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RELAZIONE SULLE STRUTTURE (DSR2B)

1.LE SCELTE PROGETTUALI

Per i tre manufatti principali si è cercato di adottare criteri di progettazione, praticamente identici, al di là delle necessarie differenze dimensionali, per i due sovrappassi e comunque caratterizzati da una forte analogia formale e sostanziale anche per il sottopasso della Via Carraia, peraltro più impegnativo essendo obbligato dai vincoli in altezza costituiti dalla strada esistente.

Il primo criterio progettuale è stato quello di rinunciare alla semplificazione, quasi sempre inopportuna e talvolta inaccettabile, di prevedere un opera "in retto" a fronte di un attraversamento "obliquo"; ciò comporta inevitabilmente un aumento della luce libera o della lunghezza della canna, oppure una modifica di tracciato, oggi difficilmente proponibile.

Conseguentemente, tutti e tre i manufatti, obliqui, consentono di mantenere inalterato il tracciato della viabilità esistente (ed ovviamente del Rio S. Anna), con le dimensioni planimetriche minime possibili.

Per il sottopasso di Via Carraia, l'obliquità è particolarmente indicata sia dal tracciato ivi curvilineo della nuova strada, dalla presenza delle adiacenti fondazioni della spalla del cavalcavia sulla FI-PI-LI (il cui effettivo posizionamento è da verificare prima della stesura del progetto esecutivo).

L'altra scelta fondamentale per i tre manufatti è stata quella di adottare uno schema strutturale privo di sconnessioni di qualsiasi genere tra impalcato, spalle e fondazioni, secondo la tipologia che va sempre più diffondendosi e nota internazionalmente come "integral bridges".

Scompaiono così tutti gli apparecchi di appoggio (già Fritz Leonhardt sentenziava "The best bearing is no bearing"), con i loro costi di produzione, installazione, manutenzione, sostituzione; scompaiono i giunti stradali, per i quali, ai costi suddetti, si aggiungono il disagio dei passeggeri, il danneggiamento delle sospensioni, il degrado delle strutture dovuto alla rapida perdita di impermeabilità; si rendono possibili strutture di tipo iperstatico, spesso preferibili a quelle isostatiche in termini di deformabilità, durabilità, economicità e robustezza - intesa come capacità di fronteggiare eventi imprevisti, senza danneggiamenti o rischi sproporzionati alla gravità dell'evento.

Per contro, i vantaggi classicamente attribuiti all'isostaticità - quali l'insensibilità ai cedimenti fondali ed in genere alle deformazioni impresse e la semplicità dei metodi di calcolo - trovano oggi molto minor pregio a causa del notevole progresso nelle conoscenze geotecniche, le quali assai più affidabilmente che non in passato consentono di tener conto dei cedimenti fondali e dell'avvento dei moderni mezzi di calcolo che consentono di affrontare più facilmente la soluzione dei più complesse sistemi iperstatici.

La continuità dell'impalcato con le pareti a diretto contatto con il rilevato stradale ha suggerito di conformare queste pareti secondo la sezione trasversale (obliqua) del rilevato stesso, eliminando così la necessità di autonomi muri "d'ala", o, in alternativa

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a questi, "di risvolto", necessari per il contenimento del terreno, che, se indipendenti come d'ordinario, richiederebbero fondazione e struttura di maggior costo

Per ragioni di visibilità stradale (specialmente per il sottopasso di Via Carraia), di transitabilità ciclopedonale ai lati delle strade, di passaggio di sottoservizi, di riduzione delle sollecitazioni in mezzeria dell'impalcato con modesta, ma utile compressione dell'impalcato stesso, e, non ultimo, di riduzione dell'impatto ambientale, si è scelto di inclinare le pareti laterali dei manufatti di 30° sulla verticale, salvo quella Sud del sottopasso di Via Carraia, che ha una minore inclinazione, a causa della presenza della spalla del cavalcavia sulla FI-PI-LI.

La soluzione,non inedita nelle sue linee essenziali (cfr. C. Menn - Prestressed Concrete Bridges, Basel 1990 - pag. 59), trae nel caso in specie una singolare attrattiva per la compresenza della marcata obliquità che conferisce all'opera grande funzionalità e naturalezza di inserimento ambientale.

2.LE CARATTERISTICHE DEI MATERIALI

Per tutte le strutture portanti, comprese le fondazioni,delle tre opere d'arte si è previsto l'impiego di materiali aventi le seguenti caratteristiche.

