Costruzioni Metalliche - Ponti: seminario Ing. Luca ROMANO
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Like this? Share it with your network

Share

Costruzioni Metalliche - Ponti: seminario Ing. Luca ROMANO

  • 1,454 views
Uploaded on

Slide del seminario dell'Ing. Luca Romano nell'ambito del Corso di Costruzioni Metalliche della Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale dell'Universita' degli Studi di Roma La Sapienza, 5......

Slide del seminario dell'Ing. Luca Romano nell'ambito del Corso di Costruzioni Metalliche della Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale dell'Universita' degli Studi di Roma La Sapienza, 5 dicembre 2013.

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
No Downloads

Views

Total Views
1,454
On Slideshare
1,454
From Embeds
0
Number of Embeds
0

Actions

Shares
Downloads
63
Comments
0
Likes
2

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. Corso di Costruzioni Metalliche A.A. 2013-2014 Docente: Prof. Ing. Franco Bontempi Annuncio di Seminario: 5 dicembre 2013, Aula 17, ore 16.00-19.00 Ing. Luca ROMANO, Direttore Tecnico I QUADRO INGEGNERIA – GENOVA PROGETTO STRUTTURE METALLICHE - PONTI Ponte ad arco sul parco archeologico di POZZUOLI (NA) CV: Luca Romano. Nato il 30 agosto 1964 ad Alassio (SV). Laurea Ingegneria Civile Edile, ramo geotecnico e strutturale, Università degli Studi di Genova, 1 giugno 1989 con voti 110/110 e lode e dignità di stampa. Specializzazione biennale al Politecnico di Milano, Scuola di Specializzazione in Costruzioni in Cemento Armato e Cemento Armato Precompresso F.lli Pesenti, 16 dicembre 1993 con voti 100/100. Dal 1989 al 1990 ha lavorato nello studio arch. Romano di Albenga, dove ha progettato, calcolato e diretto numerosi edifici in cemento armato. Nel 1991 ha lavorato al C.T.I.C.M. (Centro Tecnologico Industriale delle Costruzioni Metalliche) di Parigi, St. Remy Le Chevreuse, collaborando al calcolo di due ponti in struttura metallica per il TGV. Dal 1994 al 1996 ha lavorato nello studio ing. Pistoletti di Genova, dove ha partecipato alla progettazione di tre ponti in acciaio ed in struttura mista acciaio-calcestruzzo ed a vari edifici in acciaio. Dal 1997 lavora nel proprio studio di Albenga, progettando numerosi ponti, edifici alti e di civile abitazione, sia in acciaio che in cemento armato. Nel 2007 apre in Genova col socio ing. Stefano Migliaro, la società di ingegneria “Iquadro ingegneria”, con la quale affronta importanti progetti strutturali in tutta Italia. Dal 1998 é membro IABSE (Associazione Internazionale Ponti ed Ingegneria Strutturale). Nel 2006 vince il premio di architettura PAI 2006 “premio di architettura e ingegneria delle Province di Cuneo, Savona, Imperia” col ponte dello svincolo di Borghetto S.S. quale miglior struttura del biennio 2004:2006. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza School of Civil and Industrial Engineering Sapienza University of Rome Via Eudossiana 18 00184 Rome (ITALY)
  • 2. • INDICE • Il quadro Normativo attuale: DL 163/2006 Codice dei contratti pubblici, DPR 207/2010 Regolamento appalti, NTC 2008 testo Unico Strutture. • Bandi di progettazione ed incarichi. • Livelli di progettazione ed i loro contenuti. • Progetto esecutivo: contenuti e appalto. • Problematiche d’officina. • Saldature e controlli. • Concezione strutturale: divisione in conci, costruibilità, trasportabilità, montaggio. • Protezione delle strutture. • Predimensionamenti. • NTC 2008 – Ponti. • Esempio Ponte ad arco ad Albenga. • Ispezione e controllo Ponte Albenga. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza School of Civil and Industrial Engineering Sapienza University of Rome Via Eudossiana 18 00184 Rome (ITALY)
  • 3. Ing. Luca ROMANO, libero professionista - Albenga Direttore Tecnico I QUADRO INGEGNERIA – GENOVA QUADRO NORMATIVO DL 163/2006 Codice dei contratti pubblici (appalti) DPR 207/2010 Regolamento appalti NTC 2008 “Norme tecniche per le costruzioni e Circolare applicativa” DPR 380/2001 Testo Unico delle disposizioni legislative e regolamenti in materia edilizia”. DL 81/2008 Testo Unico per la sicurezza PRINCIPI FONDAMENTALI ● La stazione appaltante (Comune, Provincia, ecc.) deve stilare un Programma triennale di interventi, da cui anno per anno estrapola l’Elenco annuale delle opere, che sono inseribili solo se finanziate. La stazione appaltante nomina un responsabile del procedimento RUP (ingegnere capo del Comune, Provincia, ecc.) che supervisiona il progetto e ne coordina le varie fasi. I progetti non possono essere appaltati se non sono esecutivi (eseguibili senza l’intervento di un altro progettista) e devono essere validati (art.112, DL 163 e art.44:59, DPR 207/2010) 1 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROGETTO STRUTTURE METALLICHE - PONTI
  • 4. Sono previsti tre livelli di progettazione: - preliminare - definitivo - esecutivo ● Ogni progetto di opera pubblica deve andare in Conferenza dei Servizi, che è il luogo deputato a riunire i vari Enti (Beni Ambientali, Comunità Montana, Forestale, Polizia Idraulica, Demanio, Provincia, Regione ecc.) per esprimersi sul progetto. Si ha una prima riunione (referente) sul progetto preliminare ed una deliberante su quello definitivo. INCARICO DI PROGETTAZIONE Gara: la stazione appaltante (Comune, Provincia, ecc.) può affidare incarichi con: Affidamento fiduciario diretto da parte del RUP per incarichi inferiori a 40.000 euro (art.125 comma 11, DL 163) incarico sulla base di elenco progettisti dell’Ente, con richiesta offerta ad almeno 5 professionisti, per incarichi tra i 40.000 ed i 100.000 euro (art.91 comma 2, DL 163) bando di gara nazionale per procedura aperta, per incarichi tra i 100.000 ed i 200.000 euro (art.91 comma 1, DL 163) gara comunitaria per incarichi oltre i 200.000 euro (art.91 comma 1, DL 163) concorso di progettazione o di idee (progetti di particolare rilevanza) (art.91 comma 5, DL 163) Criterio per l’aggiudicazione dell’appalto è quello dell’offerta economicamente più vantaggiosa (art.83 DL 163), il bando di gara stabilisce dei punteggi per merito tecnico (curriculum e progetti analoghi), caratteristiche qualitative (relazione metodologica del progetto), ribasso percentuale sul prezzo offerto. 2 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ● Livelli di progettazione:
  • 5. Una volta espletata la gara, la progettazione viene affidata sulla base di un disciplinare d’incarico, dove vengono esplicitate le prestazioni da effettuare, i tempi, i pagamenti per ogni fase, le penali per i ritardi, ecc. Sopralluogo: ascoltare le esigenze dell’Amministrazione capire il contesto e le problematiche documentazione propedeutica: cartografia (strumenti urbanistici, CTR, catasto, …) relazione geologica e sondaggi relazione idraulica eventuale rilievo strumentale su base CAD primi studi: 2:3 idee da sottoporre all’Amministrazione, stimandone i costi, illustrandone i pro ed i contro, ecc. Farsi indicare il prezziario da usare Rendering e fotomontaggio della soluzione scelta o delle ipotesi fatte Progettazione: i tre livelli di indicati dal Regolamento degli Appalti: Preliminare Definitivo Esecutivo (cantierabile !) 3 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Affidamento:
  • 6. Progetto preliminare (art. 17:23, D.P.R. 207/2010) Il progetto preliminare stabilisce i profili e le caratteristiche più significative degli elaborati dei successivi livelli di progettazione, in funzione delle dimensioni economiche e della tipologia e categoria dell’intervento. Dopo aver selezionato le soluzioni più efficaci nel contemperare le prestazioni attese, e dopo i primi sopralluoghi, le ipotesi redatte verranno tradotte in progetto preliminare ai sensi di quanto prescritto dal D.P.R. 207/2010 Gli studi e gli elaborati che verranno prodotti saranno in linea di massima i seguenti: - Relazione tecnico illustrativa (descrizione intervento, scelte, disponibilità aree, cronoprogramma) Relazione geologica, geotecnica, idrologica, idraulica e sismica Studio di prefattibilità ambientale (foto, fotomontaggio, schede varie) Indagini archeologiche preliminari Inquadramento territoriale, scala 1:10000 Planimetria generale, scala 1:2000 Planimetria, scala 1:500 Sezioni tipo, scala 1:50 Rilievo plano-altimetrico Sovrapposizione mappa catastale – rilievo - opere di progetto Rilievo dei sottoservizi (fognatura, acquedotto, enel, illuminazione pubblica, gas, telecom, ecc.) Planimetria, sezioni e prospetto-stato attuale e di progetto Schemi strutturali Piano particellare di esproprio Documentazione fotografica Prime indicazioni e disposizioni per la stesura dei piani di sicurezza Calcolo sommario della spesa e quadro economico 4 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CONTENUTI DEI TRE LIVELLI DI PROGETTAZIONE:
  • 7. Il progetto definitivo, redatto sulla base delle indicazioni del progetto preliminare approvato e di quanto emerso in sede di eventuale conferenza dei servizi, contiene tutti gli elementi necessari ai fini del rilascio della concessione edilizia, dell’accertamento di conformità urbanistica o di altro atto equivalente. Gli studi e gli elaborati che verranno prodotti saranno i seguenti: - Relazione tecnico illustrativa del progetto Rilievo plano altimetrico generale dell’area di intervento, scala 1:500 Planimetria catastale dell’area oggetto di intervento, scala 1:2000 Studio di fattibilità ambientale Relazione geologica Relazione geotecnica Relazione sismica Relazione idraulica Planimetria generale di progetto, scala 1:1000 Profili longitudinali (scala 1:1000/1:100) Sezioni trasversali 1:100 Planimetria dei lotti di intervento, scala 1:500 Planimetria delle opere viabilistiche, scala 1:1000 Sezioni tipo delle opere viabilistiche, scala 1:50 Planimetria posizionamento delle barriere di sicurezza stradale, scala 1:1000 Planimetria degli arredi e delle pavimentazioni, scala 1:1000 Planimetria del progetto illuminotecnico, scala 1:1000 Planimetria degli impianti tecnologici, scala 1:1000 Schema dell’accessibilità per i portatori di handicap Viste prospettiche di assieme e dettaglio Calcoli preliminari strutturali con una relazione di calcolo Calcolo preliminare degli impianti Impostazioni strutturali Carpenterie scala 1:50 Disciplinare prescrittivo e prestazionale degli elementi tecnici Eventuale piano particellare di esproprio e planimetria delle aree da occupare (scala 1:500) Computo dei movimenti di terra Computo metrico estimativo Quadro economico con indicazione dei costi della sicurezza Studio della viabilità di accesso al cantiere, con eventuali soluzioni provvisorie e conseguente minimizzazione delle interferenze con il traffico locale, gli operatori edilizi e l’ambiente 5 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Progetto definitivo (art. 24:32, D.P.R. 207/2010)
  • 8. (art. 33:43, D.P.R. 207/2010) Il progetto esecutivo costituisce la ingegnerizzazione di tutte le lavorazioni e, pertanto, definisce compiutamente ed in ogni particolare architettonico, strutturale ed impiantistico l’intervento da realizzare. Restano esclusi soltanto i piani operativi di cantiere, i piani di approvvigionamenti, nonché i calcoli e i grafici relativi alle opere provvisionali. Il progetto è redatto nel pieno rispetto del progetto definitivo nonché delle prescrizioni dettate in sede di rilascio della concessione edilizia o di accertamento di conformità urbanistica, o di conferenza di servizi o di pronuncia di compatibilità ambientale ovvero il provvedimento di esclusione delle procedure, ove previsti. Gli elaborati relativi al progetto esecutivo saranno redatti conformemente con quanto prescritto dal D.P.R. 207/2010. Gli studi e gli elaborati che verranno prodotti saranno i seguenti: - Relazione generale Relazione tecnico specialistiche Relazione tecnico-illustrativa Inquadramento territoriale scala 1:10000 Planimetria generale di progetto, scala 1:1000 Planimetrie di dettaglio, scala 1:200 Planimetria delle opere viabilistiche, scala 1:1000 Sezioni tipo delle opere viabilistiche, scala 1:50 Profili longitudinali scala 1:1000/1:100 Sezioni trasversali scala 1:100 Dettagli costruttivi delle opere viabilistiche, opere d’arte e particolari costruttivi scala 1:20 Planimetria degli arredi e delle pavimentazioni, scala 1:1000 Dettagli costruttivi degli arredi e delle pavimentazioni, scala 1:20 Planimetria del progetto illuminotecnico, scala 1:1000 Dettagli costruttivi dei corpi illuminanti, scala 1:20 Planimetria degli impianti tecnologici, scala 1:1000 Calcoli esecutivi degli impianti Calcoli esecutivi strutturali con relazione di calcolo 6 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Progetto esecutivo
  • 9. - Tracciamento Impostazione strutturale, scala 1:50 Carpenterie scala 1:50 Orditure scala 1:50 Dettagli strutturali, scala 1:10 Piano di manutenzione dell’opera e delle sue parti Piano di sicurezza e di coordinamento in fase di progetto con crono programma fasi di sicurezza e computo sicurezza Computo metrico estimativo Computo dei movimenti di terra Quadro economico Crono programma dei lavori Elenco dei prezzi unitari Analisi dei prezzi Quadro di incidenza percentuale della quantità di manodopera per le diverse categorie in cui scomporre l’opera Schema di contratto Capitolato speciale d’appalto, comprensivo delle categorie specialistiche per l’esecuzione dei lavori con specifico riferimento alla componentistica prefabbricata 7 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza -
  • 10.  Lavori a corpo: stipulabili per ogni tipo di lavoro, appaltabili con ribasso unico sull’importo dei lavori a base d’asta oppure mediante offerta a prezzi unitari  Lavori a misura: sono ammessi solo per opere di manutenzione e restauro  Lavori a corpo e a misura: stipulabili per ogni tipo di lavoro. La parte a misura si usa quando si hanno particolari categorie di lavoro difficilmente quantificabili in esecutivo. Sono appaltabili mediante offerta a prezzi unitari Il codice dei contratti predilige gli appalti a corpo; spesso si fanno a corpo e a misura, prevedendo a misura le opere interrate (difficili da stimare e computare) ed a corpo tutte le opere fuori terra. 8 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ● Tipologie di appalto: a corpo, a misura, a misura e a corpo.
