5 Presentazione APP&GIUNTI

MODULO DI PROGETTAZIONE AVANZATA

GRANDI STRUTTURE

Prof. Marco Petrangeli

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI “G.D’ANNUNZIO”Dipartimento di Ingegneria

AMBITO PROGETTO E COSTRUZIONE

Laboratorio di Tesi

Modulo di Progettazione Avanzata Grandi Strutture

Argomenti del modulo

1) Prefabbricazione c.a.

4) Ponti in acciaio

5) Appoggi e giunti

3) Post tensione

2) Prefabbricazione c.a.p.

QUALI CRITERI UTILIZZARE NELLA SCELTA E NEL DIMENSIONAMENTO DEI SISTEMI D’APPOGGIO E GIUNTO

�Le principali tipologie strutturali ed il loro utili zzo

�La Normativa Italiana ed Europea

� Calcolo e dimensionamento di appoggi e giunti. Stati Limite in forze e spostamenti

� Progettazione e manutenzione. Presentazione di alcun i case studies significativi:

• Gli appoggi in gomma: Il fly over Rue d’Italie a Tunisi

• Attrito e Frenatura: I cavalcavia della Torino-Milano

• Temperatura e rigidezza strutturale: I cavalcavia della nuova A4 Trieste-Venezia

• Rigidezza e complanarietà: Il bi-cassone ferroviario

• Rigidezza ed iperstatiche: I solettoni di Certosa sulla A4

• Interazione binario – struttura

SOMMARIO

Appoggi e giunti5

QUALI CRITERI UTILIZZARE NELLA SCELTA E NEL DIMENSIONAMENTO DEI SISTEMI D’APPOGGIO E GIUNTO

SOMMARIO

� Principi di progettazione in zona sismica

• Gerarchia delle resistenze• Isolamento• Dissipazione• Regolarizzazione strutturale

� Progettazione in zona sismica: Case Studies

• Tammaro e Bifernina• Viadotti SS17 de L’Aquila• Abaco interventi di riabilitazione per ponti ANAS

Prof. Marco PetrangeliProf. Marco Petrangeli

Appoggi e giunti5

APPOGGI

� Appoggi in gomma

� Appoggi acciaio teflon

RITEGNI

GIUNTI

Tipologie Appoggi, Ritegni e Giunti

• Gomma semplice

• Gomma armata

• Gomma con nucleo in piombo

• Fissi, Unidirezionali, Multidirezionali

• Bidirezionali

• Cedevoli

• Con ritegni in acciaio (Pioli, Falci, Omega)

• Ritegni rigidi• Ritegni elastoplastici• Ritegni viscosi• Accoppiatori idraulici

• Tamponi sottopavimentazione• Acciaio - Gomma• Metallici

Appoggi e giunti5

(immagine ripresa da catalogo FIP)

Appoggi in gomma• Gomma semplice (bassi spessori)• Gomma armata (con elevati spessori → Isolatori)• Gomma armata con nucleo in piombo (Isolatori ad alto smorzamento)

Appoggi e giunti5

� Appoggi a disco elastomerico confinato• Fissi, Unidirezionali, Multidirezionali• Bidirezionali• Cedevoli• Con ritegni in acciaio (Pioli, Falci, Omega)

(immagine ripresa da catalogo FIP)

Appoggi in acciaio

Appoggi e giunti5

� Appoggi a calotta sferica• Fissi, Unidirezionali, Multidirezionali• Bidirezionali• Cedevoli• Con ritegni in acciaio (Pioli, Falci, Omega)

(Viadotto Tammaro I, Val di Fortore)

( Viadotti Alta Velocità lotto Chivasso )

( immagine ripresa da catalogo ALGA )

Appoggi in acciaio

Appoggi e giunti5

• Ritegni rigidi (o semirigidi)• Ritegni elastoplastici• Ritegni viscosi• Accoppiatori idraulici

Sezione Trasversale

Sezione Longitudinale

(Viadotto Raio – L’Aquila)

(Viadotto Camporegio sulla ss. 76 - Marche

Ritegni

Appoggi e giunti5

( immagine ripresa da catalogo FIP )

elasto-plastico

Ritegni• Ritegni rigidi (o semirigidi)• Ritegni elastoplastici• Ritegni viscosi• Accoppiatori idraulici

