Costruzioni Metalliche - Ponti: seminario Ing. Luca ROMANO

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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.

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Costruzioni Metalliche - Ponti: seminario Ing. Luca ROMANO

  1. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 49. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza
  50. 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. 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. 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. 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. 54. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza
  55. 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. 56. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza
  57. 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. 58. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza RESISTENZA DEI MATERIALI:
  59. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 81. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Sezione mista tipo:
  82. 82. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza
  83. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 114. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PREDIMENSIONAMENTO SEZIONE ARCO:
  115. 115. Costruzioni Metalliche - Prof. Ing. Franco Bontempi - Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale - Universita' degli Studi di Roma La Sapienza PREDIMENSIONAMENTO INERZIA ARCO:
  116. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.

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