  • 11. il corrispettivo consiste in una somma determinata, fissa ed invariabile, riferita all’opera nel suo complesso. Si creano varie categorie di lavoro omogenee (es. fondazioni, murature, carpenteria metallica, ecc.) le si quantifica in maniera definitiva, le si prezza ed i corpi che ne derivano sono invariabili, anche nella quantità (l’appaltatore si accolla il rischio delle quantità). I corpi d’opera devono essere ben individuati sia nel computo che nei disegni, I corpi d’opera caratterizzano l’appalto, il contratto e la sua successiva contabilità. A misura: il corrispettivo corrisponde all’individuazione del prezzo per ogni unità di misura di lavorazione o di opera finita, quindi l’importo dei lavori è variabile ed il rischio delle diverse quantità resta a carico del committente. Bando di gara di appalto: deve indicare l’importo complessivo dei lavori e la relativa categoria prevalente del tipo di lavorazione ( quella di importo maggiore), oltre a tutte quelle che superano il 10% dell’importo a base d’asta, tutte con i relativi importi. Questo perché esistono le qualificazioni per le Imprese solo per determinati lavori ed esiste una limitata possibilità di subappaltare (max. 30%). In più esistono categorie speciali (impiantistica, strutture prefabbricate, strutture speciali) che sono specificate nel bando e che non possono essere subappaltabili, quindi l’impresa deve possederne le qualifiche o costituire un’ATI (Associazione Temporanea d’Imprese) con ditte qualificate, per poter partecipare all’appalto. ● Offerte: Offerta con ribasso unico: il ribasso percentuale è ritenuto valido ed applicabile a tutte le Lavorazioni o ai Corpi d’Opera che concorrono a definire l’opera nel suo complesso. Offerta a prezzi unitari: si indica un ribasso per ogni singola lavorazione o categoria di lavorazione. L’appalto è sempre affidato al ribasso globale maggiore, ma l’avere i prezzi unitari è utile nel caso si debba variare un corpo d’opera durante l’esecuzione dei lavori, perché si avrebbero i prezzi per creare il nuovo corpo. Attenzione che il codice dei contratti limita al 5% la possibilità di varianti. 9 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza A corpo:
  • 12. Direttore Tecnico I QUADRO INGEGNERIA – GENOVA DISEGNI ESECUTIVI: devono indicare con precisione la geometria della struttura, tutti gli spessori delle lamiere, profili, tubi, tutte le dimensioni delle saldature, i bulloni in numero, diametro e posizione. Devono essere precisati i materiali, le coppie di serraggio dei bulloni, e quant’altro serva per individuare con precisione la struttura. I disegni di carpenteria metallica devono essere quotati con precisione, tutto in millimetri. Si nota che la tolleranza di produzione qui è il millimetro, non il centimetro che si usa per il cemento armato! DISEGNI COSTRUTTIVI (di officina): sono derivati dai disegni esecutivi. Si ridisegna la struttura indicando ogni elemento costituente con la sua numerazione (marcatura). Poi si disegna singolarmente ogni marca (elemento), con tutta la geometria, i fori, gli spessori, gli smussi, le saldature e si indica il numero di pezzi da produrre. I disegni d’officina sono in numero maggiore dell’esecutivo, sono realizzati dal carpentiere metallico sulla scorta dell’esecutivo del progettista. Ogni costruttore ha il suo standard e le proprie convenzioni. DISTINTA DEI MATERIALI: elenca tutte le posizioni dei pezzi costituenti la struttura e, per ogni pezzo, il fabbisogno unitario, la qualità e le dimensioni del materiale grezzo. Serve per l’approvvigionamento dei materiali. DISTINTE DI LAVORAZIONE: fatta dai tecnici, elenca tutte le posizioni da costruire, riportando per ognuna tutte le lavorazioni previste nella costruzione: preparazioni saldature pieghe, centinature, e altro eventuale montaggio di prova tipo di protezione Servono per guidare la successione delle operazioni d’officina ed organizzare e valutare il carico di lavoro dei vari reparti. 1 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz PROGETTAZIONE STRUTTURE METALLICHE Ing. Luca ROMANO, libero professionista - Albenga
  • 13. Secondo le NTC 2008, cap.11, si può usare solo materiale qualificato e con controlli obbligatori in stabilimento e cantiere. Per questo è importante specificare nel progetto e nel “Capitolato speciale d’appalto”, che il materiale sia rispondente alle norme UNI EN 10025. Quindi il carpentiere metallico deve fornire alla Direzione Lavori (D.L.) la dichiarazione di qualifica del prodotto rilasciata dal produttore. Questo fatto è molto importante, perché ci si può trovare nell’imbarazzo di fronte al collaudatore statico della struttura, che potrebbe non accettare il materiale! N.B. non si può più qualificare il materiale come una volta, con 3 provini ogni 20 tonnellate!! Il materiale base consiste in: acciaio: S235 (ex Fe360) S275 (ex Fe430) S355 (ex Fe510) Resilienza: JR: resilienza minima 27 J a +20°C J0 resilienza minima 27 J a 0°C J2 resilienza minima 27 J a -20°C Esempio: S355 J0 W (acciaio ex Fe510, resiliente a 0°C, con caratteristiche CORTEN resistente alla corrosione atmosferica) 2 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz MATERIALE BASE:
  • 14.   lamiere di vario spessore profili aperti (IPE, HE, HLS, angolari, “U”, “T”, ecc., (meno facile in corten, lotto minimo 30 ton per profilo) profili cavi (tubi tondi, quadrati, rettangolari) ricavati per estrusione (senza saldatura: hanno forti tolleranze, possono creare dei problemi; si trovano solo in S 235 e S 355) o per calandratura di lamiere poi saldate longitudinalmente (sono migliori, possono essere realizzati anche con lamiere in corten). Sul mercato si trovano tubi di ogni specie, per ogni uso, di ogni materiale (specifiche API, DIN o altre), generalmente usati per metanodotti ecc., quindi occorre avere i documenti del prodotto e farlo, eventualmente, analizzare chimicamente, comunque deve essere materiale certificato. N.B. in pratica è difficile trovare tubi certificati, per cui occorre sensibilizzare il carpentiere sulla problematica e dirgli fin dall’inizio che non accettate materiale che non sia a norma. In questo modo è costretto a procurarselo pagandolo il dovuto o facendoselo produrre per calandratura. In ogni caso bisogna tener in conto dei tempi d’approvvigionamento del materiale che possono arrivare ai 5:6 mesi, contro i normali 1:2 mesi.  Tondi, quadri, esagoni e piatti: esistono fino ad un diametro o lato di 200mm. In particolare in tondi pieni possono essere tipo bulloni, per cui se ne può indicare la classe ed il diametro (esempio M30 cl.10.9). I piatti sono forniti in larghezze sino a 300mm e spessori fino a 50mm 3 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz 
  • 15.  preparazione: taglio, raddrizzatura, marcatura, tracciatura, punzonatura, alesatura, foratura, piegatura, mortasatura, preparazione dei lembi  saldatura: imbastitura, saldatura, raddrizzatura  lavorazione: intestatura, tracciatura, foratura, alesatura, assemblaggio, chiodatura  finitura: raddrizzatura, squadratura  montaggio: collegamento di elementi strutturali, di nodi, di strutture complete  protezione: sfiammatura, sabbiatura, decapaggio chimico, verniciatura, metallizzazione, zincatura Tracciatura: consiste nel riprodurre sul materiale le linee di taglio, i fori e tutte le lavorazioni del caso. Le macchine a controllo numerico stanno soppiantando questa operazione. Si usano maschere in cartone o lamierino quando si debbano tracciare numerosi pezzi uguali e le si usa anche per eseguire con precisione i fori dei giunti bullonati. 4 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz LAVORAZIONI SULLA CARPENTERIA METALLICA:
  • 16. 5 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz Marcatura: si stampiglia la “marca” su ogni singolo pezzo, per permetterne l’identificazione in ogni fase di costruzione. E’ eseguita col bulino o col punzone, oppure con presse oleodinamiche. Raddrizzatura: è compito delle ferriere, che devono dare barre e profili in tolleranza dimensionale. Spianamento: serve per eliminare ingobbamenti e bugnature nelle lamiere. E’ un’operazione eseguita a freddo, con presse o con spianatrici a rulli.
  • 17. 6 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz Centinatura dei profilati e calandratura di lamiere: sono eseguite a freddo con macchine curvatrici a rulli. Provocano il progressivo snervamento dei lembi del profilo. Si controlla la centinatura con una dima. Per calandratura si possono ottenere tubi da lamiere, poi saldate longitudinalmente. Si può eseguire anche la calandratura conica.
  • 18. si ottengono con l’ausilio di stampi . Spesso un intaglio può favorire la piega e viene successivamente saldato. Altre volte servono irrigidimenti provvisori per non deformare il profilo trasversale. I laminati vengono piegati pressando la lamiera fra un coltello ed i bordi di un controstampo. Se la pressatura viene spinta a fondo nel vertice della piega si ha lo stampaggio. Entro i raggi minimi della tabella successiva si può piegare a freddo, se no a caldo. Attenzione alle cricche sulla convessità della piega (controllo visivo, liquidi penetranti, magnaflux o ultrasuoni). Stampatura: è eseguita su lamiere, con stampo e controstampo, a caldo alla temperatura di forgiatura (1000 °C). 7 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz Pieghe localizzate nei profilati e nelle lamiere piani:
  • 19. Taglio alla sega: si esegue con un disco munito di denti che lavorano per asportazione di truciolo. L’utensile ruota e avanza. E’ un’operazione più lenta della cesoia ma non ha limitazione di spessore; consente tagli obliqui di preparazione della lamiera. Taglio alla sega a frizione (troncatrice): un disco troncatore ruota velocemente e viene premuto contro un profilo. Non ha bisogno di riscontri o particolari serraggi. E’ un metodo di taglio molto veloce. 8 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz TAGLIO ALLE MACCHINE:taglio alla cesoia, alla segatrice a freddo, alla sega a frizione. Taglio a cesoia: di lamiere e profili. La lamiera è tagliata per mezzo di una lama mobile ed una controlama. Gli spessori massimi cesoiabili sono 25mm (Fe360) e 20mm (Fe510 e corten). Nel caso dei profili si devono usare opportuni riscontri della forma del profilo.
  • 20. Taglio all’arco-plasma: è analogo al precedente, consente maggior velocità ed è applicabile anche all’acciaio inox ed alluminio. I gas utilizzati (idrogeno o azoto o ossigeno) vengono portati a temperature elevatissime (20000°C), allo stato di plasma, e fondono con facilità il metallo. Gli spessori di taglio sono limitati a 130mm (acciaio inox e alluminio) e 50mm (acciai al carbonio). Taglio con l’arco e aria compressa: il procedimento arcair utilizza pinze con elettrodo di carbonio e grafite, alimentate da aria compressa. Innescato l’arco tra elettrodo e metallo, esso fonde e viene allontanato dal getto d’aria. E’ un procedimento che non dà luogo ad alterazioni chimiche e fisiche del materiale ed è usato per tagliare, smussare, incidere, scriccare e forare. 9 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz TAGLIO AL CANNELLO: ossitaglio, taglio all’arco plasma, taglio all’arco e aria compressa (Arcair). Ossitaglio (cannello ossiacetilenico): consente l’esecuzione di tagli anche non rettilinei senza limitazione di spessore. Si basa sulla reazione fra l’acciaio, portato localmente ad alta temperatura (1300°C) da una fiamma di riscaldo, e l’ossigeno. Il getto di ossigeno allontana l’ossido fuso e crea le caratteristiche striature del taglio. L’ossitaglio può essere effettuato sia a mano che a macchina. Col taglio a macchina si possono eseguire le preparazioni dei lembi (cianfrino). Con un dispositivo copiatore (tracciatore) si può eseguire il taglio su sagoma.
  • 21. Viene eseguita in due casi: 1. su elementi da saldare: per assicurare la corretta esecuzione della saldatura (fusione dei lembi ecc.), lo spazio che viene creato si chiama cianfrino ed è destinato ad essere riempito dal metallo d’apporto. La preparazione può essere a “V”, a “X”, a “K”. Vi si riconosce una “spalla” e degli “smussi”. Si esegue con taglio termico, alla pialla o con cesoie speciali. 2. su elementi da non saldare: nel caso serva un accoppiamento di precisione in compressione, per forti carichi trasmessi dalle colonne (operazione che si chiama intestatura ed è eseguita alla pialla o alla fresa) 10 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz LA PREPARAZIONE DEI LEMBI:
  • 22. I procedimenti che si utilizzano sono: Foratura mediante punzone alla pressa Foratura mediante punta elicoidale al trapano Foratura mediante taglio termico Punzonatura: è rapidissima ma incontra limitazioni crescenti con lo spessore. La normativa la limita allo spessore di 20mm per l’Fe360 e di 16mm per l’Fe510. Altera la struttura cristallina del bordo foro, sovente con piccole cricche radiali, quindi può richiedere l’alesatura nel caso di giunto a taglio, no se giunto ad attrito (obbligatoria per le giunzioni sottoposte a sollecitazioni dinamiche o a fatica, tipo per le ferrovie). L’alesatura deve allargare il foro di 3mm di diametro. La punzonatura si esegue con presse meccaniche o oleodinamiche. Si esegue con un punzone che agisce contro il pezzo da forare, col contrasto di una matrice. Nel caso il foro non sia circolare, l’operazione si chiama tranciatura. 11 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz LA FORATURA
  • 23. Una volta si eseguivano i fori sulla tracciatura, ora si usano maschere in lamierino o macchine a controllo numerico. Si possono eseguire fori multipli: Taglio termico: non è consentito per eseguire i fori dei giunti bullonati, serve per fori ed intagli di maggiori dimensioni. Altera la struttura cristallina del bordo foro. 12 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz Trapanatura: consente l’esecuzione di fori soltanto circolari, è un’operazione più lenta ma non ha limitazioni di spessore da forare. Si esegue con trapani a colonna verticale, radiale, trapani portatili. L’utensile che esegue il foro è la punta elicoidale, alla quale si impartisce un moto di rotazione e di avanzamento. La punta deve essere raffreddata con una buona lubrificazione.
  • 24. Consiste nell’accoppiamento di pezzi, può essere un’imbastitura o un vero e proprio montaggio di controllo intermedio o finale. Imbastitura: precede la saldatura per l’unione di vari pezzi, consiste in punti o tratti di saldatura che tengano in posizione gli elementi che devono essere saldati. Montaggi: sono montaggi di prova che si eseguono per controllare la precisione delle strutture e la loro geometria. Sono utilissimi per strutture inusuali; in questi casi è bene che il progettista indichi nel progetto l’intero pre-montaggio della struttura (montaggio in bianco). Nel caso di produzione di svariati pezzi modulari, il montaggio del primo consente migliorie nella geometria dei successivi e nella standardizzazione. 13 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz ASSEMBLAGGI
  • 25. Consiste nell’unioni di due pezzi senza soluzione di continuità. I procedimenti di saldatura sono numerosi, i principali sono: Saldatura a pressione: eseguita con la pistola, è usata soprattutto per i prigionieri (pioli Nelson). E’ realizzata facendo scoccare un arco elettrico tra la punta del prigioniero e la superficie dell’elemento metallico. Saldatura per fusione: a combustione di gas (con la fiamma ossiacetilenica) all’arco elettrico: con elettrodi rivestiti (in officina e cantiere) arco sommerso (in officina, con filo in bobine) con filo elettrodo in gas protettivo (MIG/MAG) a elettrodo in fusibile con protezione di gas inerte (TIG) Gli ultimi due metodi sono costosi ma hanno una stabilità elevata dell’arco elettrico, quindi danno un’ottima saldatura; si usano in casi speciali, specie con acciai inossidabili o al nichel-cromo. 14 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz SALDATURA
  • 26. Nel foglio che segue si riportano i parametri principali da utilizzare per la saldatura all’arco elettrico. 15 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz E’ importante la preparazione dei lembi da saldare, se ne ha un esempio nella tabella che segue (si notano le “spalle” e gli smussi necessari in funzione degli spessori della lamiera):
  • 27. 16 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz ing. Luca Romano - 2013
  • 28. Nel caso di saldatura continua di piastre ortotrope, si usa un piatto di sostegno. Tale piatto può essere metallico (dà problemi in fase di controllo con ultrasuoni della saldatura, perché riflette le onde e non si comprende la bontà del cordone) o meglio ceramico (il più usato e tecnologico). In questo modo si esegue la saldatura interamente dall’alto, i due lembi sono preparati a “V” e tenuti a distanza di 6:8 mm. Nel seguito si riportano i particolari salienti di una piastra ortotropa: 17 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz Piastre ortotrope
  • 29. Si devono imporre i controlli sulle saldature che si sono previste in progetto, in funzione del tipo di saldatura e dell’importanza del giunto. Il progettista impone il tipo e la percentuale dei controlli per ogni giunto ed inserisce la specifica nel capitolato speciale d’appalto. E’ bene imporre anche un organismo autonomo di controllo, generalmente l’I.I.S. (Istituto Italiano della Saldatura di Genova), l’organo più importante in Europa per le saldature, certificazioni, sperimentazioni, ecc. Ogni carpentiere ha dei controllori patentati, ma lavorano e sono pagati dallo stesso, quindi il controllo non è svincolato dall’esecutore. Generalmente prescrivendo l’I.I.S. il controllore interno esegue le normali specifiche di qualità ed il controllore dell’I.I.S. verifica il processo ed esegue controlli random o supplementari richiesti dal progettista. I controlli eseguibili sono: visivo coi liquidi penetranti magnetico (magnaflux), generalmente prescritto per i cordoni d’angolo radiografico (raro per le nostre strutture) con gli ultrasuoni (da prescrivere per tutti i giunti a completa penetrazione) Generalmente si impone un controllo visivo su tutti i cordoni d’angolo, più una percentuale con magnaflux che può andare dal 30% al 100%, per quelli che si ritengono più importanti per la sicurezza strutturale. Per i giunti a completa penetrazione si impone il controllo ultrasonoro (US) per la totalità del giunto. I difetti fisici principali sono: mancata penetrazione (il cordone non ha fuso tutta la sezione) incollatura (solo aderenza, mancata fusione) inclusioni (presenza di scoria nel cordone) soffiature (inclusioni di gas nel cordone) cricche (fessure nel cordone) 18 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz Controlli sulle saldature: Si devono verificare: -la saldabilità dell’acciaio e l’idoneità dell’elettrodo -le certificazioni dei saldatori in funzione della saldatura eseguenda (esistono vari patentini) Si devono controllare: -le saldature eseguite, che non presenti difetti fisici
  • 30. ing. Luca Romano - 2013 19 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz Nel foglio che segue si riportano i difetti principali e le relative cause ed un esempio di controlli richiesti.
