Ponti - Progettazione, Tipologie, Elementi

Aggiornato alle Norme Tecniche per le Costruzioni 2018, alla relativa Circolare applicativa n. 7 del 21 gennaio 2019 e agli Eurocodici

I ponti sono una pietra miliare della tecnica ingegneristica e conoscere come funziona un ponte non è una cosa che riguarda solo il tecnico, ma chiunque vi transiti.

La presente pubblicazione si configura come un manuale teorico-pratico per ingegneri e architetti, progettisti di nuove opere o tecnici incaricati di intervenire o manutenere ponti esistenti; tuttavia si rivolge anche al semplice appassionato di ponti o semplicemente a chi voglia capire come funziona il ponte che osserva o che attraversa.

Il manuale fornisce informazioni sui ponti, sulla loro progettazione, sulla estetica e sulla loro funzionalità immediata e nel tempo. Ha inoltre l’ambizione di trasmettere la passione per questo tipo di opere con un invito a cercare nuove soluzioni e a non aver paura di “osare”; spesso i ponti sono stati ridotti a successioni di travi tutte uguali, su pile tutte simili, con soluzione corretta ma francamente squallida. Nel contempo si vuole caldeggiare la cura di un’opera così importante e delicata.

Il testo descrive puntualmente le parti salienti che compongono la struttura di un ponte, cercando per quanto possibile di semplificare i problemi allo scopo di trasmettere la comprensione del funzionamento di ciascuna parte. Solo se si comprende il funzionamento di un ponte e il perché di determinate scelte del progettista si può agire in modo razionale e oculato.

Per ogni tipologia di ponte il testo fornisce la chiave per comprenderne il funzionamento, in modo da consentirne il progetto. La comprensione del comportamento è altresì utile anche per chi deve intervenire o manutenere un ponte esistente, seguendo la sua filosofia progettuale, per migliorarne o correggerne la funzione.

SOFTWARE INCLUSO (in versione Desktop e WebApp)
Il software incluso installa un applicativo Excel per il calcolo di un ponte pedonale in legno con due travi parallele che sopportano dei travicelli sui quali vi è il tavolato.

L’applicativo esegue le verifiche allo SLU e allo SLS di travi parallele, travicelli, tavolato, parapetto e montanti del parapetto; si ricava anche la verifica a deformazione di lunga durata.

I calcoli sono svolti seguendo l’EC5 e i carichi applicati corrispondono a quelli previsti dalla NTC18 e dall’EC5. Le verifiche sono conformi alle norme vigenti ed europee, allegabili alle relazioni di calcolo da effettuare per le strutture.

L’utilità dell’applicativo trova riscontro nella richiesta da parte delle norme di verifiche manuali da allegare ai complessi e spesso incomprensibili risultati che scaturiscono dai più comuni programmi di calcolo agli elementi finiti.

L’installazione comprende: Glossario (termini più ricorrenti sull’argomento); FAQ (risposte alle domande più frequenti); Test (verifiche sulla conoscenza dell’argomento).

REQUISITI HARDWARE E SOFTWARE
Software Desktop: processore da 2.00 GHz; MS Windows Vista/7/8/10; MS .Net Framework 4+; 250 MB liberi sull’HDD; 2 GB di RAM; MS Office 2007+; Accesso ad internet e browser web.

WebApp: qualsiasi dispositivo con MS Windows, Mac OS X, Linux, iOS o Android; MS Office 2007+; Accesso ad internet e browser web con Javascript attivo.

AUTORE
Antonio Cirillo, ingegnere specialista di strutture e libero professionista. È professore PCI all’ITIS Meucci di Massa ed autore di volumi su sismica, cemento armato, acciaio, geotecnica, opere di sostegno, legno basati sugli Eurocodici.

