Ponti continui: tipi, design e vantaggi

Dopo aver letto questo articolo considererete: – 1. Introduzione ai ponti continui 2. Tipi di ponti continui 3. Strutture proporzionate 4. Procedura di progettazione 5. Vantaggi 6. Svantaggio.

Introduzione ai ponti continui:

I ponti continui sono più economici ma mancano di semplicità nella procedura di progettazione.

Queste strutture hanno il vantaggio relativo che i loro disegni sono semplici e non comportano alcuna analisi complicata, ma lo svantaggio principale è che tali strutture sono generalmente relativamente costose.

I ponti continui, d’altra parte, sono più economici, ma lo svantaggio di questi tipi di ponti è la loro mancanza di semplicità nella procedura di progettazione. Queste strutture sono staticamente indeterminate e quindi l’analisi strutturale è molto laboriosa specialmente quando si tratta di carichi in movimento.

Tipi di ponti continui:

i. Ponti di solette e travi a T:

Per schizzo, Fig. 4.3 può essere indicato per lastra solida continua ponti possono essere adottati per campate fino a 25 m, ponti continui T-beam possono essere utilizzati per campate oltre 20 m. ma sotto 40 m. Al di sopra di questo limite box travi ponti possono essere trovati adatti.

ii. Box-trave Ponti:

Le sovrastrutture per travi a cassone che si trovano generalmente utili per ponti a campata media lunga sono costituite da travi longitudinali di solito tre in numero con lastre di coperta e intradosso in alto e in basso, sebbene le travi a cassone singolo non siano rare. Come suggerisce il nome, le travi longitudinali e le travi trasversali lungo, con lastra superiore e inferiore formano la scatola.

Il vantaggio di questo tipo di sovrastruttura è la sua grande resistenza torsionale che aiuta molto nella migliore distribuzione dei carichi vivi eccentrici sulle travi. A differenza dei ponti della trave, la distribuzione del carico in tensione diventa più uniforme nei ponti della trave della scatola.

Un altro vantaggio che si può ottenere da questo tipo di struttura è che invece di aumentare la profondità della sezione in cui il momento di resistenza diventa inferiore al momento di progettazione, il primo può essere aumentato se lo spessore della lastra sul lato di compressione è opportunamente aumentato.

Per soddisfare momenti diversi in diverse sezioni, lo spessore della lastra superiore o inferiore varia a seconda che si debba resistere al momento positivo o negativo.

La soletta del ponte è progettata come una soletta continua sopra le travi longitudinali simile alla soletta e ai ponti della trave. Lo spessore della lastra di coperta varia da 200 a 250 mm. a seconda della spaziatura delle travi longitudinali.

Lo spessore della lastra dell’intradosso varia da 125 a 150 mm. dove non ha alcuna funzione strutturale se non quella di formare la scatola ma per resistere al momento negativo può essere necessario aumentarla fino a 300 mm. vicino al supporto. Lo spessore del nastro delle travi longitudinali viene gradualmente aumentato verso i supporti dove le sollecitazioni di taglio sono generalmente critiche.

Spessore del nastro di quasi 200 mm. al centro variabile a 300 mm. al supporto si trova normalmente adeguato. Il nastro al supporto è allargato adeguatamente per accogliere i cuscinetti, l’allargamento è graduale con una pendenza di 1 in 4.

I diaframmi sono forniti nella trave a scatola per renderla più rigida e per aiutare nella distribuzione uniforme del carico in tensione tra le travi. Per un migliore funzionamento, la loro spaziatura deve essere compresa tra 6 m. e 8 m. a seconda delle lunghezze di campata.

Si consiglia di fornire almeno 5 diaframmi in ogni campata – due a supporti, due a quarto di campata e uno a metà campata. Le aperture sono mantenute nei diaframmi per facilitare la rimozione delle casseforme dall’interno delle scatole (Fig. 11.5). Anche a questo scopo possono essere tenuti pozzetti adatti nella soletta dell’intradosso. Questi possono essere coperti da chiusini di calcestruzzo prefabbricato.

Circa il 40 per cento del rinforzo longitudinale principale di trazione è distribuito uniformemente sulla flangia di tensione, il restante 60 per cento è concentrato nei nastri in più di uno strato se necessario. Nei ponti a trave profonda, una notevole profondità del nastro sotto la flangia superiore vicino al supporto è sottoposta a sollecitazioni di trazione.

Per far fronte a questo sforzo di trazione, si raccomanda che circa il 10% del rinforzo longitudinale possa essere fornito in questa zona a meno che non vengano utilizzate staffe inclinate per la tensione diagonale.

Strutture proporzionali di ponti continui:

Le campate uguali sono talvolta adottate per vari motivi, uno dei quali è la considerazione architettonica, ma per la progettazione economica, le campate intermedie dovrebbero essere relativamente più lunghe delle campate finali.

Generalmente, i seguenti rapporti di intervallo intermedio-finale sono ritenuti soddisfacenti:

In un ponte continuo, il momento di inerzia dovrebbe seguire il requisito del momento per un design equilibrato ed economico. Ciò si ottiene rendendo il profilo inferiore parabolico come mostrato in Fig. 10.1. A volte, le cosce dritte o le curve segmentali sono fornite vicino ai supporti per ottenere la profondità aumentata richiesta dalla considerazione del momento.

Le curve dell’intradosso mostrate in Fig. 10.1 sono costituiti da due parabole aventi l’apice al centro della campata. Per le curve simmetriche dell’intradosso,

rA = rB = r (diciamo)

dove ” r ” è il rapporto tra l’aumento della profondità sui supporti e la profondità sulla linea centrale della campata.