Appoggi e giunti5

( immagini tratte da catalogo ALGA )

Appoggi e giunti5

( immagini tratte da catalogo ALGA )

Appoggi e giunti5

• Tamponi sottopavimentazione• Acciaio - Gomma• Metallici

( immagine ripresa da catalogo AGOM )

Giunti

Appoggi e giunti5

( Rue de Italie, Tunisi )( Rue de Italie, Tunisi )

(immagine ripresa da catalogo FREYSSINET)

Giunti• Tamponi sottopavimentazione• Acciaio - Gomma• Metallici

Appoggi e giunti5

( Rue de Italie, Tunisi )(immagine ripresa da catalogo FIP)

Giunti• Tamponi sottopavimentazione• Acciaio - Gomma• Metallici

Appoggi e giunti5

COMUNITARIA� UNI EN 1337-1:2001 - Appoggi strutturali - Regole generali di progetto.� UNI EN 1337-2:2004 - Appoggi strutturali - Parte 2: Elementi di scorrimento� UNI EN 1337-3:2005 - Appoggi strutturali - Parte 3: Appoggi elastomerici � UNI EN 1337-4:2004 - Appoggi strutturali - Parte 4: Appoggi a rullo � UNI EN 1337-5:2005 - Appoggi strutturali - Parte 5: Appoggi a disco elastomerico� UNI EN 1337-6:2004 - Appoggi strutturali - Parte 6: Appoggi a contatto lineare� UNI EN 1337-7:2004 - Appoggi strutturali - Parte 7: Appoggi sferici e cilindrici di PTFE� UNI EN 1337-8:2007 - Appoggi strutturali - Parte 8: Guide e ritegni� UNI EN 1337-9:1999 - Appoggi strutturali - Protezione� UNI EN 1337-10:2004 - Appoggi strutturali - Parte 10: Ispezione e manutenzione� UNI EN 1337-11:1999 - Appoggi strutturali - Trasporto, immagazzinamento ed installazione.

FERROVIARIA� Istruzione 44 E - Calcolo, esecuzione collaudo e posa in opera di dispositivi di vincolo e dei

coprigiunti negli impalcati ferroviari e nei cavalcavia

CNR� 10018/87 – Apparecchi di appoggio per le costruzioni. Impiego per le costruzioni

NORMATIVE

Appoggi e giunti5

4.2.4.1.7 Resistenza degli apparecchi di appoggioLe verifiche degli apparecchi di appoggio devono essere condotte tenendo conto della specificità dei

materiali impiegati e della tipologia delle apparecchiature. Si potrà fare riferimento a modelli di calcolo contenuti in normative di comprovata validità , adottando fattori parziali γM che garantiscano i livelli di sicurezza stabiliti nelle presenti norme.

4.2.9.5 Apparecchi di appoggioLa concezione strutturale deve prevedere facilità di sostituzione degli apparecchi di appoggio, nel

caso in cui questi abbiano vita nominale più breve di quella della costruzione alla quale sono connessi.

5.1.6 VINCOLI I dispositivi di vincolo dell’impalcato alle sottostrutture (pile, spalle, fondazioni) devono possedere le

caratteristiche previste dallo schema statico e cinematico assunto in sede di progetto, sia con riferimento alle azioni, sia con riferimento alle distorsioni. [....]

Testo Unico – Cap. 4-5

Appoggi e giunti5

7.9.5.4 Apparecchi di appoggio

7.9.5.4.1 Apparecchi di appoggio fissiGli apparecchi d’appoggio fissi devono essere dimensionati con il criterio della GR. Essi devono quindi

essere in grado di trasmettere, [....]. forze orizzontali tali da produrre, nella o nelle sezioni critiche alla base della pila, un momento flettente pari a: , dove è il momento resistente della o delle sezioni critiche. [....]

7.9.5.4.2 Appoggi d’appoggio mobili[....]

7.9.5.4.3 CollegamentiCon il termine di collegamenti si designano diversi dispositivi aventi lo scopo di impedire o limitare il

movimento relativo tra impalcato e sommità pila. [....]