INDICE
INTRODUZIONE
1. Generalità
2. Classificazione dei ponti
3. Progettazione olistica e conceptual design per i ponti
4. Normativa di riferimento
5. Tipi di ponti in base al materiale utilizzato
6. Progettare un ponte
7. La scelta del tipo di ponte
8. Nomenclatura

1. SICUREZZA E PRESTAZIONI ATTESE
1.1. Introduzione
1.2. Principi fondamentali [§ 2.1 NTC2018]
1.3. Requisiti delle opere strutturali [§ 2.2 NTC2018]
1.4. Valutazione della sicurezza [§ 2.3 NTC2018]
1.5. Vita nominale, classi d’uso e periodo di riferimento [§ 2.4 NTC2018]
1.6. Azioni sulle costruzioni [§ 2.5 NTC2018]
1.7. Azioni nelle verifiche agli stati limite [§ 2.6 NTC2018]
1.8. Verifiche alle tensioni ammissibili
1.9. Appendice a commento

2. PONTI STRADALI [§ 5.1 NTC2018] Con indicazioni della C.M. n. 7/2019, Istruzioni della C.M. n. 34233/1991 e commenti dell’Autore
INTRODUZIONE [§ C1 – C.M. N. 7/2019]
PONTI [§ C5 – C.M. N. 7/2019]
PONTI STRADALI [§ 5.1 NTC2018]
Oggetto [§ 5.1.1 NTC2018]
Prescrizioni generali [§ 5.1.2 NTC2018]
Azioni sui ponti stradali [§ 5.1.3 NTC2018]
Verifiche di sicurezza [§ 5.1.4 NTC2018]
Strutture portanti [§ 5.1.5 NTC2018]
Vincoli [§ 5.1.6 NTC2018]
Opere accessorie [§ 5.1.7 NTC2018]

3. CARICHI SUI PONTI DA EC1
3.1. Nomenclatura relativa al ponte
3.2. Azioni
3.3. Divisione della carreggiata in corsie convenzionali [4.2.3. EC1]
3.4. Carichi sui ponti
3.4.1. Carichi verticali
3.5. Forze orizzontali [4.4 EC1]
3.6. Gruppi di carico da considerare in progetto per ponti stradali [4.5 EC1]
3.7. Combinazione di azioni
3.8. Combinazione di azioni allo SLE
3.9. Modelli di carico per fatica [4.6 EC1]
3.10. Modelli di carico per fatica
3.11. Azioni accidentali [4.7 EC1]
3.12. Azioni sui parapetti [4.8 EC1]
3.13. I modelli di carico sui rilevati [4.9 EC1]
3.14. Ponti pedonali o passerelle
3.14.1. Basi di calcolo
3.14.2. Azioni sui ponti pedonali (azioni sui ponti pedonali e sulle zone per pedoni e cicli)

4. INDICAZIONI DI CALCOLO
4.1. Premessa
4.2. Linee di influenza
4.3. Progettazione ponti stradali
4.3.1. Sito
4.3.2. Analisi idraulica e idrogeologica
4.3.3. Analisi geotecnica
4.3.4. Progettazione preliminare
4.3.5. Progettazione ponte
4.3.6. Azioni
4.3.7. Verifiche
4.3.8. Il sisma
4.3.9. Cedimenti delle imposte e delle fondazioni
4.4. Ripartizione trasversale dei carichi (formula di Courbon)
4.4.1. Dall’intero impalcato a una singola trave
4.4.2. Tipologie di impalcato
4.4.2.1. Impalcato deformabile
4.4.2.2. Impalcato rigido
4.4.3. Calcolo eccentricità ponte a 2 corsie
4.4.4. Esempio ponte di 1ª categoria due corsie e marciapiedi ponte stradale (unica categoria NTC2018)
4.4.5. Esempio ponte di 2ª categoria due corsie e marciapiedi [eliminato da NTC2018]
4.4.6. Sintesi passaggio da impalcato a una trave
4.4.7. Sintesi calcolo trave
4.5. Calcolo sollecitazione solette
4.5.1. Considerazioni generali
4.5.2. Considerazioni specifiche rispetto ai carichi concentrati
4.5.3. Carico tandem in movimento
4.5.4. Calcolo sollecitazioni nella soletta con le superfici di influenza

