Progettazione di ponti curvi (con diagramma)

Dopo aver letto questo articolo imparerai a conoscere il design dei ponti curvi.

I ponti curvi sono normalmente previsti per i viadotti e gli interscambi in cui le corsie di traffico divergenti vengono convertite in un ponte multilaterale o sopraelevato e viceversa. Uno di questi esempi è il Secondo ponte di Hooghly a Calcutta con una carreggiata a sei corsie sul ponte principale sul fiume e sui viadotti di avvicinamento sia a Calcutta che a Howrah.

Gli scambi su entrambi i lati di Calcutta e Howrah sono costituiti da un numero di bracci a singola o doppia corsia. Una parte del viadotto di Calcutta e alcuni bracci di Calcutta e degli scambi laterali di Howrah sono situati sulle curve come mostrato in Fig. 9.12.

Talvolta è necessario costruire ponti curvi su canali quando il vincolo di terra all'interno di una città o di una città è tale che la costruzione di un tale ponte è l'unica possibilità.

Tipo di molo:

La scelta del tipo di pioli per viadotti e ponti di interscambio non è un problema tranne nei casi in cui le corsie di traffico sono situate sotto. Quando le corsie del traffico si trovano al di sotto del viadotto o delle strutture di interscambio o dove il ponte è costruito su un canale, il normale pilastro rettangolare influenza il flusso del traffico nel caso del primo e il flusso di acqua nel caso del successivo (Fig. 9.13a) .

Pertanto, in tali circostanze, il pilastro circolare, solido o cavo, con il cappuccio del molo sopra perpendicolare all'asse del ponte è la soluzione giusta (Fig. 9.13b) nel qual caso il flusso sarà regolare.

Layout dei cuscinetti:

L'asse di un ponte di un ponte curvo non è una linea retta e cambia direzione in ogni punto e per questo motivo, i cappucci del pilastro o del pilastro che supportano il ponte attraverso i cuscinetti non sono paralleli tra loro, sebbene siano ad angolo retto rispetto a l'asse del ponte in queste posizioni.

Ma poiché l'asse del ponte cambia direzione da un berretto all'altro, richiede un'attenta considerazione in merito al fissaggio dell'asse dei cuscinetti metallici, sia a rullo, a bilanciere, a cerniera o scorrevole, anche se normalmente non sorgono tali problemi nel rispetto di cuscinetti elastomerici o cuscinetti a sfera in gomma che sono liberi di muoversi in qualsiasi direzione e consentono il libero movimento orizzontale e la rotazione della sovrastruttura.

L'orientamento dei cuscinetti metallici liberi deve essere tale che la direzione di traslazione dei cuscinetti coincida con la direzione di movimento del ponte di coperta. L'asse di un ponte curvo cambia direzione in ogni punto e quindi l'asse del ponte su due piloni adiacenti non è lo stesso.

Pertanto, deve essere deciso in quale modo l'asse dei cuscinetti deve essere posizionato, sia ad angolo retto rispetto all'asse del ponte in tale posizione o sia parallelo all'asse del calotta-pilastro o in qualsiasi altra direzione tale che la libera circolazione del coperta a causa della variazione di temperatura è consentita senza alcuna ostruzione. La direzione di movimento di un ponte curvo sui cuscinetti liberi può essere trovata teoricamente dalla Fig. 9.14.

Il ponte curvo AG è diviso in sei segmenti uguali, AB, BC, CD ecc. E queste lunghezze possono essere considerate uguali alle lunghezze di corda AB, BC, CD ecc. Specialmente quando il numero di divisioni è grande. Lasciate che la lunghezza di questi accordi sia uguale a "1" e la variazione di lunghezza a causa dell'aumento di temperatura sia "δ1". Pertanto, tutti gli accordi AB, BC, CD ecc. Vengono aumentati di 81 tangenzialmente.

Queste lunghezze aumentate possono essere risolte in due direzioni perpendicolari cioè. lungo AG e perpendicolare a AG. L'aumento della lunghezza di AB, BC, CD lungo la direzione AG è δ1cosθ A, δ1cosθ B, δ1cosθ c rispettivamente e l'aumento di AB, BC, CD lungo la direzione perpendicolare (verso l'esterno) è δ1sinθ A, δ1sinθB, δ1sinθc rispettivamente.

Analogamente, l'aumento della lunghezza di DE, EF, FG lungo AG è δ1cosθ E, δ1cosθ F, δ1cosθ G e lungo la direzione perpendicolare (verso l'interno) è δ1sinθ E, δ1sinθF, δ1sinθ G rispettivamente. Ma poiché θ A = θ G, θ B = θ F e θc = θ E e la sommatoria dell'8 δ1sinθ della metà sinistra è verso l'esterno e la somma del δ1sinθ della metà destra è verso l'interno, questi movimenti verso l'esterno e verso l'interno si equilibrano e nessun movimento nella direzione perpendicolare è zero. .

