LezionePONTI E GRANDI STRUTTURE

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Prof. Pier Paolo RossiUniversità degli Studi di Catania

Azioni in fase costruttiva

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Ponte a travata : Sheikh Khalifa Bridge Abu Dhabi, Emirati Arabi

Fase costruttivaEsempio

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Ponte ad arco: Mike O'Callaghan‐Pat TillmanMemorialsul fiume Colorado (USA). 2010

Fase costruttivaEsempio

Azioni in fase costruttivaNormativa di riferimento

L’Eurocodice 1 (Parte 1‐6) fornisce i principi e le regole generali per la determinazione delle azioni da considerare nell’esecuzione di edifici e costruzioni civili. Questa normativa può anche essere usata come guida per la  determinazione  delle azioni da considerare durante:

• Modifiche strutturali• Ricostruzione• Parziale o totale demolizione

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Essa fornisce anche regole per la determinazione delle azioni da usare per il progetto di lavori di costruzione ausiliari (cassaforma, ponteggio, sistemi di controventamento..) necessari per le fasi costruttive.

Azioni in fase costruttiva Situazioni di progetto

In fase costruttiva, devono essere prese in considerazione le seguenti situazioni di progetto :

• TRANSIENTE• ACCIDENTALE• SISMICA

La situazione di progetto deve essere in accordo con il processo di esecuzione dei lavori previsti in progetto e con ogni modifica intercorsa.

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Azioni in fase costruttiva Situazioni di progetto

In fase costruttiva, situazioni di progetto accidentali possono essere dovute a :

• perdita di stabilità di un impalcato durante il lancio a causa della fuoriuscita dagli appoggi temporanei

• caduta di attrezzatura (ad es. ponteggio mobile durante lo spostamento)• caduta di elementi strutturali (ad es. segmenti prefabbricati prima che la 

pretensione sia attiva)• caduta di una gru

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Azioni in fase costruttivaPeriodo di ritorno delle azioni

Una qualunque situazione di progetto transiente deve essere associata ad una durata nominale equale o maggiore di quella prevista durante la fase costruttiva.

Le situazioni di progetto dovrebbero considerare i periodi di ritorno delle azioni variabili (ad es. azioni climatiche). I periodi di ritorno per la valutazione dei valori caratteristici delle azioni variabili in fase costruttiva possono essere definite nell’Annesso Tecnico oppure specificate per il progetto individuale.

I valori dei periodi di ritorno delle azioni climatiche sono dati in funzione della durata nominale della situazione di progetto pertinente.

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Azioni in fase costruttiva Periodo di ritorno delle azioni

Un valore minimo della velocità del vento da considerare in fase costruttiva può essere definito nell’Annesso Tecnico oppure specificato per il progetto specifico. Il valore base raccomandato per situazioni di durata fino a 3 mesi è 20 m/s in accordo con l’Eurocodice 1 (1991‐1‐4: Azioni da vento).

Le relazioni tra I valori caratteristici e i periodi di ritorno per azioni climatiche sono date nell’Eurocodice 1 (EN 1991).

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Durata Periodo di ritorno (anni)

≤ 3 giorni 2a

≤ 3 mesi 5b

≤ 1 anno 10

> 1 anno 50a Una durata nominale di tre giorni, da scegliersi per fasi costruttive brevi, corrisponde a previsioni metereologiche affidabili. Questa scelta può essere fatta per una fase costruttiva leggermente più lunga se opportune misure sono prese. Il concetto del periodo di ritorno medio è generalmente poco idoneo per durate brevi.

b Per una durata fino a tre mesi , le azioni possono essere determinate prendendo in considerazione idonee variazioni climatiche  stagionali. Per esempio, la forza di straripamento di un fiume dipende dal periodo dell’anno in considerazione.

Azioni in fase costruttiva Stati limite ultimi

Gli stati limite ultimi devono essere verificati per tutte le situazioni di progetto transienti, accidentali e sismiche se appropriate durante l’esecuzione dei lavori in accordo con l’Eurocodice (EN 1990).

Le combinazioni delle azioni per situazioni di progetto accidentali possono o includere l’azione accidentale esplicitamente o riferirsi a una situazione dopo un evento accidentale.

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Generalmente, le situazioni di progetto accidentali si riferiscono a condizioni eccezionali applicabili alla struttura o sua esposizione, come: 

• impatto, rottura locale e successivo collasso progressive

• caduta di parti strutturali o non‐strutturali e

• in caso di edifici, concentrazione anormale di attrezzature o materiali da costruzione, accumulo di acqua su coperture in acciaio, fuoco, ecc.