5. CALCOLO ELEMENTI STRUTTURALI
5.1. Soletta di collegamento
5.1.1. Verifica soletta impalcato in c.a.
5.2. Traversi
5.3. Spalle
5.3.1. Condizioni di carico
5.4. Appoggi (cenni)
5.5. Parapetti
5.5.1. Calcolo montante
5.5.2. Calcolo corrimano

6. TIPOLOGIE DI PONTI
6.1. Introduzione: ponte struttura spaziale
6.1.1. Comportamento spaziale della piastra di impalcato
6.1.2. Schemi nel piano come forti semplificazioni
6.2. Ponti a travi semplicemente appoggiate
6.2.1. L’elogio della struttura isostatica
6.2.2. Solettone semplice
6.2.3. Travi parallele semplicemente appoggiate
6.2.4. Ponte con “sedie laterali”
6.2.5. Travi rese isostatiche
6.3. Travi continue
6.3.1. Trave su tre appoggi
6.3.2. Trave su quattro appoggi
6.4. Ponti a telaio
6.4.1. Telaio a tre cerniere
6.4.2. Telaio a due cerniere
6.4.3. Telaio a due cerniere con travi a sbalzo
6.4.4. Ponti a telaio incastrati al piede
6.4.5. Ponte a telaio semplice aperto
6.4.6. Ponte a telaio aperto detto “a cavalletto”
6.4.7. Ponte a telaio doppio
6.4.8. Ponte a telaio triplo
6.4.9. Ponte a telaio multiplo
6.4.10. Ponti a telaio chiuso
6.5. Ponte con pila raddoppiata
6.6. Ponte reticolare
6.7. Ponti ad arco
6.7.1. Arco a tre cerniere
6.7.2. Arco a due cerniere
6.7.3. Schema statico ad arco incastrato
6.7.4. Arco ideale
6.7.5. Ponte ad arco a via inferiore
6.7.6. Esempi di ponti ad arco a via inferiore
6.7.7. Esempi di ponti ad arco a via superiore
6.7.7.1. Ponte a tre cerniere
6.7.7.2. Ponte a due cerniere
6.7.7.3. Ponte a con doppie cerniere terminali
6.7.8. Ponte ad arco a via superiore
6.7.8.1. Esempi ponti ad arco a via superiore
6.7.9. Ponte ad arco a via intermedia
6.7.9.1. Esempi di ponti ad arco a via intermedia
6.8. Ponti sospesi
6.8.1. Brevetto dell’autore
6.8.2. Esempi di ponti sospesi
6.9. Ponti strallati
6.9.1. Funzionamento statico
6.9.2. Ponte di Morandi sul Polcevera a Genova
6.9.3. Ponti strallati simmetrici con diversa orditura degli stralli
6.9.4. Esempi di ponti strallati
6.9.5. Ponte strallato con telaio
6.10. Ponti levatoi
6.11. Ponti girevoli

7. APPARECCHI DI APPOGGIO
7.1. Tipi di appoggio in base al funzionamento statico
7.1.1. Schemi statici
7.1.2. Funzione di vincolo
7.2. Tipi di appoggio in base al materiale
7.2.1. Apparecchi di appoggio in acciaio
7.2.2. Appoggi in elastomero armato
7.2.3. Appoggi in elastomero armato e contenitore in acciaio
7.2.4. Apparecchi di appoggio in cemento armato

8. GIUNTI DI DILATAZIONE
8.1. Tipi di giunti di dilatazione

9. TOMBINI
9.1. Tipologia di tombini
9.1.1. Tombino circolare
9.1.2. Tombino rettangolare

10. PILE
10.1. Tipi di sezioni
10.2. Tipi di schemi statici
10.3. Tipi di disposizioni trasversali
10.4. Pile a telaio
10.5. Tipi di forme