2.1.Calcestruzzo a prestazioni garantite:

Classe resistenza: C35/45

Dmax: 20 mm

Classe consistenza: S4

Classe durabilità: XC4 – XF2

Rapporto A/C max: 0,50

Dosaggio min cemento: 320 kg/mc

2.2. Acciaio da cemento armato:

B450C saldabile

3. I CRITERI DI PROGETTO COMUNI PER LE TRE OPERE

3.1.Criteri di impostazione del calcolo

Stante la complessa geometria ed il comportamento spiccatamente spaziale delle strutture in progetto, si è reso necessario ricorrere a modelli a 3 dimensioni, sia per la corretta e perspicua rappresentazione dei manufatti, sia per la determinazione degli stati tensionali e la conseguente verifica del dimensionamento adottato per le varie membrature strutturali.

Particolare rilevanza assume per i due manufatti realizzati in opera (v. 5.1 e 5.2) la preventiva scelta delle modalità di vincolo da realizzare, e quindi da assegnare ai modelli, trattandosi di strutture spingenti oblique non chiuse; in conseguenza di ciò,

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infatti, la componente orizzontale della reazione agente secondo l'asse longitudinale della fondazione e quella ad essa ortogonale, danno luogo ad effetti molto diversi: la prima è assai sensibile al cedimento vincolare con una marcata tendenza a ridursi anche per piccoli spostamenti, senza peraltro che ciò comporti sensibili aggravi sulle sollecitazioni della struttura; la seconda ha invece un rilevante effetto favorevole sulle sollecitazioni.

Pertanto, coerentemente a tale comportamento vincolare, le fondazioni – nastriformi – sono state conformate con una sezione retta che prevede un primo breve tratto orizzontale del piano di posa seguito da un tratto inclinato di circa 10° verso la mezzeria del manufatto così da aumentarne l'efficienza appunto nei riguardi della componente ortogonale.

3.2.- Azioni

Nella progettazione dei manufatti sono state messe in conto le seguenti azioni:

azioni permanenti, costituite da: peso proprio della struttura, valutato 25 kN/m3; carichi permanenti portati, costituiti da pavimentazione stradale e sottofondo (quest'ultimo non presente solo nel sottopasso di Via Carraia); marciapiedi, sicurvia, parapetti e reti di protezione (queste solo per la Via Carraia); spinta dei rilevati del corpo stradale agente permanentemente sulla struttura dei manufatti, valutata mettendo in conto un angolo di attrito terreno- calcestruzzo δ = 28°;

effetti del ritiro, della viscosità del calcestruzzo e delle variazioni termiche uniformi (± 30°) e disuniformi (estradosso/intradosso = + 12°);

azioni variabili da traffico: tutti i manufatti sono considerati ponti stradali di 1a categoria e pertanto

soggetti al transito dei carichi mobili previsti dalla NTC2008 con il loro intero valore; in particolare, in relazione alla larghezza delle opere, è stata prevista la presenza di tre corsie convenzionali di carico da 3 m di larghezza, disposte sull'impalcato nelle condizioni più sfavorevoli per la struttura, mentre sull'area rimanente, di larghezza pari a 1,50 m, è stato considerato il carico di norma di 2,5 kN/m2; oltre allo Schema di Carico 1, non è stato considerato nessun altro schema in quanto la compatta conformazione strutturale dell'impalcato ne esclude la necessità;

azioni sismiche, valutate con i parametri indicati nella apposita relazione D SR1A.

3.3.- Criteri di verifica

Le verifiche di sicurezza sono state condotte allo stato limite ultimo; allo stato limite di apertura delle fessure in condizioni ambientali ordinarie ed armatura poco sensibile (w2 ≤ 0,3 mm – w3≤0,4 mm); allo stato limite di deformazione, con riferimento sia alla condizione di carico frequente per i carichi mobili sia a quella permanente per gli effetti viscosi.

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4. DESCRIZIONE E DIMENSIONAMENTO DELLE SINGOLE OPERE

4.1. Sovrappasso Via S. Anna(Tav. DS01B – DS02B)

4.1.1- Descrizione

Il manufatto presenta un'obliquità destra di 28°, pari al complemento dell'angolo acuto che formano tra loro gli assi delle due strade.

Ha una luce libera in retto (Tav. 01- Sez. A-A) di 14,04 m al livello del piano stradale di Via S. Anna e di circa 8,50 m alla quota dell'intradosso dell'impalcato, posta a 4,80 m dal piano stradale.