7.9.5.4.4 Lunghezze di sovrapposizioneNelle zone di appoggio dove è previsto un movimento relativo tra elementi diversi della struttura

(impalcato-pila, impalcato-spalle, seggiole ‘Gerber’, ecc.) deve essere comunque disponibile una lunghezza di sovrapposizione tra le parti che si sovrappongono. [....]

RdRd Mγ RdM

Testo Unico – Cap. 7

Appoggi e giunti5

Worldwide, integral type bridges are being used in greater numbers in lieu of jointed bridges because of their structural simplicity, first-cost economy, and outstanding durability. In the UK and the US states of Tennessee and Missouri, for example, the construction of most moderate length bridges is based on the integral bridge concept.

Integral bridges in simple words can be defined as bridges without joints. Integral bridges are characterized by monolithic connection between the deck and the substructure (piers and abutments). They span from one abutment, over intermediate support to the other abutment, without any joint in the deck.

PONTI INTEGRALI – INTEGRAL BRIDGES

Appoggi e giunti5

� Rvin = R (Fest , µ) + R {φ [K (Uvin, Vvin, εint, ∆T)]}

� Svin = S (Uvin, Vvin, εint, ∆T) + S {Φ [K-1 (µ, Fest)]}

Fest Carichi gravitazionali, vento, frenatura, spinte idrauliche

Uvin Cedimenti vincolari

Vvin Sisma

εint Ritiro, Viscosità

∆T Variazioni termiche

K Rigidezza struttura / appoggio

µ Attrito

Calcolo e dimensionamento

Appoggi e giunti5

• Variazioni termiche ragionevoli

• Temperatura media all’installazione

• Cosa succede se l’impalcato tocca?

• Calcolo dei fenomeni lenti residui

Calcolo ampiezza Giunti

Appoggi e giunti5

• Calcolo ampiezza spostamenti con Ag,T*

• Definizione Vita Utile Giunto Tvug

• Calcolo Intensità Sismica massima per evento con periodo di ritorno T* =Tvug

• Cosa succede se l’impalcato sbatte?

Ag,T* = Ag,475 (T*/475)0.3

Calcolo ampiezza Giunti

Spettro delle accelerazioni

T= 475

T*<<475

Spettro degli spostamenti

T= 475

T*<<475

IN ZONA SISMICA

Appoggi e giunti5

uKF hh ∆⋅=

COMPORTAMENTO FORZE ORIZZONTALI

−−=

Vh ∆≅

COMPORTAMENTO FORZE VERTICALI

∑∑ −==i

igg shhh ,

Appoggi in gomma

∆≅

pianta rettangolare

pianta circolare

spessore gomma

Appoggi e giunti5

Fly Over di TUNISI

Appoggi e giunti5

Fly Over di TUNISI Decorso temporale dei fenomeni lenti del calcestruzzo

RITIRO

VISCOSITA’

Appoggi e giunti5

RITIRO

VISCOSITA’

Appoggi e giunti5

Momenti trasversali dovuti a effetti viscosi

Appoggi e giunti5

Il viadotto Castellano sulla s.s.4Il posizionamento ottimale dei fissi

Ascoli P.

P9 P10 P11 P12

13 campate per una lunghezza complessiva di 430m

Appoggi e giunti5

Ascoli P.

P9 P10 P11 P12

Appoggi e giunti5

Ascoli P.

P9 P10 P11 P12

Appoggi e giunti5

Attrito appoggi mobili

Fatr = µFv

Comportamento attritivoT∆=αεImpalcato freddo:

22totLL ε=∆

totLL ε=∆

22totLL ε=∆

Appoggi e giunti5

Attrito appoggi mobili

Fatr = µFv

Comportamento attritivo

Appoggi e giunti5

Cavalcavia A4 Torino-MilanoAttrito appoggi mobili:

Spinte delle terre – termica – frenatura

Le azioni esterne quali frenatura e spinta delle terre tendono ad innescare

una reazione attritiva negli appoggi mobili opposta a quella termica

VERIFICA SPALLA: azioni considerate tutte a “tirare” (impalcato freddo + frenatura + spinta terre)

NON E’ RAGIONEVOLE SOMMARE TUTTE LE AZIONI !!

Appoggi e giunti5

∆L = L × α × ∆T = 46 × 10-5 × 20 ≈ 9mm

Cavalcavia A4 Venezia - TriesteVariazioni Termiche e Cedevolezza Sottostrutture

Gioco appoggi

Cedevolezza pile

Cedevolezza fondazioni

Appoggi e giunti5

Bicassone FerroviarioRigidezza e complanarità

Appoggi e giunti5

Bicassone FerroviarioRigidezza e complanarità

R1 R2 R3 R4 P

ripartizione carico P

reazione cassone direttamente caricato

tira e spingi da torsione

risultante reazioni pari al carico applicato

Modello trave alla Bredt:

Ktor = 2.9 106 kN m rad-1

Modello EF brick:

Misurato (da Kvert=200kN/mm):

Appoggi e giunti5

800ton

1° App. 2° App. 3° App. 4° App. 5° App.

Reazioni appoggi edistrorsioni

Trazioni principali sotto peso proprio

I Solettoni della A4 a Milano CertosaLe iperstatiche

Appoggi e giunti5

I Solettoni della A4 a Milano CertosaLe iperstaticheDisposizione finale appoggi

Punti di appoggio temporanei (2 mesi circa)

Rz= 635 t

Rz= 90 t

Rz= 180 t

Rz= 140 t

Rz= 900 t

Rz= 285 t

Appoggi e giunti5

I Solettoni della A4 a Milano CertosaLe iperstatiche

Appoggi e giunti5

Ballast - law cotitutive

Reazione vincolo Fisso per variazione termica-350

00 5 10 15 20 25 30 35

∆∆∆∆T [°C]

Gli Impalcati FerroviariInterazione Binario – Struttura

Appoggi e giunti5

Reazione vincolo fisso con treno in fase di accelerazione

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

posizione motrice, x [m]

Ballast - law cotitutive

Gli Impalcati FerroviariInterazione Binario – Struttura

Appoggi e giunti5

Progettazione in Zona Sismica

� La gerarchia delle resistenze

� Isolamento

� Dissipazione

� Regolarizzazione strutturale

� Effetto rocking

Appoggi e giunti5

Prof. Marco Petrange

Appoggi e giunti5

� La gerarchia delle resistenzeProgettazione in Zona Sismica

FONDAZIONI

APPOGGI

FONDAZIONI

APPOGGI

COSTRUZIONE PROGETTO

Appoggi e giunti5

� IsolamentoProgettazione in Zona Sismica

Ag (T isol )

Ag (T)

Appoggi e giunti5

� DissipazioneProgettazione in Zona Sismica

)5/(10 ξη +=%5=ξ 1=η

%15=ξ 82.0=η

%25=ξ 58.0=η

Appoggi e giunti5

appipilai

� Regolarizzazione strutturaleProgettazione in Zona Sismica

Appoggi e giunti5

Progettazione in Zona Sismica� Effetto rocking

Appoggi e giunti5

Viadotto Tammaro I

I Viadotti della Val FortoreLa disposizione ottimale di appoggi e ritegni

Appoggi e giunti5

Viadotto Tammaro I

Appoggi e giunti5

Viadotto Tammaro II

Appoggi e giunti5

Viadotto Tammaro II

Appoggi e giunti5

I Viadotti della BiferninaLe sottostrutture antisismiche

Viadotto Ingotte II

Viadotto Ingotte I

Appoggi e giunti5

I Viadotti della BiferninaLe sottostrutture antisismicheViadotto Ingotte I

Appoggi e giunti5

I Viadotti della s.s.17 a L’AquilaDanneggiamento degli appoggi in gomma

viad. RAIO 118 m

viad. ATERNO II 196 m

viad. ATERNO I 136 m

Appoggi e giunti5

I Viadotti della s.s.17 a L’AquilaDanneggiamento degli appoggi in gomma

VIADOTTO ATERNO II

Appoggi e giunti5

Abaco interventi di riabilitazione per ponti ANAS

Appoggi e giunti5

Sostituzione appoggi con apparecchi in gomma armata

Appoggi e giunti5

Sostituzione appoggi con isolatori elastomerici con nucleo piombo

Appoggi e giunti5

Sostituzione appoggi con dissipatori isteretici in acciaio

Appoggi e giunti5

Inserimento ritegni sismici

Appoggi e giunti5

Realizzazione/Adeguamento giunto di continuità impalcato

Appoggi e giunti5

5 Presentazione APP&GIUNTI

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