  • 31. Per quanto concerne il progetto della saldatura, é fatto obbligo all'Impresa di avvalersi, a sua cura e spese, della consulenza dell'Istituto Italiano della Saldatura, che dovrà redigere apposita relazione da allegare al progetto. In sede di approvazione dei progetti, la D.L. stabilirà in particolare i tipi e la estensione dei controlli sulle saldature in conformità a quanto stabilito dal D.M. 14/1/2008, e tenuto conto di quanto prescritto al riguardo dall'Istituto Italiano della Saldatura nella sua relazione. Per tutte le saldature facenti parte dell’antenna e dell’impalcato si raccomanda un controllo visivo e dimensionale. Nel seguito si specifica il tipo di controllo da effettuare per ogni parte strutturale e la percentuale di controlli da effettuare sulle stesse. Dove si è indicato “saldatura a piena penetrazione” è necessario eseguire controlli ad ultrasuoni sul 100% delle saldature. Andrà comunque effettuato un controllo minimo su: 1. –Antenna: a. Lamiere principali: controlli con ultrasuoni sulle saldature di tutti i giunti; b. Controllo con ultrasuoni sulle saldature della lamiera del tubo, nel punto di attacco dei pendini, per verificare che non presentino sfogliature c. magnaflux sul 30% delle saldature a cordone d’angolo 2. Attacco tirante: controlli con magnaflux sul 100% delle saldature degli attacchi sia superiori che inferiori 3. Tubo-anima: magnaflux sul 50% delle saldature; 4. Briglia inferiore: magnaflux sul 30% delle saldature; 5. Impalcato: controllo con ultrasuoni sul 100% delle saldature a piena penetrazione sulla piastra ortotropa; 6. Saldature di composizione della piastra ortotropa in cordoni d’angolo: magnaflux sul 30% delle saldature 7. Saldature di composizione del traverso di testa: magnaflux sul 50% delle saldature. N.B. tutte le saldature eseguite in piena penetrazione per dare continuità a lamiere strutturali, per eseguire qualsivoglia elemento, andranno controllate con ultrasuoni al 100% 20 ing. Luca Romano - 2013 ostruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienz Esempio di prescrizione di capitolato: CONTROLLI SULLE SALDATURE
  • 32. Direttore Tecnico I QUADRO INGEGNERIA – GENOVA Concezione: Fondazioni: -dirette - profonde -avere sempre sondaggi, prove laboratorio, SPT, livello falda, ecc. Dimensioni della struttura, quindi: -Come costruirla – montarla -Fabbricabilità in cantiere ed in officina in funzione del cantiere che si può installare Divisione della struttura in conci: -concezione del concio e sua fabbricabilità in funzione del materiale di base -dimensioni trasportabili -tipi di giunto per collegarli -collegamento alle sottostrutture realizzate in cantiere -pesi dei conci per il relativo montaggio e tipo di montaggio (funzione delle autogrù o mezzi che si possono usare) Protezione della struttura 1 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza IMPOSTAZIONE PROGETTO Ing. Luca ROMANO, libero professionista - Albenga
  • 33. La dimensione dei conci è dettata dalla trasportabilità e dai mezzi di montaggio in cantiere. Trasporto: generalmente su gomma: peso legale (codice strada): 44 ton lunghezza: fino a 25 metri trasporto ordinario oltre 25 metri trasporto con scorta L max 42 metri Larghezza: ordinaria fino a 2.5 metri oltre i 3 metri: scorta Altezza: ordinaria fino a 2.5 metri fino a 4 metri con super ribassato e studio percorso esempio motrice con rimorchio a ralle: H < 3.5 metri L < 25 metri 2 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza DIMENSIONE CONCI E TRASPORTO
  • 34. 1. VARO DAL BASSO SU PILE PROVVISORIE 2. VARO SU PONTE/PONTEGGIO DI SERVIZIO 3. MONTAGGIO “A RIVA” E VARO CON AUTOGRU 4. VARO LONGITUDIANEL SU TRAVE DI LANCIO 5. VARO LONGITUDINALE CON AVANBECCO 6. MONTAGGIO A SBALZO (CON DERRICK o CASSEFORME A SBALZO) ZONA CANTIERE: stoccaggio montaggio movimentazione e sede autogru opere provvisionali per stabilizzatori (magrone + piastre; platea; gabbioni; …) AUTOGRU Macchina da 200 ton: costo 3000 euro/giorno Portata: 30 ton sbracciate” a 20 m. Macchina da 300 ton: costo 4000 euro/giorno Portata: 32 ton sbracciate” a 30 m. Portata: 22 ton sbracciate” a 40 m. Macchina da 400 ton: costo 30.000 euro Tempi: 2 giorni per armarla, 1 giorno per smontarla Accessori: 2 bilici + 3 camions Stabilizzatori: piastre nervate 2x3.5m Portata: 76 ton sbracciate” a 23 m. MARTINETTI IDRAULICI Portata (ton) 50 100 200 260 400 520 corsa (mm) 160 160 200 204 223 237 diametro (mm) 125 175 245 275 350 400 peso (kg) 15 26 57 74 134 189 3 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza MONTAGGIO
  • 35. 4 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ing. Luca Romano - 2013
  • 36. 5 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ing. Luca Romano - 2013
  • 37. 6 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ing. Luca Romano - 2013
  • 38. 7 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ing. Luca Romano - 2013
  • 39. 8 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ing. Luca Romano - 2013
  • 40. Strutture metalliche, tendenzialmente: giunti saldati in officina Giunti bullonati in cantiere bullonati: travi principali e di spina: di forza, con coprigiunti, con bulloni ad attrito e m=0.3 traversi e controventi: spesso con bulloni a taglio, perché “portano” di più e dissipano energia giunto flangiato: sempre ad attrito bulloni più usati: M16, M20, M24, M27 preparazione lembi in officina: sabbiatura + primer (intermedio e finitura in cantiere) (se arrivano verniciati: pb. Schiacciamento vernice ed occorre un riserraggio dopo 12 mesi, con controllo coppia) saldati: problematici in cantiere: vento, umidità, controlli, tempi lunghi -piena penetrazione: per travate principali e controllate US -cordoni d’angolo: -per strutture: cordone minimo 4x4 -per ponti: cordone minimo 6x6 -dimensioni: cordone 6x6: fino a lamiere sp. 19 mm e maggiori sp. 9 mm cordone 8x8: per lamiere sp. >12 mm 9 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza GIUNTI TRA I CONCI
  • 41. Acciaio: normale e auto passivante (corten) Il materiale base presenta ruggine e scaglie di laminazione (calamina): → preparazione preparazione: -meccanica (spazzolatura, raschiatura, molatura) -Sfiammatura -Decapaggio (acido cloridrico) -Sabbiatura (grado Sa2-commerciale; grado Sa21/2 -metallo quasi bianco) protezione: -zincatura (per immersione-a caldo; a spruzzo-metallizzazione a freddo). È una barriera meccanica + chimica poiché lo zinco è + elettronegativo. -pitturazione: primer (fondo): aderente e anticorrosivo intermedio: pigmentato, dà spessore, barriera finitura: isolamento ed estetica Osservazione: Acciaio corten preparato e verniciato: → ottima durabilità Superfici interne: problemi di condensa → perfettamente stagne oppure verniciarle ed aerarle oppure deumidificarle. Nel seguito si presentano vari cicli di verniciatura funzione degli ambienti: 10 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROTEZIONE DALLA CORROSIONE
  • 42. 11 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ing. Luca Romano - 2013
  • 43. ing. Luca Romano - 2013 12 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Si riporta il tipo di applicazione ed i cicli consigliati in funzione dell’atmosfera:
  • 44. ing. Luca Romano - 2013 13 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Cicli di manutenzione da seguire per garantire la durata della struttura:
  • 45. Direttore Tecnico I QUADRO INGEGNERIA – GENOVA Predimensionamento: -esperienza, tabelle rapporti luce/altezza -modelli semplici “a mano”, controllo flessione, taglio, torsione, deformabilità → dimensionamento modelli FEM bidimensionali → dimensionamento modelli FEM tridimensionali → dimensionamento analisi dinamica → dimensionamento studio delle sezioni: ottimizzazione della forma / estetica ripetitività degli elementi: modularità ottimizzazione giunti e connessioni (dettaglio) N.B. spesso le fasi sopra descritte si intrecciano e ripetono verifiche di resistenza finali verifiche in esercizio (deformate, vibrazioni, tensioni, …) N.B. relazione di calcolo redatta secondo cap. 10 NTC 2008, con: -relazione di calcolo strutturale -relazione sui materiali -elaborati grafici e particolari -piano di manutenzione -relazione sulle prove sperimentali -relazione geologica, geotecnica e sismica -giudizio motivato di accettabilità dei risultati (confronto con semplici calcoli, verifiche di equilibrio reazioni-carichi, ecc.) 1 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CALCOLO STRUTTURALE Ing. Luca ROMANO, libero professionista - Albenga
  • 46. Solai: c.a. h ~ L / 25 Travetti precompr. h ~ L / 30 pannelli precompr. h ~ L / 35 piastre piene c.a.: h ~ L / 30:36 piastre piene c.a.p: h ~ L / 35:45 travi c.a.: h ~ L / 6:7 se alte h ~ L / 12:14 se medie (larghe come pilastro) h ~ L / 18:21 se in spessore h ~ L / 8:10 se sbalzo travi c.a.p.: h ~ L / 15:20 se solai h ~ L / 25:35 se copertura lunghezza: fino a 25 m senza scorta fino a 30 m con scorta travi a parete piena acciaio: h ~ L / 15:18 se semplice appoggio h ~ L / 25 ponte a travata acc.-cls.: h~L/8 se semplice appoggio h ~ L / 10 travi reticolare acciaio: se continua se continua Hsteel ~ L / 18 se semplice appoggio Hsteel ~ L / 25:28 se continua ponte a cassone acc.-cls.: Hsteel ~ L / 35 travi legno lamellare: H ~ L / 15 con: H/B ≤ 10 per stabilità laterale B = 10:12:14:16:18:20:22:24 cm H = multiplo lamelle (3 cm) H ≤ 240 cm 2 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PREDIMENSIONAMENTO
  • 47. Pesi propri: da predimensionamento Sovraccarichi permanenti: studio progetto, pacchetti, ecc. Sovraccarichi accidentali: NTC 2008 DIMENSIONAMENTO Calcoli semplici a mano: Santarella Massonet-Bares Manuali ingegnere vari → dimensionamento MODELLO DI CALCOLO Elementi finiti con modelli bidimensionali → correzione dimensionamento Elementi finiti con modelli tridimensionali → ulteriore correzione dimensionamento Elementi finiti analisi dinamica: controllo modi di vibrare, quindi bontà del modello, vincoli, connessioni, deformabilità, frequenze → ulteriore correzione dimensionamento N.B. spesso le fasi sopra descritte si ripetono VERIFICHE ottimizzazione elementi, giunti e connessioni (dettaglio) verifiche di resistenza finali verifiche in esercizio (deformate, vibrazioni, tensioni, …) 3 ing. Luca Romano - 2013 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CARICHI
  • 48. Ing. Luca ROMANO, libero professionista - Albenga Direttore Tecnico I QUADRO INGEGNERIA – GENOVA NTC 2008: COSTRUZIONI IN ACCIAIO - PONTI 2.4 VITA NOMINALE, CLASSI D’USO E PERIODO DI RIFERIMENTO: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROGETTO STRUTTURE METALLICHE - PONTI
  • 49. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza
  • 50. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 4.2.2 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA:
  • 51. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 3.2.1 STATI LIMITE IN ZONA SISMICA:
  • 52. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Nella tabella che segue si riportano le verifiche di sicurezza richieste in funzione della classe d’uso:
  • 53. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 2.6 COMBINAZIONI DI CARICO:
  • 54. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza
  • 55. Nelle strutture in acciaio è essenziale definire con precisione l’influenza dei fenomeni di instabilità locale sulla resistenza e sulla capacità deformativa delle sezioni di ciascuna membratura. Le NTC 2008 propongono un metodo di classificazione delle sezioni trasversali degli elementi strutturali basato sulla capacità rotazionale degli stessi. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ANALISI STRUTTURALI
  • 56. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza
  • 57. resistente di una membratura con uno dei seguenti metodi: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza In base alla classificazione della sezione trasversale si determina la capacità
  • 58. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza RESISTENZA DEI MATERIALI:
  • 59. PONTE STRADALE TIPO: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza struttura mista acciaio-calcestruzzo
  • 60. GEOMETRIA SEZIONE TRASVERSALE: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PREDIMENSIONAMENTO PONTI STRUTTURA MISTA A due travi:
  • 61. Come in tutte le strutture miste si distinguono tre fasi: Fase 1: solo la parte metallica resistente, col peso proprio dell'acciaio e della soletta agenti su di essa Fase 2: soletta, collaborante: carichi permanenti, le azioni del ritiro e la viscosità Fase 3: soletta, collaborante; carichi accidentali AZIONI PERMANENTI: Fase 1 Peso proprio (G1): In questa fase si considerano agenti il peso proprio della struttura metallica, delle lastre prefabbricate e del getto della soletta che è ancora inerte e che quindi non viene tenuto in conto nella valutazione delle caratteristiche statistiche delle travi. Nota: elementi di collegamento, bulloneria e piastrame incidono tra il 10% ed il 15% del peso totale di travi principali e traversi. Fase 2 Permanenti portati (G2): In questa fase si considerano agenti il peso del getto di completamento dei cordoli, la pavimentazione, i parapetti ed i guard-rail più eventuali carichi derivanti dalla presenza di particolari finiture o impianti. In questa fase la soletta è interamente reagente. - Peso pavimentazione: 3 kN/m2 - Peso cordoli: 2.0 kN/m - Peso sicurvia: 1.5 kN/m - Peso impianti portati: 1.0 kN/m Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza FASI
  • 62. Fase 2 Viscosità ( 2): Le NTC 2008 prevedono l’utilizzo del modulo elastico secante del calcestruzzo, calcolabile in funzione del valor medio della resistenza cilindrica (§ 11.2.10.3). Sono inoltre differenti i valori riportati nella tabella per la determinazione del coefficiente di viscosità (§ 11.2.10.7) e del modulo elastico dell’acciaio (§ 11.3.4.1). Si adottano quindi i seguenti valori: Rispetto alle norme precedenti cambiano i coefficienti di omogeneizzazione n della struttura. Saranno quindi differenti i risultati del calcolo delle caratteristiche statiche delle sezioni miste acciaio-calcestruzzo (riduzione del contributo del cls omogeneizzato). - Fase 2 Ritiro ( 2): Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza -
  • 63. Il paragrafo 5.1.3.2 delle NTC 2008 prescrive che la valutazione degli effetti di cedimenti vincolari debba essere effettuata sulla base delle indagini e delle valutazioni geotecniche, quando queste risultino significative per le strutture. E’ prassi progettuale, per gli impalcati da ponte, considerare un cedimento convenzionale dato dalla seguente formula: i-esima Pila : i= (li-1 + li)/2 * 1/5000 i-esima Spalla : i = li ·* 1/10000 Nel caso del ponte visto prima si avrebbe: In genere si considerano due condizioni di carico che prevedono il cedimento alternato delle pile non adiacenti, in modo da massimizzare le azioni dovute ai cedimenti vincolari. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Fase 2 Cedimenti Vincolari ( 4):
  • 64. Fase 3 Azioni variabili da traffico (q1) paragrafo 5.1.3.3 del D.M. 14.01.2008: Fase 3 Incremento dinamico dei carichi mobili (q2): il D.M. 14/01/2008, in accordo con quanto previsto dagli eurocodici, considera il coefficiente dinamico già compreso nel valore dei carichi mobili. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza AZIONI VARIABILI DA TRAFFICO:
  • 65. La ripartizione longitudinale che massimizza il momento flettente nella i-esima campata viene ricavata spostando il carico Q1a o Q1k all’interno della campata stessa: Ripartizione trasversale dei carichi: massimo momento flettente e tagliante massimo momento torcente Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Ripartizione longitudinale dei carichi:
  • 66. Considerando la risultante dei carichi mobili P e la sua eccentricità, l’impalcato, per effetto dei carichi, compie una rotazione rigida con una ripartizione lineare dei carichi mobili stessi fra le diverse travi principali: Il metodo prevede l’ipotesi di traverso infinitamente rigido e rigidezza torsionale delle travi trascurabile. È valido per ponti stretti e traversi relativamente corti e rigidi, altrimenti si usa il metodo di Massonet o modellazioni complete FEM. Il procedimento di risoluzione consiste nel calcolo di un coefficiente di ripartizione del carico secondo la seguente relazione (nel caso di travi di pari rigidezza): Se ne ricavano le reazioni vincolari sulle singole travi: Ri = ri • P Reazioni che si inseriscono nel modello di calcolo a graticcio di travi. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Ripartizione trasversali dei carichi (metodo di Courbon)
  • 67. Al paragrafo 5.1.4.3 del D.M.14/01/2008 si indica che le verifiche di fatica per vita illimitata devono essere effettuate applicando un modello di fatica 1 semplificato costituito da un carico mobile pari al 70% dei Qik e al 30% dei qik. La disposizione trasversale e quella longitudinale dei carichi per massimizzare le sollecitazioni a fatica sono analoghe a quelle indicate per massimizzare il momento. Fase 3 Variazione Termica: - Variazione termica uniforme di ±25°C - Gradiente termico lineare tra estradosso ed intradosso (DT=5°C) Fase 3 Azione longitudinale di frenamento o di accelerazione (q3): L’entità della forza longitudinale di frenatura e avviamento si assume agente in direzione dell'asse della strada al livello della superficie stradale, con intensità pari al 60% dei carichi concentrati più il 10% dei carichi distribuiti della singola colonna di carico più pesante. Fase 3 Azione centrifuga (q4): Fase 3 Urto veicoli in svio (q8): Il valore dell’azione derivante dall’urto di un veicolo in svio su sicurvia ed elementi strutturali ad esso collegati ha subito nel D.M.14/01/2008 un significativo incremento: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Carico di fatica:
  • 68. Urto di un veicolo contro le strutture. I piedritti dei ponti ubicati a distanza ≤ 5,0 m dalla sede stradale, dovranno essere protetti contro il pericolo di urti di veicoli stradali, mediante adeguate opere chiaramente destinate alla protezione dei piedritti stessi. In ogni caso, gli impalcati sovrapassanti strade con franco inferiore a 6 m e gli elementi di sostegno verticale dovranno essere progettati in modo da resistere all’azione delle forze statiche indicate al §3.6.3.3.1. Si noti anche il paragrafo 5.1.2.3 “Altezza libera sotto i ponti” delle NTC 2008: Hmin ≥ 5m Hmin ≥ 4m con traffico selezionato Comunque sempre Hmin ≥ 3.2m (Hmin ≥ 2.5 m per i sottopassi pedonali) Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Fase 3 Urto di veicoli sulle strutture (q9):
  • 69. La procedura di calcolo della pressione cinetica è riportata al paragrafo 3.3 “azioni del vento” del D.M. 14.01.2008. Azioni del vento secondo CNR-DT 207/2008: Ad esempio le CNR-DT 207/2008. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Fase 3 Vento (q5):
  • 70. Contenuti progettuali (cap. 10 DM 08): Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza MODELLAZIONE STRUTTURALE
  • 71. N.B. Giudizio motivato di accettabilità dei risultati. Spetta al progettista il compito di sottoporre i risultati delle elaborazioni a controlli che ne comprovino l’attendibilità. Tale valutazione consisterà nel confronto con i risultati di semplici calcoli, anche di larga massima, eseguiti con metodi tradizionali e adottati, ad esempio, in fase di primo proporzionamento della struttura. Inoltre, sulla base di considerazioni riguardanti gli stati tensionali e deformativi determinati, valuterà la consistenza delle scelte operate in sede di schematizzazione e di modellazione della struttura e delle azioni. Nella relazione devono essere elencati e sinteticamente illustrati i controlli svolti, quali verifiche di equilibrio tra reazioni vincolari e carichi applicati, comparazioni tra i risultati delle analisi e quelli di valutazioni semplificate, etc. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ANALISI E VERIFICHE SVOLTE CON L’AUSILIO DI CODICI DI CALCOLO (cap. 10.2 DM 08):
  • 72. Si devono eseguire le analisi su tre diversi modelli, che possiedono inerzie diverse a seconda della fase di carico considerata: Fase 1: solo la parte metallica resistente Fase 2: sezione mista con soletta collaborante, coeff. omog. viscoso Fase 3: sezione mista con soletta collaborante, coeff. omog. istantaneo - Calcolo Larghezza collaborante (4.3.2.3 NTC 2008) - Definizione inerzie elementi impalcato in funzione dei coefficienti di omogeneizzazione nelle diverse fasi di applicazione del carico e delle larghezze collaboranti di soletta in calcestruzzo: (esempio con soletta con Rck 40 MPa) - Analisi globale secondo le NTC 2008, si può usare uno dei seguenti metodi: Nota: Data la classificazione delle sezioni delle travi principali dell’impalcato (tutte in classe 3 e 4), nel caso della progettazione del ponte con l’applicazione delle NTC 2008 si effettua l’analisi globale della struttura per il calcolo delle sollecitazioni secondo il metodo elastico. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CALCOLO DELLE SOLLECITAZIONI
  • 73. Combinazioni dei carichi per i ponti (5.1.3.12 NTC 2008) Ai fini della determinazione dei valori caratteristici delle azioni dovute al traffico, si dovranno considerare, generalmente, le combinazioni riportate in Tab. 5.1.IV: Con i seguenti valori dei coefficienti parziali da assumere agli SLU: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza -
  • 74. Esempio: 0j, 1j e 2j per le diverse categorie di azioni sono riportati nella Tab. carico tandem + folla sui marciapiedi + 0.6 vento 0.75 carico tandem + frenatura Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza I valori dei coefficienti 5.1.VI:
  • 75. Solo agli Stati Limite. Le principali verifiche sono le seguenti: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROCEDURA DI VERIFICA (5.1.4 NTC 2008)
  • 76. siccome dipende dalla classe della sezione, vediamone un esempio di determinazione: - Esempio di classificazione delle sezioni di un ponte: geometria: concio di pila: concio di mezzeria: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CAPACITÀ RESISTENTE DELLE SEZIONI IN ACCIAIO ALLO SLU:
  • 77. concio di pila: calcolo snellezza parti compresse Parte inferiore d’Anima (1730x22mm) Sezione di Classe 4 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Calcolo classe sezione:
  • 78. concio di mezzeria: Sezione di Classe 4 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza calcolo snellezza parti compresse
  • 79. Facendo riferimento ad un acciaio strutturale non legato S 355: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza RESISTENZE DI CALCOLO (4.2.4.1.1 NTC 2008)
  • 80. Si effettua l’analisi sezionale della sezione mista secondo la teoria classica (fase 1 + fase 2 + fase 3), confrontando le tensioni di calcolo col valore di resistenza precedentemente determinato: s < fyd ( 338 MPa) Esempio verifica sezione mista con teoria classica: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza VERIFICHE DI RESISTENZA:
  • 81. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Sezione mista tipo:
  • 82. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza
  • 83. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Nota - Schema del caso di analisi plastica (solo per classi di sezione 1 e 2):
  • 84. Si svolge la verifica di imbozzamento allo stato limite elastico secondo la formulazione proposta dalle istruzioni CNR 10011/97 (normativa di comprovata validità), verificando: Dove 1 e t sono le tensioni agenti sul pannello (da analisi sezionale) I coefficienti di imbozzamento k e kt sono riportati nella tab. seguente: - (oppure si può usare la procedura indicata nella Circolare 2 febbraio 2009 n.617 al punto C4.2.4.1.3.4) Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza VERIFICHE DI STABILITA’ (imbozzamento dell’anima) (4.2.4.1.3.4 NTC 2008):
  • 85. Esempio NTC 2008: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Esempio CNR 10011/97:
  • 86. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Si noti che anche gli irrigidimenti devono essere verificati. Ad esempio:
  • 87. - Si calcolano le variazioni tensionali in varie parti strutturali (dettagli) coi carichi di fatica applicati sul modello ad elementi finiti del ponte - Si determina la classe di riferimento di fatica di ciascun dettaglio e la si penalizza con ulteriore coefficiente di sicurezza: Generalmente si effettua la verifica a vita illimitata (C4.2.4.1.4.6.1): Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza VERIFICHE DI FATICA (4.2.4.1.4 NTC 2008):
  • 88. verificata la seguente espressione: gMf*Ds≤ DsD = 0.737Dsc si ricade nel caso 2 della tabella seguente: scheda di verifica: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Ad esempio per la saldatura longitudinale della trave da ponte composta deve essere
  • 89. si riporta un giunto tipo di una travata da ponte: I bulloni sono M27 classe 10.9 e sono dimensionati ad attrito allo SLE. Viene anche effettuata la verifica di resistenza allo SLU sulla resistenza minore tra quella a taglio sul gambo del bullone e quella a rifollamento della lamiera. Il tutto parte dalla verifica sezionale fatta nella posizione del giunto progettato, verifica dalla quale si determinano: sup inf valore medio della tensione nella piattabanda superiore col quale si dimensiona la parte di giunto superiore valore medio della tensione nella piattabanda inferiore col quale si dimensiona la parte di giunto inferiore anima sup anima inf t medio anima valori coi quali si dimensiona il giunto d’anima Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza GIUNTI:
  • 90. Portata ad attrito del singolo bullone M27 classe 10.9 (secondo NTC 2008): (Valore per singola sezione di scorrimento) Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Esempio Preserraggio bullone M27 classe 10.9 (secondo NTC 2008):
  • 91. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Esempio verifica coprigiunto ala:
  • 92. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Esempio verifica coprigiunto anima:
  • 93. Si riportano alcune considerazioni relative alle verifiche locali sulla soletta effettuate su una soletta tipo (spessore 28 cm) con il seguente schema statico: Larghezza collaborante: B Asse trave Direz. ponte Disposizione carico per sollecitazione massima in Campata (schema di carico 1): B eff B eff = B + L/2 = 120+40+20+28+450/2 = 433 cm ( Momento flettente e Taglio ) Questa larghezza si utilizza per la determinazione della sollecitazione sulla striscia unitaria di campata di impalcato. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza SOLETTA IN C.A.
