PROGETTO DI PONTI E VIADOTTI - PONTI A CASSONE

· Progetto e Sperimentazione di Strutture

· Progetto di Ponti e Viadotti

· PONTI A CASSONE - INTRODUZIONE

· Marco Bozza

· INTRODUZIONE

· IMPALCATO REALIZZATO PER CAMPATA INTERA

· IMPALCATO REALIZZATO PER CONCI SUCCESSIVI

· ASPETTI PARTICOLARI DELL'IMPALCATO A CASSONE

· TIPOLOGIE STRUTTURALI DEGLI IMPALCATI A CASSONE

INTRODUZIONE

Insieme allo sviluppo di nuove tipologie strutturali (a travata continua, ad arco, sospesi, strallati), nel tempo ha subito una profonda evoluzione anche la struttura dell'impalcato e con questa la sua tecnica di costruzione. Attualmente, i nuovi orientamenti nella realizzazione di ponti in calcestruzzo, propongono impalcati con sezioni strutturali a cassone. L'impalcato a cassone dei ponti su più campate (viadotti), può essere costruito mediante strutture prefabbricate o gettate in opera, con possibilità di realizzare l'intera campata o parte di essa (costruzione per conci).

IMPALCATO REALIZZATO PER CAMPATA INTERA

Impalcato prefabbricato

L'intera campata viene realizzata mediante travature prefabbricate semplicemente appoggiate sulle pile. La continuità viene poi realizzata mediante fasi successive per mezzo di cavi di precompressione da effettuarsi in opera con cavi scorrevoli successivamente, e a volte anche prima, del getto della soletta.

Impalcato realizzato con getto in opera

In questa soluzione l'intera campate viene realizzata mediante travature gettate in opera. Questo è reso possibile, principalmente, dal progresso dovuto agli sviluppi tecnologici e costruttivi che hanno accompagnato la costruzione delle strutture da ponte. Tali progressi tecnologici hanno interessato la possibilità di realizzare centine autovaranti, aventi l'importante caratteristica di impostare con criteri di industrializzazione i problemi connessi al getto in opera. Tali strutture sopportano il peso del getto di un'intera campata con luci fino a 50 m. Ciò consente di abbandonare i convenzionali ponteggi a terra, permettendo tempi più ridotti per la costruzione.

IMPALCATO REALIZZATO PER CONCI SUCCESSIVI

Conci prefabbricati

L'impalcato viene realizzato mediante costruzione per conci prefabbricati successivi. L'avanzamento della costruzione avviene procedendo a sbalzo simmetricamente da ciascuna pila, nel qual caso ciascun concio viene montato nella sua posizione finale, impiegando resine (normalmente a due componenti) per garantire il contatto tra conci prefabbricati contigui. In questa situazione le strutture di servizio che sorreggono il concio nella fase di montaggio possono operare a sbalzo dalla parte già costruita, ovvero poggiare su due pile successive e quindi funzionare come un carro varo. L'impiego del carro varo è generalmente costoso e complesso da montare, per cui il suo utilizzo è giustificato per ponti molto lunghi. Il sostegno provvisorio dei conci e la successiva realizzazione della continuità viene affidata ad un sistema di cavi di precompressione.

Conci realizzati in opera

A differenza del punto precedente, i conci vengono gettati in opera in un cantiere allestito in corrispondenza di una spalla. L'impalcato viene realizzato gettando tutti i conci in un'unica posizione e spingendoli in avanti man mano che la costruzione procede. In questo caso la costruzione avviene mediante utilizzo di una centina a balzo e impiegata per ponti con un numero limitato di campate. La tecnologia a "spinta" determina una progressione di schemi statici con frequente e ripetitiva inversione delle sollecitazioni: la sezione a cassone costituisce un tipo strutturale ad alta flessibilità in grado di far fronte sia ad inversione delle azioni flettenti, sia a sollecitazioni anomale conseguenti a dislivelli degli appoggi di transito.