I seguenti valori di “r” sono stati raccomandati per lastra ponti:

a) Fine span 10 m o inferiore,

r = 0 per tutti gli intervalli

b) Termine compreso tra 10 m e 15 m,

i) r = 0 a 0,4 per estremità esterna span

ii) r = 0.4 in un primo supporto interno

iii) r = 0,5 in tutti gli altri supporti

I valori di rA e ra per ponti trave possono essere calcolati dalle seguenti formule:

Dove IA, IB e Ic sono il momento di inerzia del fascio T ad A, B e mid-span rispettivamente.

Per i ponti a trave, sono stati raccomandati i valori sotto indicati di “r” :

(i) Estremità esterna delle campate finali, r = 0

(ii) 3 unità di campata, r = 1,3 su supporti intermedi.

(iii) 4 unità di campata, r = 1.5 al supporto centrale e 1.3 al primo supporto interno.

Metodo di analisi:

Le strutture continue possono essere analizzate con vari metodi, ma il metodo più comune è la distribuzione del momento. Quando vengono utilizzate le cosce, l’analisi diventa più complicata e quindi sono state rese disponibili tabelle di progettazione e curve per strutture con vari tipi di cosce come rettilinee, segmentali, paraboliche ecc. così come per vari valori di rA, rB ecc.

Una di queste pubblicazioni di riferimento è “The Applications of Moment Distribution” pubblicata dalla Concrete Association of India, Bombay. Queste tabelle e curve forniscono i valori dei momenti finali fissi, dei fattori di riporto,dei fattori di rigidità ecc. da cui possono essere elaborati i momenti nett sui membri dopo la distribuzione finale

Linee di influenza:

Fig. 10.2 mostra alcuni diagrammi di linea di influenza a sezioni diverse per un ponte continuo a tre campate uguali con momento di inerzia costante. Per ottenere reazione o momento in un punto a causa di un carico concentrato, W, l’ordinata del diagramma di linea di influenza appropriato deve essere moltiplicata per W. Per carico uniformemente distribuito w, reazione o momento = (Area della linea di influenza appropriata diag.) x w.

I diagrammi delle linee di influenza per momenti, cesoie, reazioni ecc. per la struttura continua con momento di inerzia variabile può essere disegnato in modo simile, le ordinate per i diagrammi di linea di influenza essere determinato prendendo in considerazione le costanti di telaio appropriate per le strutture date.

I momenti di carico in tempo reale, le cesoie e le reazioni in diverse sezioni vengono calcolati posizionando i carichi in tempo reale sui diagrammi delle linee di influenza appropriati. I carichi devono essere posizionati in modo tale da ottenere il massimo effetto nella sezione in esame.

Procedura di progettazione di ponti continui:

1. Fissare le lunghezze di campata nell’unità e selezionare le sezioni ruvide a metà campate e ai supporti.

2. Selezionare la curva di intradosso appropriata.

3. Elaborare momenti di carico morti in diverse sezioni.

Questo può essere fatto come segue:

i) Trova i momenti finali fissi.

ii) Individuare i fattori di distribuzione e i fattori di riporto per l’unità.

iii) Distribuire i momenti finali fissi per metodo di distribuzione dei momenti. Questo darà i momenti elastici. Aggiungi ad esso il momento libero a causa del carico morto.

4. Disegnare diagrammi di linea di influenza per momenti.

La procedura è la seguente:

i) Trovare il F. E. M. per unità di carico su qualsiasi posizione.

ii) Distribuire la F. E. M. e scopri i momenti elastici dopo la correzione per l’ondeggiamento dove necessario.

iii) Aggiungere momento libero al momento elastico. I momenti così ottenuti in una sezione di particolari per varie posizioni di carico daranno le ordinate del diagramma di linea di influenza BM nelle posizioni in cui è posizionato il carico unitario.

iv) Ripetere il processo (i) a (iii) sopra e ottenere le ordinate del diagramma di linea di influenza per varie sezioni.

5. Elaborare momenti di carico dal vivo in diverse sezioni.

6. Combina i momenti di carico dal vivo con i momenti di carico morti in modo da ottenere il massimo effetto.

7. Controllare lo stress del calcestruzzo e calcolare l’area di rinforzo richiesta.

8. Disegnare diagrammi di linea di influenza per cesoie come prima per varie sezioni. Stimare sia il carico morto che il taglio del carico vivo e controllare lo stress di taglio nelle sezioni critiche e fornire il rinforzo di taglio necessario dove necessario.

9. Dettagliare il rinforzo negli elementi in modo tale che tutte le sezioni siano adeguatamente soddisfatte per i rispettivi momenti flettenti critici e le forze di taglio.

Vantaggi dei ponti continui:

I vantaggi a favore dei ponti continui sono:

(i) A differenza dei ponti semplicemente supportati, queste strutture richiedono una sola linea di cuscinetti su pilastri riducendo così il numero di cuscinetti nella sovrastruttura e la larghezza dei pilastri.

(ii) A causa della riduzione della larghezza del molo, meno ostruzione al flusso e come tale possibilità di meno setacciare.

(iii) Richiedono meno numero di giunti di dilatazione a causa della quale sia il costo iniziale e il costo di manutenzione diventano meno. La qualità di guida sul ponte è quindi migliorata.

(iv) Riduce la profondità a metà campata a causa della quale il gioco verticale o l’altezza libera è aumentato. Questo può portare verso il basso il livello ponte ponte riducendo così non solo il costo degli approcci, ma anche il costo della sottostruttura a causa della minore altezza dei moli e pilastri che riduce ancora una volta il costo della fondazione.

(v) Migliore aspetto architettonico.

Svantaggi dei ponti continui:

Gli svantaggi sono:

(i) L’analisi è laboriosa e richiede molto tempo.

ii) Non adatto su fondazioni cedevoli. L’insediamento differenziale può causare sollecitazioni indesiderate.