  • 94. Queste larghezze si utilizzano per la determinazione delle sollecitazioni sulla striscia unitaria di sbalzo di impalcato. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Disposizione carico per sollecitazione massima sullo sbalzo e calcolo larghezza collaborante:
  • 95. campata: Le sollecitazioni dai precedenti schemi sono riportate al metro di larghezza di soletta dividendo per la larghezza collaborante di soletta prima calcolata ( Beff): N.B. in fase 1, il peso proprio della coppella e del getto del calcestruzzo, è preso in carico dal sistema misto coppella + traliccio della coppella: Verifica tralicci traliccio disposto ogni 50 cm. su luce di 340 cm ed alto 16 cm. peso calcestruzzo = 625 kg/mq sollecitazione M = ql²/8 = 625x3.4²/8 = 903 kg m forza normale nel traliccio superiore: N = M / (2h) = 2822 kg As nec.= N / s = 1.58 cmq si sceglie 1 20 = lo / i = lo / ( /4) = 20/(2.0/4) = 40 =1.34 s = 1.34* 2822 / 3.14 = 1204 kg/cmq forza normale nel traliccio inferiore: N/2 As nec.= N/(2 s) = 0.64 cmq si scelgono 2 12 diagonali: Reazione d'appoggio = 625*3.4/2 = 1062 kg/m forza normale nella diagonale: N = R / 2 / (cos 1 cos 2) /2= 1062/2/(cos 15 * cos 45) / 2 = 389 kg lo = 23 cm si sceglie il 8 = lo / ( /4) = 115 =3.14 s = 3.14* 389 / 0.50 = 2441 kg/cmq quindi il traliccio necessario e': 12/20/8 h=16 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Le sollecitazioni che ne seguono sono le seguenti:
  • 96. N.B. nella parte a sbalzo il traliccio deve essere continuo per funzionare a sbalzo. Infatti in fase 1, il peso proprio della coppella e del getto del calcestruzzo, è preso in carico dal sistema misto coppella + traliccio della coppella Esempio coppella tralicciata per soletta ponte Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza sbalzo:
  • 97. Le resistenze di calcolo per la definizione dei domini di rottura sono le seguenti: Le sezioni tipo per le verifiche di resistenza allo stato limite ultimo sono quelle di seguito riportate: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Verifiche di resistenza:
  • 98. Il nuovo DM 2008 (§ 4.1.2.2.4.2) prevede solo le combinazioni di carico quasi permanente e frequente: Con: w1 = 0.2 mm w2 = 0.3 mm w3 = 0.4 mm e con le seguenti combinazioni: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Verifiche di fessurazione:
  • 99. 7.9.2 CRITERI GENERALI DI PROGETTAZIONE La struttura del ponte deve essere concepita e dimensionata in modo tale che sotto l’azione sismica di progetto per lo SLV essa dia luogo alla formazione di un meccanismo dissipativo stabile, nel quale la dissipazione sia limitata alle pile o ad appositi apparecchi dissipativi. Il proporzionamento della struttura deve essere tale da favorire l’impegno plastico del maggior numero possibile di pile. Il comportamento inelastico dissipativo deve essere di tipo flessionale, con esclusione di possibili meccanismi di rottura per taglio. Gli elementi ai quali non viene richiesta capacità dissipativa e devono, quindi, mantenere un comportamento sostanzialmente elastico sono: l’impalcato, gli apparecchi di appoggio, le strutture di fondazione ed il terreno da esse interessato, le spalle se sostengono l’impalcato attraverso appoggi mobili o deformabili. A tal fine si adotta il criterio della “gerarchia delle resistenze” descritto nel seguito per ogni caso specifico. La cinematica della struttura deve essere tale da limitare l’entità degli spostamenti relativi tra le sue diverse parti. L’intrinseca incertezza che caratterizza la valutazione di tali spostamenti rende il loro assorbimento economicamente e tecnicamente impegnativo. In ogni caso, deve essere verificato che gli spostamenti relativi ed assoluti tra le parti siano tali da escludere martellamenti e/o perdite di appoggio. Quindi, siccome il coefficiente di struttura q=1 è imposto per l’impalcato e per le spalle, la prassi è quella di usare q=1 per tutto il modello strutturale. Nel caso le pile ricevano sollecitazioni sismiche eccessive per il loro dimensionamento economico ed estetico, allora si dovranno prevedere dispositivi di isolamento sismico e/o dissipazione (cap. 7.10 NTC 2008). Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PONTI IN ZONA SISMICA (cap. 7.9 DM 08):
  • 100. Ing. Luca ROMANO, libero professionista - Albenga Direttore Tecnico I QUADRO INGEGNERIA – GENOVA PONTE AD ARCO SUL FIUME CENTA - ALBENGA  CONCEZIONE  PREDIMENSIONAMENTO  OTTIMIZZAZIONE  CALCOLO  MONTAGGIO Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PONTI IN STRUTTURA METALLICA - PROGETTO
  • 101. Il nuovo ponte, un arco che inviluppa idealmente i tre archi del vecchio demolito Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Il vecchio ponte, danneggiato dall’alluvione del 1994
  • 102. Danneggiamento del precedente dovuto all'alluvione del novembre '94 Problemi idraulici: massima piena duecentennale, no pile in alveo Problemi di spessore dell'impalcato: rampe di accesso con pendenza inferiore all’8% Ponte di 100 metri in campata unica e con l'impalcato di spessore complessivo inferiore a 180 cm Ponte tradizionale: troppo spesso, allora un ponte strallato od uno ad arco. Tipologia ad arco poiché era meno costosa e più adatta ad una lunghezza di 100 metri. Questa tipologia ha permesso di progettare un unico arco reticolare, molto sottile e slanciato, ed un impalcato di spessore ridotto a 140 cm, sostenuto da un'unica serie di cavi posti al centro delle carreggiate. Velocità d'esecuzione: l'utilizzo dell'acciaio ha permesso la costruzione in officina dei vari conci costituenti il ponte, mentre in cantiere si realizzavano le spalle e l'assemblaggio senza bisogno di centinature provvisorie. In 12 mesi si è progettato, appaltato, realizzato ed inaugurato il nuovo ponte. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza INTRODUZIONE
  • 103. Il ponte misura 98 metri di lunghezza tra gli assi vincolo ed ha un'altezza in chiave di 21 metri. La struttura portante è costituita da un arco che regge un cassone posto al di sotto, il tutto è in acciaio e forma una struttura portante ad arco a spinta eliminata, poiché il cassone inferiore funziona come catena per l'arco; in questo modo le fondazioni e le spalle del ponte risultano notevolmente più semplici ed economiche. L'arco è formato da tre tubi di diametro = 609.6 mm e spessi 40 mm, saldati a formare spezzoni di 12 metri circa e successivamente calandrati. I tre tubi principali sono collegati tra loro da tubi più piccoli ( = 139.7 mm, spessi 12.5 mm), il tutto per formare una struttura reticolare spaziale molto snella. Ogni 5 metri una fune spiroidale chiusa di 65 mm di diametro appende l'impalcato all'arco, per mezzo di un capocorda fisso sull'arco ed uno regolabile all'interno del cassone. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza DESCRIZIONE DEL PONTE
  • 104. I remi hanno il compito di riportare i carichi eccentrici al cassone attraverso un comportamento schematizzabile in uno schema puntone-tirante; essi sono alleggeriti con vari fori per aumentarne la leggerezza ed evidenziarne il funzionamento. Il cassone metallico è l'elemento torsio-rigido della struttura; esso resiste alle sollecitazioni derivanti dalle eccentricità di carico, mentre all'insieme arcoimpalcato sono demandati i compiti di sopportare carichi verticali. Nonostante la sezione chiusa il fondo del cassone è forato ogni 5 metri, tra un traverso e l'altro per tener aerato l'interno del ponte ed impedire fenomeni di condensa che potrebbero pregiudicarne la durabilità. Il piano viabile è costituito da una soletta in cemento armato spessa 25 cm, ordita in direzione dell'asse principale del ponte, cioè nella direzione degli sforzi di trazione derivanti dal comportamento di catena; essa poggia ogni 5 metri sui traversi interni al cassone e sui remi esterni. La larghezza totale dell'impalcato è di 15.4 metri, così utilizzati: due passaggi pedonali alle estremità larghi 125 cm., due piste ciclabili più interne larghe 150 cm., due corsie larghe 350 cm., con due slarghi d'emergenza verso l'interno larghi 95 cm., inoltre tra le due carreggiate vi è una zona di 1 metro posta a protezione dei cavi di sospensione. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza L'impalcato è costituito da un cassone metallico, dotato ogni 5 metri di traversi reticolari interni che portano l'apparecchio di aggancio dei cavi e di remi esterni che hanno la funzione di reggere la soletta in cemento armato.