Azioni in fase costruttiva Stati limite ultimi

Le verifiche della struttura dovrebbero considerare l’appropriate geometria e resistenza della struttura parzialmente completa corrispondente alla situazione di progetto selezionata.

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Fase di costruzione di un ponte con sezione scatolare

Azioni in fase costruttiva Stati limite d’esercizio

Gli stati limite d’esercizio per le situazioni di progetto selezionate in fase costruttiva devono essere verificate, se idoneo, in accordo all’Eurocodice (EN 1990).

I criteri associate con gli stati limite d’esercizio in fase costruttiva dovrebbero considerare I requisiti per la struttura complete

Le operazione che possono causare eccessiva fessurazione e che possono negativamente influenzare la durabilità, idoneità all’uso e/o estetica finale devono essere evitate.

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Azioni in fase costruttiva Stati limite d’esercizio

Le combinazioni delle azioni dovrebbero essere stabilite in accordo con l’Eurocodice (EN 1990). 

In generale, le combinazioni pertinenti per situazioni di progetto transiente in fase costruttiva sono:

• combinazione caratteristica

• combinazione quasi permanente

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Azioni in fase costruttiva Classificazione delle azioni

Le azioni in fase costruttiva sono classificate in accordo con l’Eurocodice (EN 1990) e includono :

• carichi da costruzione• altri carichi

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Nota: un carico da costruzione è un carico che può essere presente per attività di esecuzione, ma non è presente quando le attività di esecuzione sono completate

Esempi di azioni da costruzione :

• Operai, attrezzi, gru, apparecchi di sollevamento, materiale di risulta

Esempi di azioni non da costruzione :

• Peso proprio, temperatura, vento, azioni accidentali, neve (Eurocodice 1)• Spinta della terra, pretensione, ritiro, azioni sismiche (altri Eurocodici)

Azioni in fase costruttiva Classificazione delle azioni

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Entrambi i tipi di azione sono classificati in funzione di :

• Variazione nel tempo (permanente, variabile, accidentale)• Origine (diretta, indiretta)• Variazione spaziale (fissa, libera)• Natura (statica, dinamica)

Azioni in fase costruttiva Classificazione delle azioni non da costruzione

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Parte Azione Classificazione SorgenteVariazione nel 

tempoOrigine Variazione

spazialeNatura

4.2 Peso proprio Permanente Diretta Fissa/Libera Statica EN 1991‐1‐1

4.3 Movimento di terra Permanente Indiretta Libera Statica EN 1997

4.3 Spinta delle terre Permanente/Var. Diretta Libera Statica EN 1997

4.4 Pretensione Permanente/Var. Diretta Fissa Statica EN 1990 et al.

4.5 Pre‐deformazione Permanente/Var. Indiretta Libera Statica EN 1990 

4.6 Temperatura Variabile Indiretta Libera Statica EN 1991‐1‐5

4.6 Ritiro Permanente/Var. Indiretta Libera Statica EN 1992 et al.

4.7 Vento Variabile/Acc. Diretta Fissa/Libera Statica/Din. EN 1991‐1‐4

4.8 Neve Variabile/Acc. Diretta Fissa/Libera Statica/Din. EN 1991‐1‐3

4.9 Acqua Perm./Var/Acc. Diretta Fissa/Libera Statica/Din. EN 1990 

4.10 Ghiaccio Variabile Diretta Libera Statica/Din. ISO 12494

4.12 Carico accidentale Accidentale Diretta/Ind. Libera Statica/Din. EN 1990  et al.

4.13 Carico sismico Variabile/Acc. Diretta Libera Dinamica EN 1990  et al.

Azioni in fase costruttiva Classificazione delle azioni da costruzione

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I carichi da costruzione Qcpossono essere rappresentati nelle situazioni di progetto (EN 1990), • con una singola azione variabile • con un raggruppamento di tipi di carichi da costruzione, 

da considerare come una singola azione variabile.

Qca Qcb Qcc Qcd Qce Qcf

Simboli dei carichi da costruzione

Nota: i carichi da costruzione dovrebbero essere considerati come agenti simultaneamente con i carichi da non costruzione, laddove idoneo.

Azioni in fase costruttiva Classificazione delle azioni

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Se i carichi sono classificati come fissi, devono  essere definite delle tolleranze per la possibile deviazione dalla loro posizione teorica. 

Se i carichi sono classificati come liberi, devono essere definiti limiti delle aree i carichi possono muoversi

Nome Azione Classificazione Sorgente

Variazione nel tempo

Origine Variazionespaziale

Natura

Qca Personale e piccoli attrezzi Variabile Diretta Libera Statica

Qcb Stoccaggio di oggetti mobili  Variabile Diretta Libera Statica/Din. EN 1991‐1‐1

QccAttrezzatura non permanente Variabile Diretta Fissa/Libera Statica/Din. EN 1991‐3

QcdMacchinari e attrezzature 

mobili pesanti  Variabile Diretta Libera Statica/Din. EN 1991‐2, EN 1991‐3

QceAccumulo di materiali di 

risulta Variabile Diretta Libera Statica/Din. EN 1991‐1‐1

QcfCarichi da parti di strutture 

in stati temporanei Variabile Diretta Libera Statica EN 1991‐1‐1

Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione Qca

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Personale di lavoro, staff e visitatori, possibilmente con attrezzi manuali o altre piccole attrezzature 

Modellato come un carico uniformemente distribuito qcae applicato per ottenere gli effetti più sfavorevoli. Il valore raccomandato è : qca,k = 1.0 kN/m2

Operai al lavoro

Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione Qcb

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Stoccaggio di oggetti mobili

• Materiali da costruzione• Attrezzature 

Modellato come un’azione libera e rappresentato da :un carico uniformemente distribuito qcbun carico concentrato Fcb applicato. Per i ponti, il valore minimo raccomandato è :qcb,k = 0.2 kN/m2 Fcb,k = 100 kN

Stoccaggio di cavi

Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione Qcc

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Attrezzatura non‐permanente in uso in fase costruttiva

• Statica (ad es. cassaforma, ponteggio, contenitori)• Durante movimento (travi di lancio e avambecco, contrappesi) 

Modellato come azione libera e rappresentata da un carico uniformemente distribuito qcc. Se non è disponibile una valutazione accurata, il valore minimo raccomandato per i ponti è qcc,k = 0.5 kN/m2

Ponteggio per la costruzione dell’impalcato

Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione Qcd

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Macchinari e attrezzature mobili pesanti, usualmente su ruote o binari (ad es. gru, apparecchi di sollevamento, martinetti)

Se non specificato nel progetto, informazioni per la determinazione delle azioni possono essere trovate in :• EN 1991-2 per azioni dovute a veicoli• EN 1991-3 per azioni dovute a gru

Sollevamento di conci d’impalcato

L’Eurocodice non definisce alcun modello specifico per questi carichi

Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione Qce

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Accumulo di materiali di risulta (ad es. materiali di risulta, terreno di scavo  o materiale di demolizione)

Questi carichi sono considerati per tener conto di possibili effetti di massa su elementi verticali, orizzontali o inclinati. Possono variare significativamente e in un breve periodo di tempo in funzione del tipo di materiale, condizione climatica.

L’Eurocodice non definisce alcun modello specifico per questi carichi

Azioni in fase costruttivaCarico da costruzione Qcf

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Carichi di parti di strutture in uno stato temporaneo (ad es. strutture in esecuzione) prima che le azioni di progetto finali facciano effetto (ad es. carichi da operazioni di sollevamento o getto di calcestruzzo)

Considerati e modellati secondo le sequenze di esecuzione, incluse le conseguenze di quelle sequenze (ad es. carichi ed effetti di carichi ciclici dovuti a particolari processi di costruzione, come assemblaggi).

Calcestruzzo fresco

Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione durante il getto

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Le azioni da considerarsi simultaneamente durante il getto possono includere:

• personale di lavoro con piccole attrezzature(Qca); 

• cassaforma e membrature per portare carichi (Qcc);

• peso del calcestruzzo fresco (esempio di Qcf), laddove idoneo.

Getto del calcestruzzo d’impalcato

Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione durante il getto

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Valori raccomandati per il calcestruzzo fresco (Qcf) possono essere presi dalla Tabella 4.2 e Tabella A.1 (EN 1991‐1‐1). Altri valori possono dover essere definiti per prodotti prefabbricati o calcestruzzi autocompattanti.

Azione Area di carico Carico in kN/m²

(1) Al di fuori dell’area di lavoro 0.75 kN/m² comprensivo di Qca

(2) All’interno dell’area di lavoro (3m x 3 m)

10% del peso del calcestruzzo ma non meno di 0.75 kN/m² e non più di 1.5 kN/m². Include Qca e Qcf

(3) Area reale Peso della cassaforma, elementi resistenti e il peso del calcestruzzo fresco nello spessore di progetto (Qcf)

FINE

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