Progettazione di ponti con telaio rigido (con schema)
Dopo aver letto questo articolo imparerai a conoscere il design dei ponti rigidi con l'aiuto del diagramma.
Introduzione ai ponti con telaio rigido:
Nei ponti con telaio rigido, il ponte è collegato rigidamente agli abutment e ai pilastri. Questo tipo di struttura può essere una singola campata o un'unità multi span come indicato in Fig. 12.1. Qui sono presenti tutti i vantaggi di un ponte a campata continua.
Le seguenti caratteristiche sono i vantaggi aggiuntivi dei ponti rigidi del telaio rispetto a quelli continui:
i) Più rigidità della struttura.
ii) Meno momenti nel mazzo sono stati in parte trasferiti ai membri sostenitori.
iii) Non sono richiesti cuscinetti.
iv) Migliore aspetto estetico rispetto alla struttura a campata continua.
Come nei ponti a campata continua, anche queste strutture richiedono materiali di fondazione inflessibili. L'analisi è, tuttavia, più laboriosa della prima.
I telai possono essere incernierati o fissati alla base come illustrato in Fig. 12.1. Quando incernierati, i momenti riportati alla base ruotano solo i supporti verticali, riducendo in tal modo i momenti in modo considerevole e nessun momento viene trasferito ai piedi; solo il carico verticale e il momento causato dalla spinta al livello della cerniera devono essere considerati nella progettazione dei basamenti.
Nelle strutture a base fissa, d'altra parte, i momenti dalla sovrastruttura sono in ultima analisi riportati ai piedi poiché i supporti verticali non possono ruotare in modo indipendente senza ruotare i piedini insieme a loro. È quindi evidente che nei frame incernierati, i momenti alla base dei supporti e alle zattere sono molto minori, ma i momenti di span sono maggiori di quelli dei frame fissi.
Dato che i telai fissi sono progettati partendo dal presupposto che gli elementi verticali non ruotano alla base, è possibile raggiungere questo stato di condizione solo se la fondazione può poggiare su fondamenta solide o non cedevoli.
Tipi di ponti con telaio rigido:
Alcuni tipi di ponti con telaio rigido sono stati illustrati in Fig. 4.5 e 4.6. Possono essere possibili ponti con telaio rigido in soletta fino a una campata di 25 m, mentre i telai rigidi di tipo a piastre e travetti possono essere utilizzati fino a una distanza di 35 m. Nei ponti stradali su strada, il tipo a sbalzo di telai a portale come indicato nella figura 4.6 è comunemente preferito.
I condotti rigidi a telaio rigido o ponti minori (singoli o multipli Fig. 4.5) vengono solitamente adottati in aree in cui il terreno di fondazione è debole e un'area di fondazione più ampia è auspicabile per abbassare la pressione di fondazione entro valori di sicurezza consentiti per il tipo di terreno.
Strutture proporzionali di ponti a telaio rigido:
Il rapporto tra la campata intermedia e quella finale dei ponti con telaio rigido deve essere il seguente:
Per ponti di lastra 1, 20-1, 30
Per ponti di solai e travate da 1, 35 a 1, 40
Per la stima approssimativa della sezione, le dimensioni della campata centrale e la sezione di supporto per i ponti solidi possono essere prese come L / 35 e L / 15 rispettivamente. Le curve di intradosso per i ponti con telaio rigido sono generalmente le stesse di quelle per i ponti continui.
Metodo di analisi e considerazioni progettuali dei ponti con telaio rigido:
Nell'analisi di strutture di telaio rigide, viene comunemente impiegato il metodo di distribuzione del momento. Trattandosi di ponti continui, il metodo di distribuzione del momento è più adatto per la progettazione pratica perché le sezioni delle strutture variano in punti diversi per i quali altri metodi sono laboriosi e quindi inadatti.
Se sono noti i valori di fattori di rigidezza, fattori di carryover e momenti finali fissi per giunti diversi di una struttura di telaio rigida, l'uso del metodo di distribuzione del momento è molto semplice.
Effetto della temperatura:
L'innalzamento o la diminuzione della temperatura provoca l'allungamento o la contrazione dei ponti che dà luogo a momenti terminali fissi sugli elementi verticali come spiegato in seguito (figura 12.2).
Allungamento o contrazione del ponte BC a causa della variazione di temperatura di t = δ 2 = L 2 αt.
Allungamento o contrazione del ponte AB o CD a causa della variazione di temperatura di t = δ 1 = L 1 αt ma a causa dell'allungamento o contrazione del ponte BC di δ 2, il movimento netto di A o C sarà (δ 1 + + ½ δ 2 ).