11. SPALLE
11.1. Tipi di spalle

12. PARTICOLARI DEL PONTE
12.1. Bordi ponte
12.2. Parapetti
12.3. Correzione nel rilevato

13. TRAVERSI
13.1. Disposizione traversi
13.2. Posizione traverso

14. SISTEMI COSTRUTTIVI
14.1. Costruzione ponti gettati in sito
14.2. Costruzione ponti con elementi prefabbricati
14.2.1. Varo di intere travi
14.3. Costruzione ponti con elementi a sbalzo
14.3.1. Avanzamento a sbalzo con travi di servizio montate per “conci”
14.3.2. Avanzamento a sbalzo con gettate di calcestruzzo in sito
14.4. Costruzione ponti particolari
14.4.1. Sistemi costruttivi particolari
14.5. Considerazioni sui getti in opera
14.6. Considerazioni sulle sollecitazioni in corso d’opera

15. PONTI IN ZONA SISMICA NTC 2018 DI CUI AL D.M. 17 GENNAIO 2018 E C.M. n. 7/2019
15.1. PONTI [§ 7.9 NTC2018]
15.1.1. Campo di applicazione [§ 7.9.1 NTC2018]
15.1.2. Criteri generali di progettazione [§ 7.9.2 NTC2018]
15.1.3. Modello strutturale [§ 7.9.3 NTC2018]
15.1.4. Analisi strutturale [§ 7.9.4 NTC2018]
15.1.5. Dimensionamento e verifica degli elementi strutturali [§ 7.9.5 NTC2018]
15.1.6. Dettagli costruttivi per elementi in calcestruzzo armato [§ 7.9.6 NTC2018]
15.2. Ponti con isolamento e/o dissipazione [§ 7.10 NTC2018]
15.2.1. Scopo [§ 7.10.1 NTC2018]
15.2.2. Requisiti generali e criteri per il loro soddisfacimento [§ 7.10.2 NTC2018]
15.2.3. Caratteristiche e criteri di accettazione dei dispositivi [§ 7.10.3 NTC2018]
15.2.4. Indicazioni progettuali [§ 7.10.4 NTC2018]
15.2.5. Modellazione e analisi strutturale [§ 7.10.5 NTC2018]
15.2.6. Verifiche [§ 7.10.6 NTC2018]
15.2.7. Aspetti costruttivi, manutenzione, sostituibilità [§ 7.10.7 NTC2018]
15.2.8. Accorgimenti specifici in fase di collaudo [§ 7.10.8 NTC2018]
15.3. Commento da Circolare esplicativa n. 7/2019

16. PROGETTO PONTE «RINASCITA»
16.1. Analisi stato di fatto
16.2. Progetto Rinascita
16.3. Ponte Rinascita: il progetto
16.4. Prima pila
16.5. Seconda pila
16.6. Viadotto esistente messo in sicurezza
16.7. Costruzione veloce e montaggio agevole
16.8. Protezione case non demolite
16.9. No al viadotto

17. PONTI IN LEGNO
17.1. Storia
17.1.1. Il ponte sul Reno
17.2. Ponti in legno attuali
17.3. Tipologie di ponti in legno
17.3.1. Ponticelli in legno a travi parallele
17.3.2. Ponticelli in legno con travi e saettoni
17.3.3. Ponticelli in legno con travi irrobustite da sottotravi e saettoni
17.3.4. Ponticelli in legno irrobustiti con tirante e contraffisso
17.3.5. Ponticelli in legno irrobustiti con tirante e due contraffissi

18. IL SOFTWARE INCLUSO (in versione Desktop e WebApp)
18.1. Note sul software incluso
18.2. Requisiti hardware e software
18.2.1. Utenti software Desktop
18.2.2. Utenti WebApp
18.3. Richiesta della password di attivazione del software
18.4. Installazione ed attivazione del software Desktop (utenti MS Windows)
18.5. Utilizzo della WebApp
18.6. Assistenza tecnica (TicketSystem)
18.7. Stampe