Pertanto, il movimento del ponte curvo AG a causa della variazione di temperatura sarà lungo AG cioè la linea di corda che unisce l'asse del ponte da una banchina all'altra e il movimento di nett sarà Σδ1cosθ.

Quindi l'asse del cuscinetto deve essere ad angolo retto rispetto alla linea della corda AG come mostrato in Fig. 9.14d. Tuttavia, quando vengono utilizzati i cuscinetti elastomerici, non è necessario effettuare tale considerazione poiché questi cuscinetti sono liberi di muoversi in qualsiasi direzione.

Reazioni a Piers:

La figura 9.15 mostra la pianta di un ponte di ponte curvo. Sia il carico morto del ponte che il carico vivo (specialmente quando è eccentrico verso l'esterno) producono torsione nel piatto provocando così una reazione addizionale rispetto alla normale reazione sul bordo esterno o sui cuscinetti esterni in B e D ma rilievo di qualche reazione in A e C. Questi aspetti dovrebbero essere debitamente considerati nella progettazione di cuscinetti, sottostruttura e fondazioni.

Un altro fattore che induce reazione addizionale in B e D è la forza centrifuga dei veicoli in movimento. La forza centrifuga che agisce ad un'altezza di 1, 2 m sopra il ponte del ponte causerà un momento che è uguale alla forza centrifuga moltiplicata per la profondità di ponte o trave più 1, 2 m e questo indurrà una reazione addizionale a B e D.

Progettazione della sovrastruttura:

Sia il carico morto che il carico vivo indurranno la torsione nel ponte. Questo A-mal non influisce molto sul design del piano lastra solido poiché lo span è minore e in quanto tale il momento di torsione è inferiore. Tuttavia, lo stress torsionale può essere controllato e l'acciaio supplementare viene fornito se lo sforzo supera il valore consentito.

Inoltre, gli angoli interni A e C (dove la deformazione potrebbe aver luogo a causa della deflessione del ponte) devono essere dotati di un rinforzo superiore come negli angoli acuti di un ponte obliquo. Nei ponti di travi, la torsione dovuta a carichi morti e carichi reali spinge più carico sulla trave esterna e dà sollievo alla trave interna oltre alla normale distribuzione del carico.

Anche la flessione del ponte di coperta nel piano a causa della forza centrifuga laterale deve essere debitamente considerata,

La forza centrifuga causerà anche una torsione del ponte che può essere considerata uguale alla forza centrifuga moltiplicata per la distanza dal c g. del ponte a 1, 2 m sopra il ponte. Questo momento torsionale spingerà di nuovo più carico sulla trave esterna e darà sollievo alla trave interna. Pertanto, la trave esterna per un ponte curvo deve portare più carico rispetto alla trave esterna per un normale ponte rettilineo.

Per evitare il ribaltamento dei veicoli in movimento a causa della forza centrifuga, deve essere fornita una super elevazione nel ponte di coperta come indicato dalla seguente equazione.

Sopraelevazione, e = V 2 / 225R (9.1)

Dove, e = Super elevazione in metri per metro

V = Velocità in Km. all'ora

R = raggio in metro.

La super elevazione ottenuta dall'equazione 9.1 deve essere limitata al 7 per cento. Su sezioni urbane con frequenti intersezioni sarà tuttavia auspicabile limitare il superelevazione al 4%. La superelevazione può essere fornita nella lastra del ponte sollevando la lastra del ponte verso la curva esterna come mostrato in Fig. 9.16.

La superelevazione richiesta può essere ottenuta aumentando l'altezza dei piedistalli verso la curva esterna (mantenendo la stessa profondità della trave per tutti) come mostrato in Fig. 9.16a o aumentando la profondità delle travi verso la curva esterna (mantenendo l'altezza del piedistallo uguale per tutti) come in Fig. 9.16b ma il primo è preferibile a quest'ultimo dal punto di vista economico e costruttivo.

Progettazione di cuscinetti:

Oltre alle consuete considerazioni per la progettazione dei cuscinetti, l'effetto della forza centrifuga e il momento di torsione devono essere debitamente considerati e il design dei cuscinetti deve essere realizzato di conseguenza.

Il dettaglio dei cuscinetti deve essere tale che il ponte supportato sui cuscinetti sia trattenuto dal movimento orizzontale nella direzione trasversale a causa dell'effetto della forza centrifuga in aggiunta alla forza sismica dovuta a carichi morti e vivi.

Progettazione di sottostruttura e fondazioni:

Durante la preparazione della progettazione della sottostruttura e delle fondamenta, si deve tenere in debita considerazione la reazione addizionale su un lato della banchina dovuta alla torsione e una forza orizzontale aggiuntiva nella parte superiore della banchina dovuta alla forza centrifuga.