  • 105. - arco a spinta eliminata nel piano verticale - i carichi eccentrici sono riportati alla torsio-rigidità del cassone chiuso centrale, con funzionamento alla Bredt Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza SCHEMA STATICO
  • 106. remi esterni: servono per portare la soletta ordita longitudinalmente e per riportare i carichi eccentrici al cassone; lavorano secondo uno schema strut and tie traversi: sono calcolati utilizzando uno schema a travatura reticolare piana, servono a trasferire i carichi provenienti dal cassone e dai remi esterni ai cavi di sospensione La soletta è continua sugli appoggi costituiti dai traversi e dai remi, con comportamento a piastra in corrispondenza di appoggi nelle due direzioni e come elemento teso per il funzionamento di catena dell’arco e tirante del remo esterno Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza La struttura resistente nel complesso è mista acciaio-calcestruzzo, poiché la soletta è resa collaborante alla struttura metallica
  • 107. Sopralluogo, studio dell’Amministrazione e comprensione del contesto, richieste indagini geologiche per comprendere i problemi fondazionale che si ripercuotono sulla scelta del tipo di fondazione ma anche del ponte (arco spingente, a spinta eliminata, strillato ad una sola antenna,…) problemi idraulici, calcolo piena duecentennale, simulazione interazione ponte corrente (Hec-Ras) Prime idee (2 o 3) da sottoporre all’Amministrazione Rendering o modello della soluzione scelta Seguono i tre livelli di progettazione: preliminare, definitivo, esecutivo (cantierabile!) Fondazioni: quasi sempre profonde, meglio con pali di medio-grande diametro se c’è l’accesso per la macchina, da dimensionare con almeno un sondaggio per spalla/pila e prove SPT e di laboratorio Decidere spalla fissa e mobile in funzione delle problematiche locali Concezione strutturale: divisione in conci e costruibilità in officina Problemi di dimensioni e mezzi di trasporto (sagoma limite e trasporti eccezionali) Montaggio in cantiere in funzione dell’area a disposizione, dei mezzi che possono accedervi, dello spazio, del posizionamento autogrù, ecc. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CONCEZIONE
  • 108.  Predimensionamento: flessione, torsione, deformabilità  Modelli di calcolo bidimensionali: altro predimensionamento  Modelli FEM tridimensionali: altro dimensionamento  Analisi dinamica: dimensionamento finale  Studio delle sezioni: dell’estetica ottimizzazione della forma e  Ricerca della modularità e ripetitività degli elementi per contenere i costi  Ottimizzazione di giunti e connessioni N.B. spesso le fasi sopra accennate si intrecciano e si ripetono  Verifiche di resistenza finale  Verifiche in esercizio: SLE, deformate, spostamento giunti, appoggi, vibrazioni,…  Verifiche di montaggio Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ESEMPIO DI UN PROGETTO COMPLETO: “PONTE AD ARCO AD ALBENGA”
  • 109. 1. PESI E CARICHI Pesi propri: incidenza acciaio: da libri, opere simili o esperienza acciaio 450 kg/mq * 15 m = 6750 kg/m CLS 0.25*2500*15 m = 9375 kg/m pavimentazione 0.10*2000*15 m = 3000 kg/m sicurvia 2*100 kg/m = 200 kg/m totali arrotondati: 19350 kg/m Accidentali: 2 corsie da 4000 kg/m 8000 kg/m Carichi totali sul modello piano del ponte: circa 27000 kg/m Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PREDIMENSIONAMENTO PONTE ALBENGA
  • 110. Un ponte a cassone deve avere traversi interni per risultare a sezione non deformabile. Da una divisione modulare della luce del ponte si stabilisce un passo ottimale dei traversi pari a 5 metri, corrispondente a quello dei tiranti che li sostengono. Ne risulta una forza di trazione nel tirante pari circa a: N ≈ 27 t/m * 5 m = 135 ton Si scelgono funi spiroidali chiuse che permettono attacchi fissi e di regolazione più piccoli ed adatti ad un ponte di luce media: sadm = 6000 kg/cm2 coefficiente di sicurezza a rottura = 2.4 Es = 1600 t/ cm2 Si sceglie una fune ø65 con carico di rottura di 378 ton che hanno un carico ammissibile di: 378/2.4 = 157 ton Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 2. AZIONI NEI TIRANTI E PREDIMENSIONAMENTO
  • 111. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PREDIMENSIONAMENTO PESO CARPENTERIA METALLICA:
  • 112. PREDIMENSIONAMENTO PESO PONTI STRUTTURA MISTA A due travi: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PREDIMENSIONAMENTO PESO PONTI STRUTTURA MISTA: BITRAVE E CASSONE (luce 50:70 metri, campate di riva ≈ 80% della luce di quelle interne
  • 113. rapporto freccia su luce da opere simili o esperienze: f/L ≈ 1/5 avendo una luce di 100 metri si ottiene una freccia dell’arco di 20 metri. Per semplificare le fondazioni si sceglie una struttura ad arco bowstring, a spinta eliminata, dove l’impalcato funge da catena ed entra in trazione; in questo modo in fondazione si hanno solo carichi verticali. Ne risulta una notevole semplificazione delle spalle e minor carico sui pali, in una zona limo-sabbiosa complicata anche dal rischio di rinvenimento di reperti archeologici (poi trovati). Predimensionando la forza di trazione si ottiene: Z=q L2 / 8 * 1/f = 27 t/m*982 / 8 * 1/20 m = 1620 ton trazione nel cassone As necessaria catena = 1620/1.6 t/ cm2 = 1010 cm2 Forma dell’arco = parabola (funicolare dei carichi uniformemente distribuiti) Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 3. PREDIMENSIONAMENTO ARCO:
  • 114. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PREDIMENSIONAMENTO SEZIONE ARCO:
  • 115. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PREDIMENSIONAMENTO INERZIA ARCO:
  • 116. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 4. PREDIMENSIONAMENTO PIATTABANDE CASSONE:
  • 117. Dai predimensionamento precedenti si sono ricavati i dati geometrici ed inerziali per analizzare un modello piano agli elementi finiti. La geometria dell’arco deriva dal calcolo della parabola impostata sulla luce del ponte e sulla freccia: si introducono le aree e le inerzie prima ricavate, omogeneizzando tutto con m=18 come se analizzassimo a tempo infinito. Analisi di carico sul modello piano: uniformemente distribuito: carico emisimmetrico: A valle dell’analisi piana si rifanno le verifiche resistenziali e si correggono le inerzie dell’arco, dei tiranti e della catena Si controllano anche le deformate e si correggono le rigidezze dell’arco e del cassone per avere frecce dovute al solo carico accidentale inferiori a L/500 Osservazione: si può ripetere il ciclo precedente scindendo nelle fasi 1,2,3 delle strutture miste e sovrapponendo gli effetti. Osservazione: conviene sempre controllare gli effetti del II ordine con la modellazione FEM di non linearità geometrica, verificando che la struttura converga velocemente e sia poco sensibile agli effetti del II ordine. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 5. DIMENSIONAMENTO CON MODELLO PIANO AGLI ELEMENTI FINITI
  • 118. ( La trattazione teorica si trova ben fatta sul “De Miranda, Ponti strallati di grande luce”, dove si indica in θ = 0.02 la rotazione limite ). Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 6. PREDIMENSIONAMENTO PER LA TORSIONE
  • 119. Si possono fare i primi ragionamenti utilizzando varie indicazioni normative. Una era contenuta in una passata edizione delle CNR 10011: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 7. STABILITA’ ARCO
  • 120. Naturalmente dopo queste prime valutazioni, coi moderni programmi FEM si possono agevolmente fare analisi statiche non lineari per geometria, chiedendo al solutore di aggiornare la matrice di rigidezza con la quota parte dovuta al carico assiale, in modo da poter tenere in conto gli effetti del secondo ordine. Tale tipo di analisi deve essere svolta sulla condizione di carico ritenuta più insidiosa, in modo da valutare la sensibilità della struttura a tali effetti. Si devono indicare al solutore vari step di carico ed una norma sulla convergenza sia sugli spostamenti (dell’ordine almeno di 10-4) sia sulle forze residue (dell’ordine almeno di 10-3). ANALISI DI BUCKLING È agevole effettuare anche un’analisi di stabilità globale, di Buckling, con un solutore agli elementi finiti. Si possono determinare i moltiplicatori critici per le principali condizioni di carico (uniformemente distribuito ed emisimmetrico) e le relative configurazioni. È bene che tali moltiplicatori non siano mai inferiori a γF = 5 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ANALISI STATICA NON LINEARE
  • 121. le prime analisi dinamiche sono state svolte con arco costituito da tubi ø508x40 e davano un primo periodo fondamentale (arco fuori dal piano) di 3.3 sec passando a tubi tubi ø508x50 il periodo fondamentale scendeva a 2.5 sec passando a tubi tubi ø558x40 il periodo fondamentale scendeva a 2.1 sec infine passando a tubi ø609.6x40 e controventi a croci di S.andrea si arriva alla soluzione definitiva che ha dato i seguenti risultati: Primi due modi di vibrare Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 8. CORREZIONE DIMENSIONAMENTO CON ANALISI DINAMICHE:
  • 122. modo 1 2 3 4 5 6 frequenza (Hz) 0.871 0.997 1.648 1.856 1.999 2.006 periodo (sec) 1.147 1.003 0.607 0.539 0.500 0.498 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Terzo e quarto modo
  • 123. Effetto statico: Le normative (DM 90) indicavano una pressione di 250 kg/mq da distribuire sulle strutture e su una colonna di automezzi alta 3 metri. Si tratta di un valore elevato, infatti ricordando che Q = Vref 2 / 1.6 corrisponde ad una velocità del vento maggiore di 200 km/h L’effetto statico si mette in conto considerando due diverse condizioni di carico: - vento a ponte scarico su arco e impalcato - vento a ponte carico su arco e impalcato ( carichi mobili + 0.6 * vento, per tutte le 75 combinazioni di carico considerate nell’analisi statica) Effetto dinamico: quando il ponte ha una frequenza principale minore di f0 = 1 Hz perché possono essere sensibili alle oscillazioni causate dal vento. Nel nostro caso solo la prima frequenza è inferiore a tale valore, ma è rappresentata dall’oscillazione dell’arco fuori dal suo piano. Già il modo torsionale ha un valore doppio, per cui garantisce sia la stabilità sia il disaccoppiamento con l’oscillazione verticale Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 9. VENTO
  • 124. - vortex shedding (distacco alternato dei vortici): non causa crolli ma può creare problemi di vibrazioni e di fatica nei giunti; si manifesta a velocità del vento non elevate. È dipendente dallo smorzamento strutturale. - buffeting: effetto dovuto alle fluttuazioni di velocità del vento, dipende dall’intensità di turbolenza del vento, non causa crolli ma può creare problemi di vibrazioni e di fatica negli elementi strutturali. - Torsional instability (divergenza torsionale): può causare crolli. Si deve controllare che la velocità critica del vento associata a questa instabilità sia ben maggiore della velocità di calcolo del vento per il nostro ponte: V < Vcrit - flutter: può causare crolli. Si manifesta quando la frequenza di vibrazione torsionale è vicina a quella verticale del ponte. Si deve controllare che la frequenza torsionale sia almeno il 50% maggiore di quella verticale. - Galloping: sono vibrazioni ortogonali alla direzione del vento che si manifestano su elementi snelli con sezione tozza o su cavi coperti da ghiaccio. È un fenomeno di minor importanza per i ponti, lo può essere per alcuni componenti. oss. Torsional instability e flutter non sono molto dipendenti dallo smorzamento strutturale, quindi sono di difficile controllo. Si controlla con varie normative e testi specialistici di essere distanti dai valori minimi di innesco di tali fenomeni. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza In pratica i ponti possono manifestare:
  • 125. ANALISI STRUTTURALE Finiti i predimensionamenti: modello tridimensionale agli Elementi Finiti: 314 nodi e 702 elementi finiti trave (1876 gradi di libertà). Modellazione tipica dei ponti a cassone: Alla trave centrale sono state assegnate le caratteristiche inerziali del cassone metallico e della soletta, dopo che è stata solidarizzata con l'impalcato; le travi esterne sono servite per inserire le stese di carico e per tener conto dell'eccentricità dello stesso, ma non hanno caratteristiche geometriche ed inerziali proprie. I traversi ed i remi sono stati modellati come infinitamente rigidi e sono posizionati così come nella realtà. L'arco è stato modellato attraverso tutti i tubi che lo compongono, ognuno con le sue caratteristiche geometriche. modello agli Elementi Finiti Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 10.
  • 126. Come in tutte le strutture miste, è svolta per fasi: Fase 1: solo la parte metallica resistente, col peso proprio dell'acciaio e della soletta agenti su di essa; Fase 2: soletta, collaborante: carichi permanenti, le azioni del ritiro e la viscosità; Fase 3: soletta, collaborante; carichi accidentali: 25 diverse stese di carico per massimizzare i momenti flettenti nei vari elementi 25 stese per massimizzare il taglio 25 stese per massimizzare i momenti torcenti. Complicazioni: la fase 1 durante il montaggio ha "memorizzato" stati tensionali di trave continua prima dell'inizio del funzionamento ad arco del ponte; in più, dopo la solidarizzazione del calcestruzzo, è stato operato un abbassamento dell'impalcato sulle pile provvisorie, in modo da precomprimere la soletta e limitarne la fessurazione in esercizio, cioè durante il funzionamento a catena dell'intero impalcato. parziali stese di carico max flettenti e max taglianti Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ANALISI STATICA
  • 127. Altre azioni: ritiro, frenanti, attrito degli appoggi. Combinazioni: come indicato dal D.M. 5 maggio 1990. N.B. controllare ordine di grandezza dei risultati con le analisi semplificate già svolte ANALISI SISMICA La zona non era sismica, ma è stato considerato un sisma di II categoria. Analisi modale con la tecnica dello spettro di risposta, usando il DM 90 e le istruzioni GNDT del C.N.R. Masse corrispondenti ai pesi propri ed ai sovraccarichi permanenti Verifiche non si considerano le azioni sismiche combinate con sollecitazioni dovute ai carichi mobili o del vento. L'analisi è stata limitata ai primi cinque modi di vibrare (masse smobilizzate >85%): combinazioni con la regola SRSS Oss. le azioni dinamiche sismiche risultano meno gravose di quelle dovute ai carichi mobili più vento Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Oss. due diverse colonne di mezzi formate da carichi Q1a e Q1b di normativa (D.M. 4 maggio 1990 ), senza riduzioni perché le due carreggiate sono separate.
  • 128. CONTROLLO DEFORMAZIONI Carichi da peso proprio e permanenti: si adotta controfreccia costruttiva Carichi mobili: f/L ≤ 1/700 vecchie norme (valore piccolo) f/L ≤ le nuove norme non dicono niente ma 1/500 è un valore idoneo controfreccia ≥ fase 1 + fase 2 + 25% fase 3 (fase 1 + fase 2) + 15% calcolo freccia massima: bisogna tener conto anche della deformabilità dei remi esterni, calcolata sul modello parziale del remo stesso: deformata max solo accidentali: deformata del remo: 71 mm 16.5 mm deformata tot. = 71+16.5 =n 87.5 mm ≈ L/1120 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 11.
  • 129. GIUNTI: controllo rotazione max. all’estremo fisso: Øy (solo carichi mobili) = 0.0015 rad Spostamento a quota pavimentazione: δacc = tg(Øy) * H = tg(0.0015*180/π) * ( 140+25+11) = 0.24 cm si noti che è opportuno non lesinare sul coefficiente di sicurezza da adottare su appoggi e giunti, che presentano frequenti dissesti: γF = 1.4 si adotta un giunto da ±10 mm spostamenti max. all’estremo libero: ΔT = +20°C - 30°C δT = α ΔT * L = 1.2e-5*30*98000 = 35 mm Δtot = γF (δT + δacc ) = 1.4 (35+2.4) = 52.4 mm si adotta un giunto da ±60 mm N.B. analogo controllo deve essere effettuato sugli apparecchi d’appoggio Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 12.
  • 130. URTO E ROTTURA DI UN TIRANTE O SOSTITUZIONE Partendo dalla nota relazione di sovrapposizione degli effetti del caso di costruzione su puntelli applicando al nostro caso si sovrappongono gli effetti di fase 1 e 2 delle sottostanti figure: condizione equivalente alle fasi 1 e 2 effetto della mancanza del tirante: carico corrispondente alla forza assiale nel tirante Si aggiungono i carichi mobili ridotti a quelli di II categoria. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 13.
  • 131. APPARECCHI DI APPOGGIO Dettaglio sezione verticale Schema pianta appoggi N.B. Fissare con resine solo quelli multi direzionali, per gli altri usare tirafondi Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 14.
  • 132. OTTIMIZZAZIONE STRUTTURALE La cura dei particolari: notevoli sforzi presenti nelle connessioni, nei giunti e nei collegamenti. Sono tipici temi di ottimizzazione strutturale e di cura del dettaglio, legati ai ponti in contesto urbano e di particolare valenza estetica. In questo ponte si ritrovano tutti questi argomenti nello studio del dettaglio, mirato a minimizzare l’uso del materiale e delle connessioni strettamente necessari alla resistenza. Funi spiroidali chiuse nel piano centrale: il punto di ancoraggio inferiore dei cavi interagisce con la sezione a cassone metallico, con tipici problemi di diffusione degli sforzi: Si può vedere come il cassone presenta collegamenti ed irrigidimenti tutti interni, per valorizzare le valenze estetiche ed aerodinamiche della sezione. Apparecchio di ancoraggio con dispositivi per la messa in tensione dei cavi e l’eventuale controllo in esercizio. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 15.
  • 133. - capocorda fisso tipo ‘fork’ - perno con blocco (verifiche locali) - lamiera passante nel tubo e a contrasto, senza saldature in trazione che hanno problemi di fatica - fazzoletti di irrigidimento passanti nei tubi secondari della struttura reticolare Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Anche la connessione superiore presenta uno studio del dettaglio legato a problematiche di ottimizzazione del nodo:
  • 134. L’emergere di effetti usualmente secondari preoccupa la progettazione. Per questo assumono particolare importanza alcuni argomenti “scontati” delle costruzioni metalliche, quali: problemi legati alla concezione dei disegni costruttivi: - convergenza degli assi di truschino - assenza di eccentricità e momenti secondari - eliminazione di apici, intagli e quant’altro possa generare picchi di tensione - utilizzo di particolari arrotondati problemi legati alla produttività in officina: - valutare la effettiva realizzabilità di quanto concepito - procedimenti di lavorazione, saldatura e controllo problemi legati alla divisione in conci ed al montaggio degli stessi - concezione dei giunti - metodi di connessione in opera problemi legati alle tolleranze dei prodotti - specifiche di prodotto e premontaggi in officina Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Tutte le connessioni, i vincoli, i punti singolari sono D-Regions (zone a sforzi diffusivi); eventuali loro crisi locali possono mettere in crisi l’integrità dell’intero organismo strutturale, quindi vanno studiati con attenzione, spesso con schemi derivanti dalla diffusione degli sforzi.
  • 135. Inizialmente: trave di spina e travi laterali, per avere un’appensione diretta sulla trave centrale e poter ordire trasversalmente la soletta, in modo da non avere la sovrapposizione di trazione dovuta all’effetto catena e flessione longitudinale. Si ha un ‘appesantimento’ della sezione che si può notare nei primi disegni di seguito riportati: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ESEMPIO SEZIONE TRASVERSALE:
  • 136. Questa soluzione impegna di più il calcestruzzo della soletta e dà maggiori problemi per le verifiche di fessurazioni, ma rende la sezione decisamente più snella ed elegante: Dominio resistente del calcestruzzo Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Dopo vari ragionamenti e controllo delle sollecitazioni bidimensionali in soletta, sono state eliminate le travi laterali e di spina, ordendo la soletta longitudinalmente sui remi esterni e sui traversi.
  • 137. schema a trave: sollecitazioni derivanti dalle reazioni massime di appoggio della soletta: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza I remi esterni sono stati dimensionati con schemi puntone-tirante semplificati:
  • 138. Il modello è stato dimensionato in modo che la struttura metallica resistesse da sola a tutte le sollecitazioni. È stato poi valutato lo stato tensionale inserendo la rigidezza della soletta, in modo da avere indicazioni sulle forze di trazione ad essa trasferite. La somma dei relativi stati tensionali è stata oggetto delle verifiche, insieme al controllo d'apertura delle fessure. Si può vedere di seguito la mesh del modello piano per controllare lo stato tensionale; usato anche per dimensionare il giunto bullonato, poiché vincolato esattamente come in opera (bulloni = vincoli): Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Seconda schematizzazione: elementi finiti piani ha permesso di modellare con esattezza i fori e gli irrigidimenti precedentemente predimensionati.
  • 139. L’arco a spinta eliminata induce trazione in soletta, per cui si sono cercate soluzioni in grado di limitarne gli effetti: - 3 giunti trasversali in corso d’opera, in modo da permettere la concentrazione degli allungamenti nella parte metallica più elastica. - abbassamento provvisorio degli appoggi rappresentati dalle pile del vecchio ponte, in modo da ottenere un effetto di precompressione nella soletta. armatura soletta sui remi esterni Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza LIMITAZIONE TRAZIONI IN SOLETTA
  • 140. DISEGNI ESECUTIVI - posizione giunti e divisione in conci per l’arco e l’impalcato - profilo con controfrecce ai giunti e lunghezza cavi - pianta intradosso ed estradosso con geometria - sezione quotata - cassone areato per evitare problemi di condensa e durabilità - specifiche materiali e collegamenti esecutivo assieme strutturale Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 16.
  • 141. esecutivo sviluppo arco e dettagli costruttivi Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza - tracciamento arco: 2 cerchi che meglio approssimano la parabola di calcolo, per calandratura - divisione in giunti per avere conci con stesso raggio di curvatura - dettaglio saldatura in p.p. dei tubi e preparazione - dettaglio attacco tirante con capocorda fisso - tubi riempiti in cls.:migliorare distribuzione sforzi e protezione interna dei tubi (iniezione a montaggio eseguito)
  • 142. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza dettaglio arco e attacco tirante con capocorda fisso
  • 143. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza particolare attacco inferiore funi sul traverso con capocorda regolabile
  • 144. remi esterni, tracciamento fori e vuoti ottimizzati studio dettaglio attacchi remi esterni attacco tirante con capocorda regolabile dettagli apparecchi di appoggio per martinetti di tesatura pioli Nelson con posizione e passi collegamento carter di fondo – travi del cassone per trasmettere lo scorrimento unitario conseguente alla circuitazione del flusso del momento torcente. Funzionamento alla Bredt q=Mt / (2Ω) esecutivo traversi e remi correnti - dettagli costruttivi Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza -
  • 145. esecutivo concio di testa dettagli costruttivi Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza - allargamento cassone agli appoggi per aver maggior braccio tra i vincoli - irrigidimenti sui vincoli - studio posizione martinetti per sollevamento di manutenzione - lamiera di passaggio degli sforzi dai tubi dell’arco al cassone
  • 146. FASI DI MONTAGGIO: Per ogni fase: verifiche di resistenza e stabilità; in pratica sul modello globale agli elementi finiti: - mettere i vincoli opportuni - levare gli elementi non presenti in ogni fase (una volta tolto un vincolo, la sua reazione vincolare va messa come carico concentrato - nella fase successiva) sovrapporre gli effetti Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 17.