La luce massima di calcolo misurata (in obliquo) tra gli assi teorici delle sezioni di vincolo al piede è di 17,61 m.

Con tale geometria risulta possibile adeguare la carreggiata di Via S. Anna alla Categoria F2 (Strade locali-ambito extraurbano); l'altezza libera sulla carreggiata stradale, leggermente inferiore a quella di norma, ma assai superiore alla minima consentita, è stata ritenuta ammissibile in quanto superiore a quella del sottopassaggio della FI-PI-LI immediatamente vicino.

L'inclinazione di 30° sulla verticale dei piedritti-muri d'ala consente, ai lati della carreggiata sopra definita, due spazi della larghezza di circa 2,80 m ciascuno, per più del 50% con altezza libera superiore ai 2 m, sfruttabili per passaggi ciclopedonali, di sottoservizi ed eventualmente di canalizzazioni, facilitate dalla profondità dell'estradosso delle fondazioni.

L'impalcato (Tav .01- Sez. B-B) ha una sezione retta pseudo-trapezia con intradosso orizzontale ed estradosso conformato "a tetto" di larghezza totale 13,24 m con pendenze del 2,5% verso l'esterno, spessore variabile da 60 cm ai bordi a 76 cm in asse, con i bordi laterali inclinati di 30° rispetto alla verticale.

Sopra l'impalcato è prevista la presenza di una cappa impermeabile ed un pacchetto stradale costituito da pavimentazione e sottofondo del tutto analoghi a quelli correnti, per uno spessore complessivo costante di 40 cm; ai bordi laterali sono presenti due cordoli di contenimento della pavimentazione e di ancoraggio delle barriere laterali, di forma tale da riprendere quella del ciglio erboso corrente; tra la pavimentazione ed i cordoli sono inserite da entrambi i lati canalette, coperte con griglie carrabili, per la raccolta ed il trasferimento delle acque piovane all'esterno del manufatto.

La piastra costituente l'impalcato prosegue con continuità nelle due pareti - inclinate di 30° sulla verticale – che completano lo schema strutturale a telaio incastrato al piede; le stesse pareti si prolungano oltre l'impalcato a sostenere il rilevato stradale in guisa di muri d'ala.

Ciascuna fondazione è costituita da un plinto di lunghezza 36,20 m e larghezza 3,20 m, con piano di posa inclinato di circa 10° sull'orizzontale.

4.1.2 –Sintesi degli elaborati di calcolo

Nelle pagine seguenti sono riportati i risultati più significativi della progettazione strutturale eseguita con l'ausilio del programma SAP: in particolare le distribuzioni dei momenti flettenti longitudinali e trasversali e i quantitativi di armatura tesa necessari per soddisfare le verifiche di sicurezza.

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4.2. Attraversamento Rio S. Anna e Via Rio S. Anna(Tav. DS03B – DS04B)

4.2.1- Descrizione

Il manufatto presenta anch'esso un'obliquità destra di 28°, comandata dal tracciato del Rio S. Anna e della strada adiacente. Ha una luce libera in retto (Tav. 03 - Sez. A-A) di 21,81 m al livello dei pianidi campagna a sinistra e a destra del Rio S. Anna e di circa 16 m alla quota dell'intradosso dell'impalcato.

La luce massima di calcolo misurata (in obliquo) tra gli assi teorici delle sezioni di vincolo al piede è di 27,59 m.

Con tale geometria risulta possibile realizzare la pavimentazione della Via Rio S. Anna (attualmente sterrata in questo tratto) con una larghezza di circa 3,20 ed un'altezza libera di circa 4,50 m, ritenuta sufficiente in quanto superiore a quella del sottopassaggio della FI-PI-LI immediatamente vicino; si ottiene inoltre un franco di 2,40 m sull'argine lato strada e di 2,60 sull'altro argine.

La inclinazione a 30° sulla verticale dei piedritti-muri d'ala consente, ali lati sia della carreggiata stradale, sia del piede dell'argine sopra definita, due spazi della larghezza rispettivamente di 3,20 m e di 3,64 m, aventi entrambi, per oltre il 50% un'altezza libera superiore ai 2,50 m, sfruttabili per passaggi ciclopedonali, di sottoservizi ed eventualmente di canalizzazioni, facilitate dalla profondità dell'estradosso delle fondazioni.