ASPETTI PARTICOLARI DELL'IMPALCATO A CASSONE

La sezione a cassone è molto più aderente, sotto l'aspetto statico, al regime di sollecitazioni presente negli impalcati da ponte. In questi, infatti, l'eccentricità dei carichi mobili e le azioni di torsione ad esse connesse consigliano tipi di sezioni in grado di fornire un'elevata resistenza a sollecitazioni torsionali. Inoltre, la struttura a cassone è adatta per lo schema a trave continua, tenendo anche conto che la presenza della controsoletta, il cui spessore può essere aumentato in corrispondenza degli appoggi, risolve il problema dell'assorbimento delle azioni flettenti negative. E' importante osservare che le ottime caratteristiche meccaniche dei materiali che oggi si hanno a disposizione, consentono una sensibile riduzione degli spessori, mentre l'esigenza di ridurre le dimensioni trasversali delle sottostrutture (capitelli , pile e fondazioni), problema questo particolarmente importante per le sopraelevate urbane ed extraurbane, orienta verso la progettazione di sezioni con nucleo chiuso ridotto rispetto alla larghezza totale della sezione stessa. Infatti tali impalcati sono dotati di traversi di irrigidimento solamente alle estremità, in corrispondenza degli appoggi. L'assenza di diaframmi di campata è legata a problemi di ordine tecnologico connessi al controcassero interno.

Il complesso delle caratteristiche di tali sezioni a cassone (spessori ridotti, rapporto tra la larghezza della sezione utile e la larghezza del nucleo a cassone molto maggiore dell'unità, assenza di diaframmature di campata), non consente di ritenere queste sezioni trasversalmente rigide come richiesto dalla teoria classica: questo impone verifiche più approfondite che possano indagare sugli effetti statici della deformabilità trasversale del profilo. Per condizioni non simmetriche di carico gli spigoli possono subire spostamenti relativi, la sezione trasversale non rispetta la sua geometria, nascono sollecitazioni trasversali e sollecitazioni normali, globalmente equilibrate, tipiche delle strutture a lastre (FLODED PLATE). E' da tenere presente, inoltre, che anche il comportamento convenzionale di queste sezioni in regime di torsione uniforme richiede alcune approfondimenti. In tali strutture, l'ingobbamento impedito, o la variabilità delle sollecitazioni torcenti, danno origine a tutti i problemi connessi con la torsione non uniforme. In particolare, quando si studia la deformata trasversale del profilo, è necessario fare riferimento alla sezione trasversale, tenendo conto anche della variabilità della sezione della soletta di impalcato e della controsoletta. Infatti in assenza di diaframmature una tale variabilità è determinante al fine di irrigidire la sezione trasversale, quando normalmente questo contributo viene invece trascurato in fase progettuale.

TIPOLOGIE STRUTTURALI DEGLI IMPALCATI A CASSONE

La tipologia strutturale dell'impalcato da una sezione aperta verso una soluzione a cassone ha subito un'evoluzione in relazione alla necessità di riduzione, a parità di larghezza dell'impalcato, i pesi propri strutturali. Ciò lo si è ottenuto incrementando il rapporto tra la larghezza dell'impalcato e la larghezza del nucleo del cassone, comportando tuttavia non sempre sostanziali vantaggi nei confronti dell'assetto statico per azioni torcenti. Questa evoluzione è rappresentata in Figura 1.

Figura 1

Con riferimento alla Figura 1a) si vede che il miglioramento del comportamento statico dello schema strutturale a travate richiederebbe il collegamento inferiore del bulbo delle travi con l'adozione di un cassone bicellulare, come indicato in Figura 1b). Tuttavia per esigenze costruttive ed economiche, generalmente dove è possibile, si tende ad eliminare il setto centrale, eventualmente incrementando lo spessore dei setti laterali, giungendo allo schema di Figura 1c). Se ancora, per esigenze connesse alla limitazione dell'ingombro delle sottostrutture (ad esempio le pile nelle sopraelevate urbane), si riduce la larghezza della controsoletta, si ottiene lo schema finale di Figura 1d). Variazioni del profilo possono ulteriormente essere influenzati da esigenze di alloggiamento dei cavi di precompressione, sia nella controsoletta (ponti a cassoni appoggiati) sia in soletta (ponti realizzati a conci prefabbricati) per l'avanzamento o per realizzare la continuità.