Come progettare un ponte – Passi nella progettazione di ponti

Video tutorial sulla progettazione di ponti

Come progettare piccole dighe

Per progettare un ponte, il progettista dovrebbe prima aver visto e studiato molti ponti nel corso di un lungo processo di apprendimento. Dovrebbe sapere quale tipo di trave può essere adatto nelle condizioni disponibili, sia un ponte a trave, un ponte ad arco o uno sospeso. Dovrebbe anche conoscere l’influenza delle condizioni di fondazione sulla scelta delle campate e dei sistemi strutturali ecc. quindi, il progettista del ponte non dovrebbe essere solo una persona colta ma anche esperta. In momenti propizi un flash intuitivo può fornire una nuova soluzione, che soddisfa il compito meglio delle soluzioni convenzionali conosciute (intuizione, creatività che porta all’innovazione).

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Dati necessari per la progettazione di un ponte:

1. Una pianta del sito che mostri tutti gli ostacoli da superare come fiumi, strade, vie o ferrovie, le curve di livello delle valli e l’allineamento desiderato del nuovo percorso di traffico.
2. Sezione longitudinale del terreno lungo l’asse del ponte previsto con le condizioni di spazio libero o le larghezze d’inondazione richieste. Allineamento verticale desiderato del nuovo percorso.
3. Larghezza richiesta del ponte, larghezza delle corsie, della mediana, delle passerelle, delle rotaie di sicurezza ecc.
4. Condizioni del suolo per le fondazioni, risultati dei sondaggi con un rapporto sulla situazione geologica e dati di meccanica del suolo. Il grado di difficoltà dei lavori di fondazione ha una notevole influenza sulla scelta del sistema strutturale e sulla lunghezza economica della campata.
5. Condizioni locali come l’accessibilità per il trasporto di attrezzature, materiali ed elementi strutturali. Quali materiali sono disponibili ed economici in quella parte del paese? L’acqua o l’energia elettrica sono a portata di mano? Può essere usato un alto standard di tecnologia o il ponte deve essere costruito con metodi primitivi e un piccolo numero di operai specializzati?
6. Meteo e condizioni ambientali, inondazioni, livelli di alta e bassa marea, periodi di siccità, gamma di temperature e lunghezza dei periodi di gelo.
7. Topografia dell’ambiente – terra aperta, terra piatta o montuosa, paese panoramico. Città con piccole case antiche o città con edifici alti. La scala dell’ambiente ha un’influenza sul design.
8. Requisiti ambientali relativi alla qualità estetica. I ponti nelle città che influenzano l’ambiente urbano e che sono spesso visti da vicino – specialmente i ponti pedonali – hanno bisogno di una forma e un trattamento più delicato rispetto ai ponti in aperta campagna. È necessaria una protezione dei pedoni contro gli spruzzi e il rumore? È necessaria una protezione contro il rumore per le case vicine al ponte?

Il progettista dovrebbe visitare il sito del ponte e il suo ambiente.

Schizzo di progettazione del ponte:

Quando l’ingegnere è sicuro che un’idea di progettazione è emersa nella sua mente, dovrebbe prendere una matita e una scala e con l’aiuto dello schizzo, imparato a scuola, dovrebbe iniziare a disegnare la probabile direzione della strada, la profondità della trave (per i ponti a trave) i pilastri, le spalle e il bordo inferiore della trave.

Per un progetto fortemente finanziato, è preferibile un alto rapporto di snellezza, altrimenti se il fattore decisivo è il costo, allora il rapporto di snellezza può essere ridotto. Analizzare criticamente lo schizzo per la proporzione tra le campate, lo spazio sotto la trave, le condizioni del suolo intorno ai pilastri e alle spalle, l’adattamento dei pilastri all’ambiente circostante, il numero di pilastri e la curvatura dell’allineamento verticale. Dopo l’analisi critica possono seguire più di uno schizzo con modifiche al progetto e alle condizioni di supporto. Elaborare le alternative, discutere con i colleghi, i consulenti architetti e il cliente per redigere uno schizzo finale.

Solo ora dovrebbero iniziare i calcoli, e in primo luogo con approssimazioni semplici e grossolane per verificare se le dimensioni assunte saranno sufficienti e se le aree sezionali necessarie dell’acciaio per armature o dei tendini di precompressione lasceranno spazio sufficiente, per permettere al calcestruzzo di essere posto e compattato senza difficoltà. Poi si possono fare delle prove con programmi informatici, usando diverse profondità o altre variabili per trovare le dimensioni più economiche; queste dovrebbero, comunque, essere scelte solo se non vengono toccati altri requisiti essenziali, come l’estetica, la lunghezza degli accessi, i gradi ecc.

Una volta che il progettista o il team di progettazione ha fatto la sua scelta, allora i principali disegni di progetto con tutte le dimensioni e spiegazioni possono essere redatti per l’approvazione delle autorità. Poiché la mappa da sola non è sufficiente per mostrare chiaramente la località e l’impatto sull’ambiente e l’aspetto, un modello o alcune foto ben scattate possono aiutare i cittadini, i clienti e i critici a rendersi conto dell’esistenza del ponte.

Finalizzazione del progetto del ponte:

Dopo l’approvazione del progetto, il lavoro di progettazione finale può iniziare con calcoli rigorosi di forze, sollecitazioni ecc. per tutti i tipi di carichi o attacchi e poi si devono fare i dettagli strutturali. Anche le impalcature e le attrezzature, che saranno necessarie per la costruzione del particolare tipo di ponte, devono essere elaborate. Devono essere fatti numerosi disegni e tabelle con migliaia di numeri e cifre per tutte le dimensioni, misure e livelli, con le specifiche per il tipo e la qualità richiesti dei materiali da costruzione. Questa fase comporta la maggior quantità di lavoro per l’ingegnere del ponte, e richiede una notevole conoscenza e abilità.

La fase di progettazione concettuale ed estetica richiede una quantità di tempo relativamente piccola, ma è decisiva per la qualità espressiva dell’opera.

Contenuto del corso di apprendimento di progettazione di ponti

Introduzione

• Storia dei ponti
• Definizione

Tipi di ponti

• Trave/Arch
• Truss
• Sospensione
• Cavo strallato

Sistemi statici dei ponti

• Come funziona il ponte
• Trasferimento del carico nei ponti a trave
• Trasferimento del carico nei ponti ad arco e a travata
• Trasferimento del carico nei ponti sospesi e a fune
• Trasferimento del carico nei ponti a sbalzo

Elementi del ponte

• Elementi principali del ponte
• Tipi di campate
• Super struttura vs. sotto struttura
• Sottostruttura parte 1: Pier
• Sottostruttura parte 2 – Abutments
• Superstruttura del ponte

Metodologia di progettazione dei ponti

• Metodi di progettazione principali
• Resistenza al carico
• ASD , Metodi LFD, LRFD

Carichi di progettazione dei ponti

• Carichi diversi che influiscono sul ponte
• Carichi morti
• Carichi vivi
• Calcolo dei carichi vivi , LINEA DI INFLUENZA
• Carichi vivi pedonali e fattore di indennità dinamica
• Fattore di presenza multipla
• Distribuzione di LL attraverso le travi
• carichi di vento e di terremoto
• LRFD Spiegazione della combinazione di carichi