  • 147. Una fase importante dei ponti sostenuti da cavi (ad arco e strallati) è quella della tesatura, poiché i cavi non possono essere tesati tutti contemporaneamente e non è economicamente proponibile poter ritesare più volte lo stesso cavo. È evidente che la tesatura di un cavo influenza la tensione presente negli altri cavi, per cui occorre una procedura di calcolo per determinare tutte queste influenze. Il “metodo della demolizione” rappresenta quello più efficace per questo tipo di analisi (Niels Gimsing: “Cable supported bridges”, Wiley, 1997). La procedura consiste nell’eseguire una sequenza di analisi opposta a quella di montaggio, facendo partire il calcolo dalla condizione finale nota. Tale condizione finale è quella di equilibrio con i carichi presenti alla fine del ciclo di tesatura. Chiaramente bisogna prima ideare una strategia di tesatura, atta ad introdurre le tensioni nell’arco nel modo più omogeneo e simmetrico possibile. In questo caso si è scelto di partire tesando in maniera simmetrica partendo dal quarto della luce, completando prima verso il centro e dopo verso gli appoggi: Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CICLO DI TESATURA
  • 148. fase finale di equilibrio tra i carichi presenti e le azioni assiali nei cavi: N1,0 ; N2,0 ; N3,0 ; ….ecc. step 1: tolgo i carichi presenti: -G e calcolo ΔN1,1 ; ΔN2,1 ; ΔN3,1 ;….ecc. a questo punto la forza assiale nei cavi è la somma dei passi precedenti: N1,0 + ΔN1,1 N2,0 + ΔN2,1 …….. N6,0 + ΔN6,1 = N6 che è il valore di tiro al martinetto dell’ultimo cavo che tendo …….. N17,0 + ΔN17,1 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Esplicitando la procedura al nostro caso si procede coi seguenti step:
  • 149. a questo punto la forza assiale nei cavi è la somma dei passi precedenti: N1,0 + ΔN1,1 + ΔN1,2 N2,0 + ΔN2,1 + ΔN2,2 …….. N13,0 + ΔN13,1+ ΔN13,2 = N13 che è il valore di tiro al martinetto del penultimo cavo che tendo …….. N17,0 + ΔN17,1 + ΔN17,2 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza step 2: tolgo l’ultimo cavo che voglio tesare, applicando -N6 e calcolo ΔN1,2 ; ΔN2,2 ; ΔN3,2 ;….ecc.
  • 150. a questo punto la forza assiale nei cavi è la somma dei passi precedenti: N1,0 + ΔN1,1 + ΔN1,2+ ΔN1,3 N2,0 + ΔN2,1 + ΔN2,2+ ΔN2,3 …….. N7,0 + ΔN7,1+ ΔN7,2 + ΔN7,3 = N7 che è il valore di tiro al martinetto del terzultimo cavo che tendo …….. N17,0 + ΔN17,1 + ΔN17,2+ ΔN17,3 Continuo la procedura fino alla completa ‘demolizione’ del ponte. Le forze calcolate N1 ; N2 ; N3 ; N4 ; ecc. sono i tiri da leggere al martinetto in ogni fase di tesatura prevista. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza step 3: tolgo il penultimo cavo che voglio tesare, applicando –N13 e calcolo ΔN1,3 ; ΔN2,3 ; ΔN3,3 ;….ecc.
  • 151. 18. Premontaggio in officina Assemblaggio cassone in opera Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza IMMAGINI
  • 152. fase di montaggio 2 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza particolari interno cassone e attacco inferiore funi
  • 153. fase di montaggio 4 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza fase di montaggio 3
  • 154. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza dettaglio predalle e apparecchio appoggio cavi
  • 155. preparazione saldatura tubi Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza fase di montaggio 8
  • 156. particolari attacco superiore funi Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza particolari arco
  • 157. particolari capocorda regolabile funi su traverso interno Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza particolari attacco superiore funi-capocorda fisso
  • 158. particolari incastro dell’arco Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza messa in carico cavi
  • 159. CONTROLLI SULLE STRUTTURE Campagna di controlli in varie fasi della costruzione: controlli dimensionali, durante tutte le fasi costruttive: spessori di lamiera, dimensioni geometriche degli elementi assemblati in officina e in cantiere, verifiche delle quote e della geometria del ponte durante il montaggio in opera, il tutto nelle diverse situazioni di carico e di vincolo; confronto con le dimensioni richieste a progetto e con i modelli al computer dell'intera struttura. controlli sui materiali, sulle bullonature e sulle saldature: coppia di serraggio delle bullonature, poi, tramite l'Istituto Italiano della Saldatura, controllo materiale, la geometria e l'assenza di difetti delle saldature effettuate sia in officina che in cantiere. Controllo Istituto Italiano della Saldatura:    esamina disegni esecutivi e definizione preparazione dei lembi dei giunti da realizzare sia in officina che in cantiere, in modo da garantire le prescrizioni del progettista. Interventi in officina per programmare e controllare la costruzione del cassone e dei remi ed i processi di saldatura. Per impostare e controllare la costruzione dell'arco. Problemi di allineamento dei lembi nell'accoppiamento dei tubi a causa delle tolleranze sul diametro e sullo spessore che avevano i tubi commerciali trovati sul mercato: intervento di molatura di raccordo per garantire una corretta fusione dei lembi. Interventi in cantiere per seguire le operazioni principali di montaggio e di saldatura ed i controlli ultrasonori e magnaflux. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 19.
  • 160. CASSONE: composizione travi: controlli magnetici sul 15% delle saldature attacco superiore ed inferiore dei remi correnti: magnetici sul 100% delle saldature degli attacchi e dei corrispondenti irrigidimenti interni al cassone cassone di testa: -lamiere di innesto con i tubi: controlli magnetici sul 100% delle saldature -penultimo ed ultimo traverso: magnetici sul 100% delle saldature -rimanenti saldature del concio di testa: magnetici sul 30% pioli di connessione con la soletta: secondo CNR UNI 10016/85 appendice B ARCO: tubi principali: controlli con ultrasuoni sul 100% delle saldature di tutti i giunti tubo principale inferiore: ultrasuoni sulla lamiera del tubo nel punto di attacco delle bielle, per controllare che non presenti sfogliature attacco tirante: controlli magnetici sul 100% delle saldature degli attacchi, sia superiori che inferiori saldature tubo inferiore-bielle di collegamento: magnetici sul 100% saldature tubo superiore-bielle di collegamento: magnetici sul 30% primi due ordini di diagonali tra tubo superiore ed inferiore: ultrasuoni 100% controventi a croce di S.Andrea tra i tubi superiori dell'arco: magnetici sul 15% STRALLI sui capicorda sono stati effettuati controlli radiografici e magnetici da parte del controllo qualità della ditta Tensoteci, produttrice degli stessi. L'Istituto Italiano della Saldatura ha provveduto ad effettuare controlli ultrasonori, magnetici e di durezza sui capicorda fissi, mentre sui capicorda filettati il controllo è stato effettuato con liquidi penetranti. Esempio tabella controlli sulle saldature Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Per tutte le saldature facenti parte dell'arco e dell'impalcato è raccomandato un controllo visivo e dimensionale. Nel seguito si specifica il tipo di controllo da effettuare per ogni parte strutturale e la percentuale di controlli da effettuare sulle stesse. Per tutte le saldature indicate a "piena penetrazione" sono stati eseguiti controlli ultrasonori sul 100% di esse.
  • 161. COLLAUDO STATICO E DINAMICO collaudo statico: posizionati 10 camion del peso di circa 40 ton l'uno, in tre diverse posizioni 4+4 automezzi solo su metà ponte (= 85% del max carico emisimmetrico teorico) 2. 5+5 automezzi al centro del ponte (= 81% del max carico flettente teorico) 3. 10 automezzi sulla sola corsia esterna del ponte (= 87% del max carico torcente teorico) Confronto teorico-sperimentale: misurare la freccia dell'impalcato in mezzeria ed ai quarti, la freccia dell'arco in mezzeria ed ai quarti, l'allungamento dell'impalcato in prossimità degli appoggi sulla spalla mobile, la deformata trasversale al centro del ponte, le tensioni nell'acciaio sulla piattabanda inferiore del cassone e sul tubo inferiore dell'arco al quarto della luce ed all'incastro. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 20. punto di carico emisimmetrico max. flessionale max torsionale misura (abbassamento mm) (abbassamento mm) (abbassamento mm) teorico reale teorico reale teorico reale ¼ impalcato -76.4 -61.0 -4.8 -19.1 -17.1 -11.1 ½ impalcato -12.0 -36.0 -45.1 -38.7 -19.4 -15.9 ¾ impalcato +52.1 +31.3 -14.5 -29.6 -8.4 -10.2 ¼ arco -67.5 -63.0 ½ arco -3.7 -14.0 -26.8 -28.0 -8.0 -13.0 ¾ arco +56.0 +51.0 centro ponte -12.0 -8.0 -49.2 -48.6 -61.0 -31.1 esterno remo confronto deformate teoriche-sperimentali
  • 162. - Le deformazioni sperimentali sono confrontabili con i corrispondenti livelli teorici - Le condizioni di carico di massima torsione hanno evidenziato una rigidezza torsionale del ponte sensibilmente maggiore del teorico, a conferma che oltre alla rigidezza alla Bredt della sezione chiusa collabora la presenza della soletta e dei suoi vincoli. - Le sollecitazioni nelle funi hanno confermato i valori teorici in lieve difetto. - .I livelli tensionali misurati nella piattabanda inferiore del cassone sono inferiori a quelle teorici: il collegamento continuo col carter centrale di fondo, ha certamente creato una collaborazione di quest'ultimo con la sezione teorica resistente. - I rilievi tensionali nell'arco hanno portato a risultati sensibilmente inferiori a quelli teorici a causa dei flussi locali di tensione tra i vari elementi dell’arco Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza si possono fare le seguenti considerazioni:
  • 163. Registrazione delle oscillazioni strutturali attraverso accelerometri posizionati sia sull'impalcato che sull'arco. Dai segnali ottenuti sono state calcolate le trasformate di Fourier e, quindi, gli spettri di accelerazione per individuare i picchi di frequenza ed i modi principali di vibrare ad essi collegati. Esempio: spettro accelerazioni dell’arco, trasversali al piano verticale Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Collaudo dinamico: - singolo camion pesante 40 ton transitante sul ponte e sopra ad una traversina, 'bump', di sezione 12x12 cm. - camion che frena al centro dell'impalcato sia in direzione longitudinale che leggermente trasversale. - eccitazione l'arco ortogonalmente alla sua direzione principale, per mezzo di un cavo d'acciaio collegato in chiave e tirato da una ruspa agente nel greto del fiume: il cavo era dotato di un provino con sezione di rottura tarata a 4 tonnellate che, rompendosi improvvisamente metteva in vibrazione l'arco.
  • 164. confronto teorico-sperimentale dei modi principali di vibrazione dell'arco ARCO teorico sperimentale 1° flessionale arco fuori dal piano verticale 0.871 Hz 0.8 Hz 2° flessionale arco nel piano verticale 0.997 Hz 0.8 Hz 3° flessionale arco nel piano verticale 1.856 Hz 1.9 Hz 2°flessionale arco fuori dal piano verticale 1.999 Hz 2.1 Hz confronto teorico-sperimentale dei modi principali di vibrazione dell'impalcato IMPALCATO teorico sperimentale 2° flessionale intero ponte nel piano verticale 0.997 Hz 1.1 Hz modo torsionale dell'impalcato 1.648 Hz 1.6 Hz 3° flessionale intero ponte nel piano verticale 1.856 Hz 1.9 Hz 1° flessionale impalcato nel piano orizzontale 1.999 Hz 1.8 Hz Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Queste prove sono state fondamentali per validare i risultati del modello agli elementi finiti.
  • 165. Caso di camion carico transitante su ostacolo solo sulle ruote esterne: 16 cm/sec 2 (percettibili ma non fastidiose) Caso di camion transitante sull'ostacolo con tutte le ruote: 80 cm/sec 2 (campo accelerazioni fastidiose) Valori di accelerazione derivanti da un transito senza ostacoli: decisamente inferiori e si avvicinano a quelli massimi teorici calcolati 6.42 cm/sec (campo delle accelerazioni percettibili ma non fastidiose) Tabella di soglia di percettibilità umana alle vibrazioni verticali 2 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Accelerazioni verticali massime registrate:
  • 166. Strutture principali: Acciaio da carpenteria Fe510 C UNI 7070 per spessori 20 mm. Acciaio da carpenteria Fe510 D UNI 7070 per spessori > 20 mm. Angolari e piastre: Acciaio da carpenteria Fe510 B UNI 7070 Pioli di ancoraggio: tipo Nelson acciaio St37 3k DIN 17100, fyk = 355 N/mm² Bulloni: viti secondo UNI 5712, classe 10.9 UNI 3740, dadi classe 8.G travi principali ad attrito con = 0.3 diaframmi e controventi a taglio Funi: funi spiroidali chiuse zincate 65 mm Tensoteci Capicorda: acciaio per getti FeG70 UNI 4010/75 Conglomerato cementizio: per pali: Rck = 25 MPa per fondazioni: per spalle e soletta: Rck = 30 MPa Rck = 40 MPa INCIDENZE MATERIALI Lunghezza ponte da vincolo a vincolo: Larghezza totale ponte: 98 metri 15.4 metri Acciaio totale per l'impalcato: Acciaio totale per l'arco: Incidenza totale acciaio: 350 ton 248 ton 390 Kg/m2 Soletta in C.A. spessa 25 cm.: 3.85 m3/m per un totale di ca. 380 m3 Carichi permanenti: Peso totale ponte: ca. 200 Kg/m2 18.6 ton/m cioè ca. 3 ton/m Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza MATERIALI
  • 167. VIBRAZIONI DELLE STRUTTURE Progettando una struttura flessibile si devono tener d’occhio alcuni parametri, diversi dalla resistenza vera e propria dei materiali, ma fondamentali per la vita in esercizio della costruzione:  deformabilità  comportamento dinamico Entrambi questi parametri sono legati all’utilizzo del ponte, al suo corretto funzionamento, al comfort dei pedoni ed agli effetti negativi che eccessive vibrazioni possono causare sugli stessi, effetti che possono arrivare al fastidio, malore, panico. I ponti richiedono analisi dinamiche solo se sono molto snelli o se si tratta di ponti pedonali. Diversi codici internazionali consigliano analisi dinamica vera della struttura quando il periodo principale di vibrazione è atteso essere maggiore di 1,4 secondi. In particolare si possono temere effetti sensibili alle vibrazioni ed alle oscillazioni causate dal vento per strutture con frequenza principale minore di 0,5 Hz. In tal senso si può stimare la frequenza fondamentale di un ponte con: f = 100/L Hz ( L in metri) SOGLIA DI PERCEZIONE DELLE VIBRAZIONI Da vari codici si può desumere la seguente tabella di soglia di percettibilità umana alle vibrazioni verticali nel campo delle frequenze comprese tra 1 e 10 Hz: appena percettibile: chiaramente percettibile: fastidiosa: intollerabile: 3,4 cm/s2 10 cm/s2 55 cm/s2 >180 cm/s2 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 21.
  • 168. Effetti dinamici: - incremento di sollecitazioni rispetto a quelle calcolate considerando il carico come puramente statico - un eccesso di vibrazioni può essere fastidioso o anche intollerabile per gli utenti della struttura Del primo effetto si tiene conto amplificando i carichi per mezzo del coefficiente dinamico (nelle NTC 2008 sono già compresi). Per essere sicuri che una struttura non vibri con accelerazioni che disturbano gli utenti, non esiste altra strada che eseguire un'analisi dinamica completa nel dominio del tempo (oppure seguire la procedura SETRA, vedi bibliografia). L'analisi è stata svolta considerando un insieme di forze viaggianti con velocità costante, forze che simulano il passaggio di un mezzo pesante sull'impalcato, nell'ipotesi di massa dei carichi trascurabile. Si può dimostrare che la soluzione modale è la stessa che si avrebbe se il sistema fosse soggetto ad una forzante sinusoidale con pulsazione: =n v/L Per cui, con le osservazioni fatte e le ipotesi assunte, la forzante dinamica corrispondente all'azione delle forze mobili, è esprimibile con: f(t) = F sin (n dove: F: v: L: valore della forza viaggiante velocità di percorrenza luce del ponte v t/L) Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza ANALISI DINAMICA NEL DOMINIO DEL TEMPO
  • 169. L'analisi è stata svolta dal momento in cui il carico entra nel ponte (t 0 = 0) per 20 secondi successivi, considerando che l'azione della forzante termina al tempo t1 = 6.43 secondi, cioè quando il carico esce dal ponte, quindi da questo momento in poi il ponte vibra libero smorzando le proprie oscillazioni. Lo smorzamento strutturale globale adottato è = 0.01 somma dei seguenti contributi: M = 0.003 S = 0.004 F = 0.0024 materiale composto acciaio-calcestruzzo costruzione tralicciata senza elementi non strutturali appoggi elastomerici = M+ S+ F = 0.003+0.004+0.0024 0.01 L'intervallo d'integrazione adottato è stato t = 0.1sec., che è circa corrispondente al valore ottimale di un decimo del periodo massimo di vibrazione. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza La struttura è stata quindi analizzata con due carichi viaggianti di 20 tonnellate ciascuno, che percorrono il ponte ad una velocità costante di 55 Km/h valore di velocità al quale si raggiungono dei massimi relativi di risposta.