Il momento di estremità fisso su un elemento verticale che ha momento d'inerzia, I e deflessione, δ, può essere dato da
FEM = 6 EIδ / (L) 2 (12.1)
I momenti finali fissi così sviluppati nella parte superiore e inferiore di tutti i membri verticali secondo l'equazione 12.1 possono essere distribuiti su tutti i membri.
Effetto del restringimento, del vento, della corrente sismica e dell'acqua:
A causa del restringimento del calcestruzzo, il ponte si contrae causando così la stessa natura di effetto della caduta della temperatura. Normalmente, l'effetto dovuto al restringimento è assunto come equivalente in grandezza a quello prodotto dalla caduta della temperatura.
Il vento che soffia in inclinazione verso i moli può dare origine a momenti di influenza che saranno condivisi da tutti i membri del fotogramma dopo la distribuzione.
La forza sismica che agisce su ponte, piloni e pilastri causerà momenti nei membri del telaio, come la forza del vento indurrà.
La corrente incrociata che fluisce attraverso il fiume colpisce i piloni e gli abutment e questo indurrà momenti sui membri come farà il vento.
Procedura di progettazione dei ponti con telaio rigido:
1. Selezionare le lunghezze di span per le campate finali e intermedie in base alle condizioni del sito e al tipo di ponti. Si devono assumere le profondità a metà campata e ai supporti.
2. Selezionare la curva del soffitto e trovare le profondità in varie sezioni. Calcola i momenti di fine fissi grazie al carico morto uniformemente distribuito e al carico di ricci dalle tabelle di progettazione standard come "Le applicazioni della distribuzione dei momenti ", pubblicato da The Concrete Association of India, Bombay.
3. Trova i valori dei fattori di rigidità e dei fattori di riporto dalle tabelle di progettazione dopo aver valutato i valori delle costanti di trama come A, A B, r A, r B, h c ecc.
I fattori di distribuzione possono essere determinati come segue:
Dove D AB = fattore di distribuzione per il membro AB.
S AB = Fattore di rigidezza per AB.
ΣS = Somma dei fattori di rigidità di tutti i membri di quel giunto.
4. I dead end fissi con carico morto devono essere distribuiti e la correzione Sway eseguita se necessario.
5. Per valutare i momenti di carico dal vivo sui membri, è necessario disegnare il diagramma di influenza per ciascun membro. La procedura sarà laboriosa se si desidera ottenere i momenti posizionando il carico unitario su ciascuna sezione (possono esserci da 5 a 10 sezioni su ciascuna span a seconda della lunghezza della campata) e distribuendo i momenti finali fissi a causa del carico unitario con correzione dell'oscillazione dove necessario.
Il metodo può essere semplificato se viene seguita la procedura indicata di seguito.
6. Posizionare il carico dell'unità in qualsiasi posizione (Fig. 12.3) e ottenere i momenti finali fissi xey alle estremità B e C. Distribuire questi momenti finali fissi su tutti i membri. I momenti così ottenuti in varie sezioni sono i momenti di carico dal vivo (elastici) dovuti al carico unitario preso in considerazione.
Dopo la necessaria correzione dell'oscillazione, l'equazione del momento in termini di x e y darà l'ordinata del diagramma della linea di influenza del momento flettente in varie sezioni per quel carico unitario. Ora, dalle tabelle o grafici, possono essere noti i valori di xey per carico unitario in posizioni di carico diverse da cui le ordinate della linea di influenza diag. in varie sezioni per diverse posizioni di carico può essere calcolato.
La procedura sopra descritta richiederà un set di distribuzione del momento e un set di correzione dell'oscillazione delle equazioni del momento per ogni span.
Il diagramma di linee d'influenza ottenuto con il metodo descritto sarà solo per il momento elastico. Il diagramma del momento libero dovrà essere sovrapposto su di esso per ottenere il diagramma di linea dell'influenza. I momenti di carico dal vivo possono essere ottenuti successivamente dal diagramma della linea di influenza.
7. Calcolare i momenti su vari membri e in varie sezioni a causa di temperatura, restringimento, vento, correnti d'acqua, pressione della terra su abutment, forza sismica, ecc.
8. I momenti ottenuti a causa di vari carichi ed effetti come sopra elencati possono essere riassunti in modo tale che i momenti di progettazione siano al massimo per tutti i possibili casi di combinazione.
9. Verificare l'adeguatezza delle sezioni rispetto alle sollecitazioni concrete e fornire il rinforzo necessario per soddisfare il momento di progettazione.
10. Dettaglio il rinforzo correttamente.
