulle strutture precedenti e su quelle principali di impalcato

Il gruppo AIII riguarda il calcolo dei dispositivi di ritegno e di appoggio ove interviene l’azione di frenamento

Il gruppo AIV riguarda i ponti in curva

Il gruppo AV prevede l’azione sismica sull’opera

Azioni permanenti (g1, g2, g3)

Verranno considerati:

Pesi propri delle strutture (g1)

I carichi permanenti portati (g2), rappresentati da pavimentazioni, marciapiedi, sicurvia, parapetti, attrezzature stradali, rinfianchi e simili

Altre azioni permanenti (g3) quali: spinte delle terre, carichi idraulici e simili

La sovrastruttura o pavimentazione stradale dovrà essere valutata, in mancanza di diverse indicazioni di progetto, pari a 0,3t/m2, tenendo conto dei possibili futuri interventi di manutenzione.


Distorsioni di progetto (Ɛ1, Ɛ2, Ɛ3, Ɛ4, Ɛ5)

Sono gli effetti di azioni imposte sulle strutture al fine di ottenere migliori comportamenti statici finali, senza che intervengano degli effettivi carichi esterni, esempio distorsioni di contro freccia o la precompressione delle strutture.


Carichi mobili (q1)

Per le verifiche, i carichi mobili da considerare sulle travi principali sono:

q1,a = mezzo convenzionale da 60t a tre assi












q1,b = carico ripartito a 3t/m disposto lungo l’asse di una corsia d’ingombro















q1,e = carico della folla uniformemente ripartito in superficie pari a 0,4t/m2














Per valutare le azioni su strutture secondarie

q1,c = carico isolato da 10t con impronta quadrata di 30 x 30 cm















q1,d = carico isolato da 1t con impronta quadrata 70 x 70 cm
















Azione dinamica (q2)

Per tener conto dell’effetto indotto sulla struttura dal moto dei carichi si incrementano con una quota in funzione della luce dell’opera e pari a:


q2 = q1 (f dove: f


con le limitazioni :          f = 1,4 per L 10m

f 1 per L 70m


Per L si deve assumere:

a)     Per le travi di una sola campata: la luce di calcolo;

b)     Per le travi continue: la luce di calcolo della campata su cui è applicato il carico q1

c)     Per le mensole: l’elemento a sbalzo, aumentato della luce di calcolo della eventuale trave semplice sostenuta dalla mensola stessa;

d)     Per gli elementi secondari d’impalcato la loro luce di calcolo



Azione longitudinale di frenamento (q3)

La forza di frenamento si assume agente nella direzione dell’asse della strada ed al livello della superficie stradale, con intensità pari ad 1/10 della singola colonna di carico più pesante per ciascuna carreggiata.

Essa deve risultare comunque non inferiore al 20% (ponti I cat.) o al 15% (ponti di II cat.) del totale del carico q1,a che può interessare la struttura).

Con carreggiate con più di 4 corsie seguenti valori vanno raddoppiati.

Azione centrifuga (q4)

Nei ponti sui quali la strada è in curva con raggio R, l’azione centrifuga per ogni colonna di carico, si valuta convenzionalmente pari a:

per R > 60 m

q = 0,5t/m per R 60 m


Questa forza si considera agente all’altezza di 1 metro dal piano viabile



Azione del vento (q5)

L’azione del vento si valuta, oltre che sulla superficie laterale dell’opera, su una superficie convenzionale rettangolare lunga quanto il ponte ed alta, per l’effetto sui carichi transitanti, 3 metri a partire dal piano stradale.

Il carico viene espresso come una pressione, ortogonale all’asse longitudinale dell’opera, pari a:

q5 = 250 Kg/m2

Azioni sismiche (q6)

Per quanto riguarda le azioni sismiche, nella procedura di calcolo, come masse da sottomettere all’effetto del sisma, bisogna considerare solo quelle derivanti dal peso proprio e dai sovraccarichi permanenti, con esclusione dei carichi mobili:

Coefficiente di struttura β:

1 per strutture a telaio, archi incastrati, pile a telaio;

1,2 per pile singole o pile a telaio per azioni ortogonali;

2,5 per gli apparecchi di appoggio e i dispositivi di ritegno;


Coefficiente di fondazione Ɛ; da stabilire in relazione alle caratteristiche meccaniche dei terreni di sedime con:

1,0 < Ɛ < 1,3


Resistenze parassite dei vincoli (q7)

Per il calcolo delle pile, delle spalle, delle fondazioni e degli stessi apparecchi di appoggio, si devono tenere in conto le forze derivanti dalla resistenza allo scorrimento degli appoggi mobili.

In corrispondenza degli appoggi dovranno essere predisposti giunti tali da assicurare un adeguato margine di sicurezza sia nel senso della chiusura, che dell’apertura del giunto.

Nel dimensionamento dovrà essere tenuto conto sia degli effetti dovuti alle escursioni termiche valutate, comunque fra -10 °C e + 60 °C, che di quelli derivanti dalle azioni sismiche. Tutti gli appoggi mobili devono essere muniti di dispositivi di fine corsa, in modo da bloccare il movimento, qualora questo, risultasse di entità superiore a quella prevista dal progettista.


Azioni sui parapetti, urto di veicoli in svio (q8)

I parapetti, non devono avere un’altezza non minore di 1 m e saranno verificati per un’azione orizzontale pari a 0,13 t/m applicata al corrimano.

I sicurvia devono essere dimensionati per una forza orizzontale trasversale non inferiore a 4500 Kg applicata a 0,60 , dal piano viario; ai montanti deve essere applicata simultaneamente una forza orizzontale longitudinale non inferiore a 3000 kg.


Altri carichi variabili (q9)

Rientrano fra quei carichi gli effetti della corrente sulle pile di acqua, la pressione dei ghiacci, l’urto dei natanti, ecc.

Quando si deve tener conto di carichi accidentali q9, bisogna valutare l’entità di volta in volta sulla bse di adeguata documentazione o facendo riferimento a norme specifiche.


Modalità di applicazione dei carichi

Per il calcolo delle strutture principali si devono considerare tante colonne di carico q1, tenendo conto che la larghezza di ingombro convenzionale è di 3,50 m, compatibilmente con la sede stradale, considerando in questa anche le banchine, la corsia della sosta di emergenza, nonché i marciapiedi protetti da sicurvia e con marciapiedi rialzati di altezza non inferiore a 20cm.

In ogni caso devono essere considerate due colonne di carico a meno che la larghezza della sede stradale sia inferiore a 5,5 m.


Per i ponti di I categoria



una colonna di carico costituita da un solo mezzo q1,a e al di fuori dell’ingombro di questo, da uno o più tratti di carico q1,b disposti, ai fini del calcolo delle strutture principali, lungo l’asse della corsia nel modo più sfavorevole;

una seconda colonna di carico simile alla precedente, ma con carichi pari rispettivamente al 50% di q1,a ed al 50% di q1,b;

altre colonne di carico simili alle precedenti, ma con carichi pari rispettivamente al 35% di q1,a ed al 35% di q1,b

il carico q1,e sui marciapiedi;















Per i ponti di II categoria

una colonna di carico simile a quella prevista per i ponti di I categoria, ma con carichi rispettivamente al 75% di q1,a ed al 50% di q1,b

una seconda colonna di carico simile alla precedente, ma con carichi pari rispettivamente al 50% di q1,a ed al 50% di q1,b;

altre colonne di carico analoghe alle precedenti, ma con carichi rispettivamente al 35%di q1,a ed al 35% di q1,b;

il carico q1,e sui marciapiedi;


















Per i ponti di III categoria

Il carico q1,e nelle posizioni più gravose


Per identificare i carichi più gravosi, occorre considerare separatamente due aspetti del problema:

determinazione della peggiore condizione di carico longitudinale al ponte

determinazione della peggiore condizione di carico trasversale



Il calcolo delle strutture secondarie

Come strutture secondarie vengono intese, soletta dell’impalcato, gli sbalzi laterali e traversi di collegamento fra le travi principali; le azioni da considerare per il calcolo delle solette d’impalcato sono:

Per i ponti di I e II categoria

Una sola fila di tre ruote del carico q1,a nella posizione più sfavorevole, indipendentemente dall’ingombro trasversale del mezzo


















Per i marciapiedi non protetti da sicurvia

Il carico 11,c
















Per i ponti di III categoria e per i marciapiedi protetti da sicurvia

Il carico q1,d


















Le azioni insistenti , direttamente sul manto stradale, si trasferiscono alle strutture di sostegno.

Di norma si suppone una ripartizione, secondo Winkler, con angolo di diffusione di 45° fino al piano medio della struttura portante. Secondo tali ipotesi il carico di una ruota (Pr) produce un’impronta a x b sul piano di transito, si ripartisce a livello del piano medio della soletta su un rettangolo pari a:

A x B = (a + 2m + s) x (b + 2m + s)

dove:

m = lo spessore della sovrastruttura stradale (binder…)

s = lo spessore della struttura di sostegno (soletta, tavolato, lamiera)
































La soletta d’impalcato viene di norma calcolata a piastra; per solette di spessore costante e dove il rapporto tra i due lati no induce un comportamento a piastra sensibile, è ammesso il calcolo a strisce di opportuna larghezza collaborante; questa larghezza può essere fissata pari alla corrispondente dimensione del rettangolo di ripartizione del carico aumentata di metà luce della striscia stessa:

(carico in transito)

(carico di manovra)


Quando si esegue il calcolo approssimato a striscia, si deve considerare nel senso ortogonale alla direzione della striscia un momento flettente sia positivo che negativo, pari al 25% del massimo momento calcolato sulla striscia stessa.
















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