  • 170. Andamento della freccia in mezzeria esterna del ponte al passaggio di un mezzo pesante. Andamento dell'accelerazione verticale in mezzeria esterna del ponte al passaggio di un mezzo pesante. Si può notare che l'accelerazione minima è pari a -6.42 cm/s². Quindi le vibrazioni in esercizio causate da un mezzo pesante transitante sul ponte, saranno percettibili ma distanti da valori tali da causare fastidio e sensazione di disturbo. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza I risultati di quest'analisi, in termini di freccia e accelerazione verticale al centro del ponte ed all'esterno, sulla corsia pedonale, sono osservabili nelle figure successive:
  • 171. F. De Miranda: “Ponti a struttura d’acciaio”, Italsider, 1972 F. De Miranda: “I Ponti strallati di grande luce”, Edizioni scientifiche Cremonese, Roma, 1980 Niels Gimsing: “Cable supported bridges”, Wiley, 1997 J.M.Biggs: "Introduction to Structural Dinamics", McGraw Hill R.K.Gupta: "Dinamic Loading of Highway Bridges", Journal of the Engineering Mechanics Division, april 1980 Sétra - Technical guide: “Footbridges: Assessment of vibrational behaviour of footbridges”, 2006 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Bibliografia:
  • 172. BRIDGE INSPECTION, MAINTENACE, SAFETY AND MANAGEMENT Politecnico di Milano14÷15 ottobre 2013 ISPEZIONE, MANUTENZIONE, SICUREZZA E GESTIONE DEI PONTI RILIEVI SPERIMENTALI E CONTROLLI DOPO 18 ANNI DI ESERCIZIO DEL PONTE AD ARCO DI ALBENGA Ing. Luca ROMANO – Albenga 1 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza IABMAS
  • 173. PREMESSE ......................................................................................................................................... 3 DESCRIZIONE DEL PONTE. ............................................................................................................ 5 NORME PROGETTUALI ADOTTATE ............................................................................................ 7 PROGETTO DELLA MANUTENZIONE E DELLA DURABILITA’ ........................................... 13 PROBLEMI COSTRUTTIVI ............................................................................................................ 17 CONTROLLI E PROVE DI COLLAUDO E SPERIMENTALI ...................................................... 19 PIANO DI MANUTENZIONE ......................................................................................................... 27 CONTROLLO A 5 ANNI DI ESERCIZIO ....................................................................................... 35 CONTROLLO A 6 ANNI DI ESERCIZIO ....................................................................................... 36 CONTROLLO A 18 ANNI DI ESERCIZIO ..................................................................................... 42 PRESCRIZIONI DOPO VERIFICA ISPETTIVA ............................................................................ 63 2 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza INDICE
  • 174. A seguito dell’alluvione del novembre 1994, in 12 mesi si è progettato, appaltato e realizzato il nuovo ponte sul fiume Centa ad Albenga. Ponte ad arco a spinta eliminata, di 98 metri di luce in campata unica, a sospensione centrale, con cassone torsio-rigido. Arco reticolare in acciaio, formato da tre tubi principali 609.6 x40 mm 3 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PREMESSE
  • 175. di funi spiroidali 65 mm ogni 5 m, poste al centro delle carreggiate, areato con fori all’intradosso ogni 5 metri: da questi fori si accede al cassone, che è totalmente ispezionabile. Remi esterni che hanno il compito di riportare i carichi eccentrici al cassone attraverso un comportamento schematizzabile in uno schema puntone-tirante; alleggeriti con vari fori per aumentarne la leggerezza ed evidenziarne il funzionamento. 4 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Impalcato a cassone in acciaio, di spessore ridotto a 140 cm, sostenuto da un'unica serie
  • 176. La struttura portante è costituita da un arco che regge un cassone posto al di sotto, il tutto è in acciaio e forma una struttura portante ad arco a spinta eliminata, poiché il cassone inferiore funziona come catena per l'arco. Il ponte misura 98 metri di lunghezza tra gli assi vincolo, ha un'altezza in chiave di 21 metri ed una larghezza totale di 15.4 metri. L'arco è formato da tre tubi di diametro 609.6 x 40 mm, collegati tra loro da tubi più piccoli ( 139.7 x 12.5 mm), il tutto per formare una struttura reticolare spaziale. Ogni 5 metri una fune spiroidale chiusa di 65 mm di diametro appende l'impalcato all'arco, per mezzo di un capocorda fisso sull'arco ed uno regolabile all'interno del cassone. L'impalcato è costituito da un cassone metallico, dotato ogni 5 metri di traversi reticolari interni che portano l'apparecchio di aggancio dei cavi e di remi esterni che hanno la funzione di reggere la soletta in cemento armato. Tali remi hanno il compito di riportare i carichi eccentrici al cassone attraverso un comportamento schematizzabile in uno schema puntone-tirante; essi sono alleggeriti con vari fori per aumentarne la leggerezza ed evidenziarne il funzionamento. Il cassone metallico è l'elemento torsio-rigido della struttura; esso resiste alle sollecitazioni derivanti dalle eccentricità di carico, mentre all'insieme arco-impalcato sono demandati i compiti di sopportare carichi verticali. Il fondo del cassone è forato ogni 5 metri, tra un traverso e l'altro, tali aperture hanno diametro di 150 cm e servono per tener aerato l'interno del ponte ed impedire fenomeni di condensa che potrebbero pregiudicarne la durabilità. Da tali fori si accede al cassone, che è totalmente isezionabile. Il piano viabile è costituito da una soletta in cemento armato spessa 25 cm, ordita in direzione dell'asse principale del ponte, cioè nella direzione degli sforzi di trazione derivanti dal comportamento di catena; essa poggia ogni 5 metri sui traversi interni al cassone e sui remi esterni. La pendenza trasversale dell'impalcato è del 2% a partire dal centro verso l'esterno delle carreggiate ed è stata realizzata con la soletta. La pavimentazione è costituita da un pacchetto spesso 11 cm. così costituito: 1 cm di impermeabilizzazione a contatto con la soletta, 7 cm di binder, 3 cm di manto di usura. 5 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza DESCRIZIONE DEL PONTE.
  • 177. Sezione trasversale cassone e particolare attacco inferiore funi sul traverso: capocorda regolabile 6 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza arco e attacco tirante: capocorda fisso tipo ‘fork’
  • 178. Nel 1994, anno del progetto, erano in vigore e sono state utilizzate le seguenti normative: D. Min. LL.PP. 4 maggio 1990 - Aggiornamento delle norme tecniche per la progettazione, la esecuzione e il collaudo dei ponti stradali. Circ. LL.PP.--Pres.Cons.Sup.Serv. Tecnico Centr. 25 febbraio 1991, n. 34233 Legge 2-2-1974, n. 64-- Art.1 D.M. 4-5-1990--Istruzioni relative alla normativa tecnica dei ponti stradali. C.N.R. n.10011-85 – costruzioni di acciaio – Istruzioni per il calcolo, l’esecuzione, il collaudo e la manutenzione. Tali normative prevedevano già alcune prescrizioni di durabilità ma soprattutto prevedevano come l’Ente proprietario del ponte dovesse vigilare, ispezionare ed effettuare la manutenzione. 7 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza NORME PROGETTUALI ADOTTATE
  • 179. Le norme, anche se mantenevano l’impostazione delle tensioni ammissibili, già obbligavano ad alcune verifiche di esercizio tipiche degli Stati Limite: - Verifiche agli stati limite di fatica - Verifiche agli stati limite di fessurazione - Verifiche agli stati limite di deformazione Sono comprese anche alcune prescrizione sui controlli, manutenzione, sostituzione, ecc: - 6.2 assicurare l’accessibilità ai vincoli, per controllo, manutenzione e sostituzione - 7.1 giunti che raccolgano le acque e le allontanino dalle strutture - 7.3 impermeabilizzazione che protegga le strutture - 7.4 prevedere lo smaltimento delle acque piovane - 7.5 progettare l’ispezionabilità delle varie parti dell’opera Circolare relativa alle Istruzioni del DM 1990 sui ponti Tale Circolare esplicita ed approfondisce gli articoli del DM per garantire un corretto grado di sicurezza, esercizio, durabilità, controllo e manutenzione. Infatti ai seguenti articoli si specifica: - 5. Strutture portanti (traversi, pendenze, spessori minimi, copriferri, ispezionabilità, controlli sulle saldature, drenaggio acque, snellezze minime, …) - 6. Vincoli (tipologie e relative limitazioni, protezione, …) - 7.1 Giunti (sostituibilità, impermeabilità, funzionalità) - 7.3 Impermeabilizzazione (resistenza, deformabilità, durabilità) - 7.4 Smaltimento delle acque piovane (efficacia, sezione minima, allontanamento, fori di evacuazione nei cassoni) - 7.5 Ispezionabilità (anche interna, con passi d’uomo) 8 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza DM 1990 sui ponti
  • 180. 9 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Tale circolare riporta al cap. 9 “la gestione dei ponti stradali”, dove si evidenzia:
  • 181. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza 10
  • 182. relativi compiti, e specifica che gli interventi importanti devono essere progettati e collaudati. 11 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Quindi la Circolare individua esattamente chi è il responsabile della gestione del ponte ed i
  • 183. Si riportano le prescrizioni della norma CNR: Quindi le Istruzioni CNR prevedevano chi deve fare le ispezioni (il committente), quando farle e cosa si deve controllare. 12 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza C.N.R. n.10011-85
  • 184. - Scelta dell’acciaio e sua preparazione - Interno cassone: verniciatura, areazione pendenze e scolo acque - Esterno cassone: verniciatura - Arco: verniciatura e iniezione interna ai tubi di calcestruzzo - Passi d’uomo e ispezionabilità di ogni parte del cassone - Predisposizioni irrigidimenti nel traverso di testa dimensionati per sollevamento e sostituzione appoggi - Predisposizioni per sostituzione pendini di apprensione e relative verifiche con traffico limitato 13 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROGETTO DELLA MANUTENZIONE E DELLA DURABILITA’
  • 185. per le indicazioni progettuali del piano di manutenzione, si è fatto riferimento alle seguenti indicazioni: Il ciclo protettivo scelto ha fatto riferimento alle seguenti indicazioni: 14 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Progetto del ciclo di protezione della carpenteria metallica del ponte di Albenga:
  • 186. - Acciaio: Fe 510 grado C per spessori minori o uguali di 20 mm Fe 510 grado D per spessori maggiori di 20 mm - Preparazione superficiale prima della verniciatura in officina: sabbiatura Sa 21/2 a metallo quasi bianco prima mano di verniciatura (primer): immediatamente dopo la preparazione - Ciclo protettivo: basato su tre strati di verniciatura: mano di fondo (primer) mano intermedia (copertura) mano di finitura I cicli sono stati così differenziati: - Esterno cassone ed esterno arco: verniciatura su tre mani così specificate: Primer: zinco epossidico spessore: 80 mm Strato intermedio: epossidico alto spessore spessore: 100 mm Strato finitura: poliuretanico spessore: 50 mm Spessore totale: 230 mm 15 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza In conformità alle precedenti tabelle, la progettazione esecutiva della protezione delle strutture metalliche ha imposto:
  • 187. verniciatura ciclo “B” ANAS: Interno cassone: Primer: zinco epossidico spessore: 40 mm Strato intermedio: epossidico alto spessore spessore: 100 mm Strato finitura: poliuretanico spessore: 40 mm Spessore totale: 180 mm Per evitare l’insorgenza di microclimi aggressivi negli interni delle strutture scatolari, il cassone è stato progettate areato, con importanti forature nella lamiera inferiore. Tali forature permettono anche l’accesso al cassone e ne disegnano l’intradosso, pur mantenendo il funzionamento torsio – rigido dell’impalcato. Il drenaggio è stato garantito da fori sul fondo lamiera, in tutte le zone di rischio di accumulo d’acqua. - Interno dei tubi dell’Arco: considerata la difficoltà di verniciare l’interezza della parte interna dei tubi, le alternative erano quelle di accettare una certa corrosione limitata alla poca aria presente nei tubi, stagni, oppure iniettare i tubi con una miscela cementizia che ne proteggesse l’interno col suo ambiente basico. La seconda scelta è stata effettuata al termine della costruzione, iniettando da un foro nei tubi, fino alla fuoriuscita da un foro contrapposto. 16 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza -
  • 188. - Giunti verniciati e necessità di serraggio ripetuto dei bulloni: - Impermeabilizzazione non adeguata con semplice guaina e apertura al traffico anticipata: 17 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROBLEMI COSTRUTTIVI
  • 189. - Insufficiente impermeabilizzazione dei pendini di sospensione e mancanza di protezione 18 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Protezione inadeguata dell’attacco funi:
  • 190. - Montaggio: prescrizioni e controlli - Bullonature: prescrizioni e controlli - Saldature: prescrizioni e controlli - Collaudo statico in tre diversi configurazioni: max flettente, max emisimmetrico, max torcente - Prova dinamica di validazione del modello numerico del ponte: passaggio su traversina, frenatura longitudinale, frenatura trasversale, eccitazione arco Progetto del montaggio La connessione strutturali dei conci del ponte era così organizzata: Giunti dell’arco: saldati Giunti di forza del cassone: bullonati ad attrito Giunti di connessione di remi e traversi: bullonati a taglio 19 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CONTROLLI E PROVE DI COLLAUDO E SPERIMENTALI
  • 191. Premontaggio in officina: Il premontaggio ha permesso l’ottimizzazione degli accoppiamenti e la minimizzazione dei difetti costruttivi. E’ stato effettuato sia per il cassone che per l’arco. Saldature dei tubi dell’arco: Saldature a piena penetrazione dei tubi F609.6x40: sono state organizzate con l’Istituto Italiano della Saldatura, provate all’Istituto con saldatori qualificati e controllate tutte in opera, con ultrasuoni sul 100% dello sviluppo: Preparazione saldatura piena penetrazione tubi arco: no piatto di sostegno, gap di 4 mm 20 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Prescrizioni di controllo ed esecuzione
  • 192. Le prescrizioni di controllo sulle coppie di serraggio dei bulloni delle varie connessioni sono state direttamente controllate dalla DL, con chiave dinamometrica tarata. Per ogni giunto è stato controllato almeno il 10% dei bulloni, se uno solo non raggiungeva la corretta coppia di serraggio, tutti i bulloni del giunto venivano controllati e riserrati. Poiché in cantiere sono arrivati completamente verniciate anche le zone di giunto, si è imposto un nuovo serraggio e controllo di tali giunti prima dell’apertura del ponte ed un controllo ad un anno dall’entrata in esercizio. Il rischio era il minor attrito tra le superfici a contatto ed il rifluimento viscoso della vernice. 21 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Giunti bullonati: prescrizioni di controllo sulle coppie di serraggio bulloni
  • 193. Nel capitolato di progetto erano stati imposti controlli sulle saldature, effettuati da controllore indipendente (Istituto Italiano della Saldatura): 22 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Prescrizioni di controllo sulle saldature
  • 194. Posizionati 10 camion del peso di circa 40 ton l'uno, in tre diverse posizioni, in modo da massimizzare le sollecitazioni per l'intera struttura: 1) 4+4 automezzi solo su metà ponte ( max carico emisimmetrico) 2) 5+5 automezzi al centro del ponte ( max carico flettente) 3) 10 automezzi sulla sola corsia esterna del ponte ( max carico torcente) Misurazioni: - freccia dell'impalcato in mezzeria ed ai quarti freccia dell'arco in mezzeria ed ai quarti allungamento dell'impalcato in prossimità degli appoggi sulla spalla mobile deformata trasversale al centro del ponte tensioni nell'acciaio sulla piattabanda inferiore del cassone e sul tubo inferiore dell'arco al quarto della luce ed all'incastro. Nella tabella che segue sono confrontabili i principali risultati sperimentalmente misurati, con le previsioni teoriche fatte: punto di misura carico emisimmetrico (abbassamento mm) max. flessionale (abbassamento mm) max torsionale (abbassamento mm) Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza prove di collaudo statico teorico misurato teorico misurato teorico misurato ¼ impalcato -76.4 -61.0 -4.8 -19.1 -17.1 -11.1 ½ impalcato -12.0 -36.0 -45.1 -38.7 -19.4 -15.9 ¾ impalcato +52.1 +31.3 -14.5 -29.6 -8.4 -10.2 ¼ arco -67.5 -63.0 ½ arco -3.7 -14.0 -26.8 -28.0 -8.0 -13.0 ¾ arco +56.0 +51.0 Confronto deformate teoriche-sperimentali 23
  • 195. E’ stata organizzata una prova dinamica di validazione del modello FEM del ponte: Modello FEM Prime quattro frequenze proprie 24 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Prova dinamica di validazione del modello FEM del ponte
  • 196. - passaggio di un camion pesante 40 ton sopra ad una traversina, 'bump', di sezione 12x12 cm - Frenatura del camion al centro dell'impalcato sia in direzione longitudinale che leggermente trasversale - eccitazione ortogonale dell’arco per mezzo di un cavo d'acciaio collegato in chiave e tirato da una ruspa agente nel greto del fiume: il cavo era dotato di un provino con sezione di rottura tarata a 4 tonnellate che, rompendosi improvvisamente metteva in vibrazione l'arco. Sotto tutte queste eccitazioni dinamiche sono state registrate le oscillazioni strutturali attraverso accelerometri posizionati sia sull'impalcato che sull'arco. Dai segnali ottenuti sono state calcolate le trasformate di Fourier e, quindi, gli spettri di accelerazione per individuare i picchi di frequenza ed i modi principali di vibrare ad essi collegati. Nella figura che segue si riporta il risultato sperimentale per l'arco, fuori dal piano, in termini di spettro d'accelerazione: Accelerazioni spettrali dell’arco fuori dal piano 25 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza La prova era così organizzata:
  • 197. ARCO 1° flessionale arco fuori dal piano verticale 2° flessionale arco nel piano verticale 3° flessionale arco nel piano verticale 2°flessionale arco fuori dal piano verticale teorico 0.871 Hz sperimentale 0.8 Hz 0.997 Hz 0.8 Hz 1.856 Hz 1.9 Hz 1.999 Hz 2.1 Hz tabella - confronto teorico-sperimentale dei modi principali di vibrazione dell'arco IMPALCATO 2° flessionale intero ponte nel piano verticale modo torsionale dell'impalcato 3° flessionale intero ponte nel piano verticale 1° flessionale impalcato nel piano orizzontale teorico 0.997 Hz sperimentale 1.1 Hz 1.648 Hz 1.856 Hz 1.6 Hz 1.9 Hz 1.999 Hz 1.8 Hz tabella - confronto teorico-sperimentale dei modi principali di vibrazione dell'impalcato 26 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza La prova ha permesso di valutare l’affidabilità del modello FEM, la bontà delle analisi di progetto e verifica effettuate e la capacità del modello di rispondere a future simulazioni.