L'impalcato (Tav. 03- Sez. B-B) ha una sezione retta pseudo-trapezia con intradosso orizzontale estradosso conformato "a tetto" di larghezza totale 13,40 m con pendenze del 2,5% verso l'esterno, spessore variabile da 70 cm ai bordi a 86 cm in asse, con i bordi laterali inclinati di 30° rispetto alla verticale.

Sopra l'impalcato è prevista la presenza di una cappa impermeabile ed un pacchetto stradale costituito da pavimentazione e sottofondo del tutto analoghi a quelli correnti, per uno spessore complessivo costante di 40 cm; ai bordi laterali sono presenti due cordoli di contenimento della pavimentazione e di ancoraggio delle barriere laterali, di forma tale da riprendere quella del ciglio erboso corrente; tra la pavimentazione ed i cordoli sono inserite da entrambi i lati canalette, coperte con griglie carrabili, per la raccolta ed il trasferimento delle acque piovane all'esterno del manufatto.

La piastra costituente l'impalcato prosegue con continuità nelle due pareti - inclinate di 30° sulla verticale – che completano lo schema strutturale a telaio incastrato al piede; le stesse pareti si prolungano oltre l'impalcato a sostenere il rilevato stradale in guisa di muri d'ala.

Ciascuna fondazione è costituita da un plinto di lunghezza 39 m e larghezza 3,20 m, con piano di posa inclinato di circa 10° sull'orizzontale.

4.2.2 – Sintesi degli elaborati di calcolo

Nelle pagine seguenti sono riportati i risultati più significativi della progettazione strutturale eseguita con l'ausilio del programma SAP: in particolare le distribuzioni dei momenti flettenti longitudinali e trasversali e i quantitativi di armatura tesa necessari per soddisfare le verifiche di sicurezza.

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4.3. Sottopassaggio Via Carraia(Tav. DS05B – DS06B)

4.3.1- Descrizione

Il manufatto presenta un'obliquità sinistra (con riferimento alla Via Carraia) di 21°, pari al complemento dell'angolo acuto che formano approssimativamente tra loro le tangenti ai tracciati delle due strade nel loro punto di incontro.

La luce libera in retto (Tav. 05- Sez. A-A) è di circa 19,50 m al livello della quota di progetto della nuova strada e va riducendosi a circa 13,60 m alla quota di intradosso del sottopasso.

In corrispondenza delle due barriere laterali l'altezza libera utile risulta di 5,07 m lato Nord e 5,28 m lato Sud.

La luce massima di calcolo misurata (in obliquo) tra gli assi teorici delle sezioni di vincolo al piede è di 22,95 m.

Analogamente agli altri due manufatti, le pareti laterali, che si estendono oltre l'impalcato a formare i muri d'ala, sono inclinate verso l'interno con pendenze differenti tra le due; in particolare quella Sud ha una pendenza minore dell'altra allo scopo di non interferire con le presunte fondazioni della vicina spalla del sovrappasso sulla FI-PI-LI.

A questo proposito si fa presente che, nella fase attuale di progettazione, non è stato possibile disporre né di elaborati progettuali, né di sondaggi in situ in base a cui controllare l'effettiva suddetta non interferenza, che dovrà pertanto essere verificata in fase di progettazione esecutiva.

La sede stradale in progetto all'interno del sottopasso è spostata verso la parete Sud essenzialmente per migliorare la visibilità in curva.

L'impalcato, destinato al ripristino della continuità della Via Carraia (Tav.05- Sez. B-B), ha una larghezza (in sezione retta) di 10,60 m che consente la possibilità di adeguare la carreggiata della Via Carraia alla categoria F2 (strade locali- ambito extraurbano

Sopra l'impalcato è prevista la presenza della cappa impermeabile e della pavimentazione stradale di spessore variabile dai 10 ai 31 cm circa per conferire la necessaria pendenza trasversale essendo il tracciato stradale in leggera curva.

La pendenza longitudinale è invece quella stessa dell'estradosso del manufatto, pari a circa il 5%, come l'attuale pendenza della Via Carraia.

Ciascuna fondazione è costituita da un plinto di lunghezza circa 33 m e larghezza 3,20 m, con piano di posa inclinato di circa 10° sull'orizzontale.

4.3.2 – Sintesi degli elaborati di calcolo

Nelle pagine seguenti sono riportati i risultati più significativi della progettazione strutturale eseguita con l'ausilio del programma SAP2000: in particolare le distribuzioni dei momenti flettenti longitudinali e trasversali e i quantitativi di armatura tesa necessari per soddisfare le verifiche di sicurezza.

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