Modellazione di un impalcato da ponte sghembo

La progettazione e verifica di nuove strutture richiede l’utilizzo di strumenti di calcolo automatico e l’introduzione di modelli numerici che rappresentino la struttura ed il suo comportamento in maniera accurata. I software basati sul Metodo degli Elementi Finiti sono certamente i più diffusi ed impiegati nell’ambito professionale.

In taluni casi, l’opera oggetto di calcolo e verifica presenta caratteristiche geometriche che richiedono particolare cura nella scelta della modellazione.

Questo aspetto viene esemplificato con riferimento alla modellazione di un ponte di nuova costruzione in struttura mista acciaio-calcestruzzo. L’aspetto rilevante di tale struttura riguarda la geometria dell’impalcato, il quale presenta una particolare forma in pianta caratterizzata da due lati obbliqui. Tale condizione rende complessa sia la fase di modellazione geometrica della struttura, sia la definizione dei vincoli da assegnare al contorno. È stata proposta una modellazione innovativa della soletta del ponte, implementata con il codice di calcolo “Midas Civil”, tramite l’utilizzo di elementi plate. Il modello ha permesso di definire dettagliatamente le condizioni della struttura nelle diverse fasi di progettazione e di carico, e di valutare, infine, la validità della progettazione proposta.

Descrizione dell’opera

Il progetto della struttura prevede una struttura portante costituita da 8 travi in acciaio, calandrate in officina con controfreccia pari a 35 cm. Le travi sono realizzate saldando a completa penetrazione lamiere in modo da ottenere una sezione a doppio T con altezza complessiva pari a 1020 mm. Le travi sono tra loro collegate da diaframmi reticolari, che differiscono tra le sezioni trasversali di testa e le sezioni interne, e poggiano sulle spalle tramite apparecchi di appoggio a disco elastomerico confinato, i quali realizzano il vincolo a cerniera (tipo fisso) o carrello unidirezionale o bidirezionale. Sette profili metallici a sezione variabile collegati lungo lo sviluppo di ciascuna delle due travi di riva sostengono due sbalzi della larghezza di 2.025 m (figura1).

L’impalcato è costituito da una soletta semi-prefabbricata formata da elementi del tipo “predalles”, dello spessore di 5 cm, su cui viene eseguito un getto di completamento dello spessore di 22 cm. Ogni lastra predalles ha lunghezza variabile, è profonda 1.20 m e appoggia su 3 travi centrali e sulla trave di riva. La collaborazione delle travi con la soletta in calcestruzzo è assicurata da tre file di pioli tipo Nelson del diametro di 22 mm saldati sull’estradosso della piattabanda superiore (figura 2). 

Le lastre sono utilizzate come casseforme per la parte interna e per gli sbalzi dell’impalcato. L'intradosso della soletta poggia sulle ali delle travi, provviste di connettori a spinotto, con la mediazione di uno strato di malta antiritiro e bande elastiche che assicurano la continuità dell’appoggio ed evitano il percolamento del getto di calcestruzzo. L’impalcato ha larghezza di 16 m e luce di 32.25 m. 

Il ponte sovrappassa una linea ferroviaria ed è classificato come strada urbana di quartiere (tipo E). È previsto un cordolo ai margini dell’impalcato con un’altezza di 20 cm rispetto al manto stradale e della larghezza complessiva di 98.5 cm, nonchè il dispositivo di ritenuta e la barriera. Sono previsti due marciapiedi ai margini della piattaforma stradale di larghezza lorda pari a 1.665 su un lato 2.165 m sull’altro. La finitura è costituita da uno strato uniforme di binder dello spessore di 9 cm ed uno strato di usura dello spessore di 5 cm. Sono infine presenti le opere per lo smaltimento delle acque meteoriche.

Il processo costruttivo prevede la realizzazione dell’impalcato, completo di opere accessorie, su un’area contigua alla sede e il successivo varo nella sua posizione finale.

Materiali costruttivi

Il La scelta della tipologia di calcestruzzo da utilizzare è stata effettuata in accordo alle disposizioni di normativa [1] in riferimento alle condizioni ambientali di sito e all’esposizione ambientale (le condizioni chimiche e fisiche alle quali la struttura è esposta nell’ambiente in cui è immersa, in aggiunta alle azioni meccaniche) [2]. Per le varie parti del ponte sono state individuate differenti classi di esposizione, ad ognuna delle quali corrisponde una classe di calcestruzzo minima raccomandata.

Al termine del processo di individuazione delle classi richieste, si è scelto di utilizzare per tutti gli elementi in calcestruzzo armato, una classe di calcestruzzo C 35/45, classe di consistenza S4 e copriferro 45 mm.

L’acciaio per le barre di armatura scelto per l’opera è il B450C, le cui caratteristiche meccaniche sono riportate in Tabella 1:

Per l’acciaio strutturale, invece, si è scelta la lega “S355J0W”, facente parte di leghe di acciaio per impieghi strutturali laminati a caldo; le caratteristiche meccaniche sono elencate in Tabella 2.

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