  • 198. Nel 1994 il piano di manutenzione non era un documento previsto nel progetto esecutivo. Considerata la delicatezza dell’opera mi ero posto il problema di indicare all’Ente proprietario come gestire il ponte. Per questo avevo inserito nel capitolato speciale di appalto un capitolo riguardante i controlli da effettuare dopo l’esercizio del ponte. Sapendo che tale documento non sarebbe stato più considerato una volta terminati i lavori, d’accordo col collaudatore, avevamo inserito un capitolo di addendum alla relazione di collaudo, che facesse riferimento ad un documento di manutenzione obbligatoria del ponte. Si riporta il documento originario. 27 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PIANO DI MANUTENZIONE
  • 199. PROVINCIA DI SAVONA PROGETTO ESECUTIVO PROGRAMMA DI CONTROLLO E MANUTENZIONE PROGETTO: ING. LUCA ROMANO - STUDIO TECNICO ASSOCIATO ROMANO - ALBENGA SV DATA: Dicembre 1994 REVISIONE: 1.0 FILE: Manutenzione.doc 28 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza COMUNE DI ALBENGA
  • 200. Data la complessità strutturale dell’opera si ritiene importante dare delle indicazioni minimali di controllo sullo stato di conservazione del ponte nei suoi elementi più significativi, con l’invito al Committente di eseguire quanto di seguito descritto per mantenere un adeguato stato di conservazione. Le opere di manutenzione da compiersi saranno definite sulla base dei risultati ottenuti nella campagna di controllo, da effettuarsi con personale idoneo a valutare lo stato di conservazione e gli eventuali interventi di ripristino e/o manutenzione che si rendessero necessari. Al riguardo si richiama l’attenzione sulla delicatezza del controllo di tesatura delle funi, controllo che dovrà essere effettuato da personale della Ditta esecutrice dei cavi o equivalente. I controlli saranno effettuati a 12 mesi ed a 5 anni dall’apertura al traffico del ponte. Campagne di controllo successive saranno valutate sulla base dei risultati ottenuti e comunque con periodo non superiore a 10 anni. 29 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CONTROLLI E MANUTENZIONE
  • 201. Impermeabilizzazione della soletta:  Data la modifica delle fasi di montaggio rispetto all’originaria previsione del progettista, è divenuto più significativo lo stato di fessurazione della soletta per maggiori trazioni. Così come l’accelerata tempistica di esecuzione della soletta stessa e dell’impermeabilizzazione, non rende conto dell’efficienza di quest’ultima. Si prescrive pertanto un controllo dello stato di efficienza dell’impermeabilizzazione a 12 mesi dell’apertura al traffico. In caso di controllo positivo sarebbe opportuno ripeterlo dopo successivi 12 mesi. In caso di esito negativo si consiglia di sostituire l’impermeabilizzazione con una di tipo poliuretanico, al fine di ridurne nel tempo i costi di controllo e manutenzione. Funi:  controllo visivo dell’integrità della protezione delle funi;  controllo visivo dell’integrità e funzionalità dei capicorda:  controllo tesatura.  Le superfici dei giunti risultavano verniciate, per cui si ritiene necessario Bulloni: controllare la coppia di serraggio dei bulloni a 12 mesi dall’apertura al traffico. Cassone:  controllo delle vie d’acqua interne ed eventuale esecuzione di fori sul fondo per smaltimento delle acque infiltrate;  controllo sigillatura irrigidenti in corrispondenza dei coprigiunti. MANUTENZIONE: - Pulizia del sistema di scolo delle acque di piattaforma. 30 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CONTROLLI A 12 MESI DALL’APERTURA AL TRAFFICO
  • 202. I controlli correnti raccomandati sono i seguenti: Apparecchi d’appoggio:  libertà d’escursione;  stato di conservazione del piano di scorrimento. Cassone d’impalcato:  controllo stato di conservazione della verniciatura;  controllo del serraggio bulloni;  controllo visivo delle saldature correnti;  controllo u.s. e/o magnaflux per nodi dei remi e attacchi delle funi  controllo delle vie d’acqua interne ed eventuale esecuzione di fori sul fondo per smaltimento delle acque infiltrate;  controllo del sistema di smaltimento delle acque di piattaforma. Arco:  verniciatura;  controllo visivo 100% delle saldature;  controllo u.s. 10% giunti principali  controllo visivo dei particolari d’attacco delle funi. Funi:    controllo della tesatura delle funi; controllo visivo dell’integrità della protezione delle funi; controllo visivo dell’integrità e funzionalità dei capicorda.    controllo dell’impermeabilizzazione; controllo dell’integrità dei copriferri; controllo dello stato di fessurazione e dell’ampiezza delle stesse (ove possibile).  controllo visivo, per quanto possibile, atto a verificare l’eventuale presenza di fessurazioni, lesioni o cedimenti. Soletta: Spalle: MANUTENZIONE: - Pulizia del sistema di scolo delle acque di piattaforma. 31 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CONTROLLI A 5 ANNI DALL’APERTURA AL TRAFFICO
  • 203. Apparecchi d’appoggio:  libertà d’escursione;  stato di conservazione del piano di scorrimento. Cassone d’impalcato:  controllo stato di conservazione della verniciatura;  controllo del serraggio bulloni;  controllo visivo delle saldature correnti;  controllo u.s. e/o magnaflux per nodi dei remi e attacchi delle funi  controllo delle vie d’acqua interne ed eventuale esecuzione di fori sul fondo per smaltimento delle acque infiltrate;  controllo del sistema di smaltimento delle acque di piattaforma. Arco:     verniciatura; controllo visivo 100% delle saldature; controllo u.s. 10% giunti principali controllo visivo dei particolari d’attacco delle funi.    controllo della tesatura delle funi; controllo visivo dell’integrità della protezione delle funi; controllo visivo dell’integrità e funzionalità dei capicorda.    controllo dell’impermeabilizzazione; controllo dell’integrità dei copriferri; controllo dello stato di fessurazione e dell’ampiezza delle stesse (ove possibile).  controllo visivo, per quanto possibile, atto a verificare l’eventuale presenza di fessurazioni, lesioni o cedimenti. Funi: Soletta: Spalle: Verifica di tutta la verniciatura della struttura metallica MANUTENZIONE: - Pulizia del sistema di scolo delle acque di piattaforma. - Ritocchi dello strato di vernice protettiva della struttura metallica (circa il 30%) 32 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CONTROLLI OGNI 10 ANNI DALL’APERTURA AL TRAFFICO
  • 204. Apparecchi d’appoggio:  libertà d’escursione;  stato di conservazione del piano di scorrimento. Cassone d’impalcato:  controllo delle vie d’acqua interne ed eventuale esecuzione di fori sul fondo per smaltimento delle acque infiltrate;  controllo del sistema di smaltimento delle acque di piattaforma.  controllo stato di conservazione della verniciatura;  controllo del serraggio bulloni;  controllo visivo delle saldature correnti; Arco:     verniciatura; controllo visivo 100% delle saldature; controllo u.s. 10% giunti principali controllo visivo dei particolari d’attacco delle funi.    controllo della tesatura delle funi; controllo visivo dell’integrità della protezione delle funi; controllo visivo dell’integrità e funzionalità dei capicorda.    controllo dell’impermeabilizzazione; controllo dell’integrità dei copriferri; controllo dello stato di fessurazione e dell’ampiezza delle stesse (ove possibile).  controllo visivo, per quanto possibile, atto a verificare l’eventuale presenza di fessurazioni, lesioni o cedimenti. Funi: Soletta: Spalle: Verifica di tutta la verniciatura della struttura metallica MANUTENZIONE: - Pulizia del sistema di scolo delle acque di piattaforma. - Valutare la ri-verniciatura completa della struttura metallica. - Controllo tesatura funi. 33 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CONTROLLI A 20 ANNI DALL’APERTURA AL TRAFFICO
  • 205. MANUTENZIONE E CONTROLLO E RELATIVI COSTI Tipo di controllo/manutenzione Cadenza del controllo Costo in Lire Incidenza annuale Visivo funi e capicorda annuale 500.000 500.000 Pulizia sistema di smaltimento acque annuale 500.000 500.000 Libertà e funzionalità appoggi 5 anni 300.000 60.000 Visivo protezione struttura metallica, saldature e bulloni Controllo tesatura delle funi 5 anni 5.000.000 1.000.000 10 anni 50.000.000 5.000.000 Impermeabilizzazione e integrità soletta 10 anni 1.000.000 100.000 Ritocco verniciatura 20 anni 10.000.000 500.000 Riverniciatura totale 40 anni 30.000.000 750.000 8.410.000/anno 34 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza TABELLA RIASSUNTIVA DEGLI INTERVENTI OTTIMALI DI
  • 206. Nel 2000, il collaudatore amministrativo doveva ancora concludere il proprio collaudo a causa di riserve presentate dall’impresa e problemi legati al suo fallimento. Trovandosi in mano il documento di collaudo statico con le prescrizioni di manutenzione a 5 anni dall’entrata in esercizio, si è trovato costretto a far eseguire le prescrizioni di controllo indicate. La ditta incaricata del controllo delle coppie di serraggio e delle saldature del ponte ha prodotto il seguente documento: Positivo: il controllo ultrasonoro sull’integrità dei bulloni, perni capocorda dei pendini e saldatura delle lamiere Positivo: il controllo magnetoscopico sulla saldatura delle lamiere, saldatura degli irrigidimenti, dei remi esterni, dei punti di fissaggio inferiori e superiori delle funi, delle saldature di testa dei tubi principali e di collegamento, degli irrigidimenti degli appoggi. Positivo: il controllo generali sui remi esterni, sulle lamiere del cassone, sull’arco, sulle funi. Non positivo: il controllo sulla coppia di serraggio dei bulloni nei due conci di testa, circa il 30% degli stessi presenta una carenza di serraggio Non positivo: il controllo sulla coppia di serraggio dei bulloni nel concio corrispondente all’apertura n.1, contata a partire dal centro città, circa il 30% degli stessi presenta una carenza di serraggio Non positivo: il controllo sulla coppia di serraggio dei bulloni nel concio corrispondente all’apertura n.3, contata a partire dal centro città, circa il 25% degli stessi presenta una carenza di serraggio Nessun intervento è stato ordinato o programmato dal collaudatore amministrativo ! 35 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CONTROLLO A 5 ANNI DI ESERCIZIO
  • 207. Nel 2001, per iniziativa personale, ho voluto controllare l’interno del cassone del ponte ed il suo stato di conservazione. Entrando ho verificato una situazione di forte degrado dovuta a improvvidi interventi da parte di un elettricista del Comune. Infatti per riparare i proiettori che illuminavano l’arco, mal funzionanti, avevano deciso di alimentarli separatamente e così facendo, avevano realizzato due fori nella soletta, nella zona spartitraffico, non impermeabilizzandoli. Inoltre, durante l’esecuzione dei fori, avevano intasato i fori di drenaggio del cassone coi residui di calcestruzzo, determinando accumuli d’acqua e ambiente aggressivo. Il risultato è visibile nelle foto di seguito allegate. Ho personalmente eseguito il progetto d’intervento di manutenzione, che è costato 110.000 euro, una cifra cinque volte superiore a quella di una corretta manutenzione quinquennale. Nelle immagini che seguono si documentano i problemi riscontrati e la loro soluzione. 36 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CONTROLLO A 6 ANNI DI ESERCIZIO
  • 208. 37 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Cassoni d’estremità: accumuli d’acqua e forte arrugginimento di bulloni e lamiere
  • 209. 38 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Stato delle lamiere e bulloni dopo idonea spazzolatura meccanica
  • 210. Stato finale dell’interno del cassone a manutenzione completata 39 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Controllo e ripristino coppie di serraggio con chiave dinamometrica
  • 211. Parte esterna del concio di testa del cassone: bulloni sostituiti e ri-verniciatura 40 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Stato finale dell’interno del cassone a manutenzione completata
  • 212. Ripristino della protezione dei capicorda danneggiati 41 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Protezione e impermeabilizzazione dei pendini di sospensione
  • 213. Il Comune, più volte sollecitato, non ha provveduto a fare né incaricare nessun controllo e ispezione. Nel 2013, sempre su iniziativa personale ho deciso di controllare l’interno del cassone del ponte ed il suo stato di conservazione generale al raggiungimento della “maggior età”. Nelle immagini che seguono si documenta lo stato generale di conservazione, i problemi riscontrati e la loro motivazione. 42 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CONTROLLO A 18 ANNI DI ESERCIZIO
  • 214. L’interno del cassone presenta un generale buono stato di conservazione, indice che sabbiatura e verniciatura sono stati efficaci: Fianco cassone interno e nodi di attacco traversi e remi esterni Conservazione giunti interni al cassone 43 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza STATO DI CONSERVAZIONE GENERALE DELLA PROTEZIONE INTERNA
  • 215. Le zone sabbiate e verniciate in officina si presentano ben conservate: Le zone di giunto saldato, verniciate in cantiere, presentano deterioramento notevole e ruggine diffusa: 44 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza STATO DI CONSERVAZIONE GENERALE DELLA PROTEZIONE ESTERNA
  • 216. Non essendo mai stata eseguita una manutenzione preventiva, consistente in ritocchi e ricoperture parziali, il deterioramento della vernice è tale da richiedere riparazioni e ricoprimento su tutta la superficie. E’ evidente anche la perdita di colore generalizzata, dovuta all’aggressione atmosferica ed all’azione degli ultravioletti 45 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Zona giunto saldato del primo concio di arco
  • 217. fune 16: 3 cm di varco nell’impermeabilizzazione 46 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROBLEMI ALL’IMPERMEABILIZZAZIONE DELL’ATTACCO FUNI-IMPALCATO
  • 218. Appensione 16: infiltrazioni, deterioramento di vernice e ruggine 47 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza CONSEGUENTI DANNI ALL’ATTACCO INFERIORE DEI PENDINI
  • 219. fune 12: fessure millimetriche nella guarnizione Appensione 12: infiltrazione d’acqua nella fune con aggressione alla testa filettata 48 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROBLEMI ALLE GUARNIZIONI DI IMPERMEABILIZZAZIONE FUNI
  • 220. Rottura pozzetto del corpo illuminante con acqua nel pozzetto non impermeabilizzato 49 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROBLEMI INFILTRAZIONI D’ACQUA DA POZZETTI E ACCESSORI VARI
  • 221. Effetti dentro il cassone: infiltrazioni, deterioramento protezione e ruggine diffusa 50 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza DANNI RICONDUCIBILI ALLE INFILTRAZIONI DA POZZETTI E ACCESSORI VARI
  • 222. Deterioramento meccanico del giunto, no manutenzione – mancanza di tenuta all’acqua Mancanza sigillatura dei bulloni – vie d’infiltrazione d’acqua 51 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROBLEMI DI TENUTA E FUNZIONAMENTO GIUNTI
  • 223. Scolatura sulle strutture e danno diffuso Deterioramento protezione e ruggine diffusa 52 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza DANNI RICONDUCIBILI AI GIUNTI
  • 224. Deterioramento protezione e ruggine diffusa 53 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza DANNI RICONDUCIBILI AI GIUNTI
  • 225. Appoggio fisso: rottura inghisaggio per mancanza spine di ancoraggio (solo resina) 54 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROBLEMI AGLI APPOGGI
  • 226. 55 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Appoggio unidirezionale longitudinale: escursione 40 mm sui 50 mm ammissibili
  • 227. infiltrazioni dentro il cassone: danneggiamento protezione della carpenteria e ruggine infiltrazioni dentro il cassone: inizio processo di danneggiamento soletta c.a. 56 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROBLEMI DOVUTI ALLA SCARSA QUALITA’ DELL’IMPERMEABILIZZAZIONE
  • 228. Mancanza di pulizia delle griglie raccolta acque e dei bocchettoni sulla carreggiata 57 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROBLEMI DOVUTI ALLO SMALTIMENTO DELLE ACQUE PIOVANE
  • 229. Necessità di pulizia griglie, manutenzione e sostituzione tubi di evacuazione 58 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Tubi di evacuazione troppo corti, scolo e danno sulla soletta
  • 230. Solettine sopra ai vani sottoservizi, mai impermeabilizzate né protette: usura, carbonatazione ed ossidazione armature Necessità di impermeabilizzazione e pavimentazione (resina ÷ poliurea) 59 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROBLEMI ALLE SOLETTINE DEI MARCIAPIEDI
  • 231. Mancanza di soletta di transizione tra rilevato e spalla e conseguenti cedimenti 60 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROBLEMI AI RILEVATI DI ACCESSO: CEDIMENTI
  • 232. Dislivello di 10 cm: urto dinamico ed incremento del danno Dislivello di 5 cm sulla pista ciclabile e disagio per gli utenti 61 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PROBLEMI CONSEGUENTI AI CEDIMENTI
  • 233. Vegetazione in alveo ed insufficienza del deflusso idraulico Rischio di alluvione (ultima nel 1994, subito prima dell’allargamento dell’alveo e della realizzazione del nuovo ponte) 62 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza MANCANZA DI PULIZIA ALVEO
  • 234. Considerato il livello di danno riscontrato, si prescrivono vari interventi classificabili in: - Urgenti: devono essere progettati ed eseguiti nell’arco di pochi mesi perché possono pregiudicare la stabilità o la vita utile del ponte - Programmabili: devono essere comunque programmati ed eseguiti entro due anni per il corretto funzionamento del ponte ed il suo futuro servizio. INTERVENTI URGENTI: 1. Riparazione della protezione di tutti i giunti dell’arco (spazzolatura meccanica e verniciatura) 2. Rifacimento impermeabilizzazione di tutti gli inserimenti funi nell’impalcato 3. Sigillatura delle guarnizioni tra funi di sospensione e coni protettivi 4. Riparazione della protezione di tutti gli apparecchi di aggancio inferiori delle funi (spazzolatura meccanica e verniciatura) 5. Riparazione cassette del sistema illuminante ed impermeabilizzazione di tutti i pozzetti 6. Riparazione protezione interna dei due conci di testa del cassone (spazzolatura meccanica e verniciatura) 7. Sostituzione integrale dei giunti stradali, con modelli di pari escursione e raccolta d’acqua fuori dalle zone di scolo 8. Riparazione della protezione dei traversi di testa (spazzolatura meccanica e verniciatura) 9. Riparazione del danno nelle spalle in calcestruzzo (idropulizia, passivazione armature, ricostruzione copriferri e trattamento anticarbonatazione) 10. Consolidamento del baggiolo ed inghisaggio dell’appoggio fisso in spalla destra 11. Pulizia griglie smaltimento acqua, rifacimento tubi di scolo ed impermeabilizzazione 12. Riparazione del danno all’intradosso soletta nelle zone di scolo (picchettatura, passivazione armature, ricostruzione copriferri) 13. Passivazione armature esposte sui marciapiedi 14. Impermeabilizzazione generale di marciapiedi e spartitraffico centrale con “poliurea” 15. Ripristino zona di transizione tra rilevati e spalle con realizzazione di misto cementato e rifacimento pavimentazione 63 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PRESCRIZIONI DOPO VERIFICA ISPETTIVA
  • 235. 1. Ricoprimento di tutta la superficie verniciata 2. Spazzolatura e verniciatura di tutti i giunti principali interni al cassone 3. Controllo funi da parte della ditta esecutrice “Tensoteci”: tesatura, valutazione stato di conservazione testa filettata inferiore, realizzazione di fori di scolo acque nel dado di blocco del capocorda regolabile inferiore 64 Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza INTERVENTI PROGRAMMABILI: