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LezionePONTI E GRANDI STRUTTUREProf. Pier Paolo RossiUniversità degli Studi di Catania

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AZIONI IN FASE COSTRUTTIVA

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Fase costruttivaEsempio

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

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Fase costruttivaEsempio

Ponte ad arco: Mike O'Callaghan-Pat Tillman Memorialsul fiume Colorado (USA). 2010

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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

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.

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Azioni in fase costruttiva Situazioni di progetto

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

Ͱ TRANSITORIAͰ ACCIDENTALEͰ 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 transitoria 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 valori dei periodi di ritorno delle azioni climatiche sono dati in funzione della durata nominale della situazione di progetto pertinente.

I periodi di ritorno per la valutazione dei valori caratteristici delle azioni variabili in fase costruttiva possono essere definiti nell’Annesso Tecnico oppure specificate per il progetto individuale.

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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).

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 sono prese opportune misure. 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.

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Azioni in fase costruttiva Stati limite ultimi

Gli stati limite ultimi devono essere verificati per tutte le situazioni di progetto transitorie , 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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Azioni in fase costruttiva Stati limite ultimi

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

Fase di costruzione di un ponte con sezione scatolare

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Azioni in fase costruttiva Stati limite d’esercizio

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

I criteri associati agli stati limite d’esercizio in fase costruttiva dovrebbero considerare i requisiti per la struttura completa

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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 transitorie 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 :

Ͱ carichi da costruzioneͰ altri carichi

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)

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Azioni in fase costruttiva Classificazione delle azioni

Entrambi i tipi di azione (da costruzione e non) sono classificati in funzione di :

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

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Azioni in fase costruttiva Classificazione delle azioni non da costruzione

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.

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Azioni in fase costruttiva Classificazione delle azioni da costruzione

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.

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Azioni in fase costruttiva Classificazione delle azioni

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 in cui 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

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Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione Qca

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

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Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione Qcb

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

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Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione Qcc

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

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Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione Qcd

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

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Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione Qce

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

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Azioni in fase costruttivaCarico da costruzione Qcf

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

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Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione durante il getto

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

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Azioni in fase costruttiva Carico da costruzione durante il getto

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)

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Principali riferimenti

Calgaro J.A., Tschumi M., Gulvanessian H. Designer’s guide to Eurocode 1: EN 1991-2, EN 1991-1.1 -1-3 to -1-7 and EN 1990 Annex A2 2010 Thomas telfordISBN: 0-7277-3158-6

Gulvanessian H., Formichi P., Calgaro J.A. Guida all’Eurocodice 1. Azioni sulle strutture: EN 1991-1.1 e da 1.3 a 1.7. 2011 Editore EPC LibriISBN: 978-88-6310-271-0

Aggiornamento delle Norme Tecniche per le Costruzioni. D.M. 17 gennaio 2018 pubblicato sul Supplemento ordinario alla Gazzetta Ufficiale n. 42 del 20 febbraio 2018 - Serie generale

Istruzioni per l’applicazione dell’«Aggiornamento delle Norme tecniche per le costruzioni» di cui al decreto ministeriale 17 gennaio 2018. Circolare 21 gennaio 2019 n. 7 del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici pubblicata sul Supplemento ordinario alla Gazzetta Ufficiale n. 35 del 11 febbraio 2019 - Serie generale

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FINE