Minelli Fausto University of Brescia

SCOPO DEL CORSO

Il corso è rivolto agli studenti di Ingegneria Civile. Lo studente acquisisce la capacità di capire le problematiche ed il comportamento locale e globale di ponti. Studia le caratteristiche dei materiali, con particolari approfondimenti sul calcestruzzo armato precompresso. Acquisisce competenze in merito allo sviluppo storico dei ponti ed alle tipologie comunemente utilizzate, in merito alle tecniche costruttive e organizzative per la realizzazione di un ponte, alle azioni agenti sui ponti, ai principali modelli teorici applicati all’analisi strutturale dei ponti e alle tecniche di progettazione più idonee alle diverse tipologie di impalcato. Acquisisce competenze in merito alle tecniche di valutazione speditiva del rischio strutturale e simico di ponti esistenti. Acquisisce gli strumenti per la progettazione esecutiva di un ponte a travata.

Sono previste principalmente lezioni frontali in stile "chalk and talk" ed esercitazioni. Occasionalmente verranno utilizzate presentazioni e slides. In generale, si prevedono 2 seminari, una visita al laboratorio Prove Materiali Pisa e una visita in un cantiere.

PROGRAMMA

L’insegnamento di Progettazione e riabilitazione di ponti e opere d'arte è suddiviso in due moduli: Ponti (6 CFP) e Opere d'arte (3 CFP). I due moduli intendono fornire una preparazione specialistica che consenta all’allievo di operare nel mondo ampio delle strutture da ponte, sia nell’ambito di nuove progettazioni che in quello della valutazione e del rinforzo dei ponti esistenti. In particolare, verranno sviluppate le seguenti tematiche:

Cenni storici sui ponti

Normativa italiana ed Eurocodici: carichi da traffico e modelli di carico per verifiche statiche e a fatica di ponti. Schemi di carico. Variazione dei carichi da traffico nel tempo.

Linee d'influenza e superfici d'influenza.

Tipologie dei ponti: ponti a travata, ponti a telaio, ponti ad arco, ponti strallati e sospesi.

Parti costituenti di un ponte e relativi particolari costruttivi: impalcato, pile, spalle, apparecchi d’appoggio, giunti di carreggiata, cavi e relativi ancoraggi, rampe d’accesso e sistemi di smaltimento delle acque.

Scelta tipologica del ponte, dei materiali e delle luci.

La precompressione nei ponti. Utilizzo della pretensione e post-tensione. Approfondimenti.

Tipologie d'impalcato e distribuzione trasversale dei carichi per ponti a sezione aperta e chiusa. La ripartizione trasversale dei carichi con metodi analitici e numerici. Utilizzo di software ad elementi finiti per il calcolo delle sollecitazioni nei ponti.

Progettazione dei diaframmi e dei controventi.

Impalcati in acciaio, c.a. e sistema misto acciaio-calcestruzzo. Le connessioni e le fasi di carico.

Fondazioni, pile, spalle e apparecchi di appoggio.

Cenni di tecniche di protezione sismica.

Tecniche costruttive e organizzative per la realizzazione di un ponte.

Valutazione del rischio strutturale e sismico in ponti esistenti secondo le Linee Guida nazionali sui ponti esistenti. Livello 2 e livello 4 per ponti esistenti

Progetto di un ponte a travata (esercitazione pratica): soletta in c.a., trave in acciaio, traversi, connessioni trave-soletta e trave-trave, apparecchi di appoggio, pile.

TESTI DI RIFERIMENTO

Ad integrazione degli appunti presi a lezione, si consiglia la consultazione delle seguenti opere:

F. Leonhardt, F. (1979): “C.A. & C.A.P. – Volume VI - I ponti, dimensionamento - tipologia – costruzione”

F. Leonhardt: Bridges: aesthetics and design, The Architectural Press, London

De Miranda, F., “I ponti strallati di grande luce. Fondamenti teorici. Analisi strutturale. Criteri di progettazione. Tecniche di costruzione. 5 esempi di realizzazioni”, Zanichelli-ESAC, 1980;

Petrangeli, M.P. (1997): “Progettazione e costruzione di ponti”, IV Ed. Masson

Ioannis Vayas, Aristidis Iliopoulos. Design of composite steel concrete braidges to Eurocodes. CRC Press, Taylor and Francis Group. ISBN: 978-1-4665-5744-4

Raithel Aldo. Costruzioni di Ponti. Liguori Editore-Napoli 1970

Raithel Aldo. Ponti a travata - volume primo Liguori Editore-Napoli 1978

Wai-Fah Chen, Lian Duan (eds.): Bridge Engineering Handbook, CRC Press

N.J. Gimsing: Cable supported brdiges: concepts and design, Wiley, Chicester

NORMATIVE DI RIFERIMENTO

Ministero dei Lavori Pubblici - Decreto Ministeriale 17 gennaio 2018, Aggiornamento delle "Norme tecniche per le costruzioni"

Ministero dei Lavori Pubblici - Circolare 21 gennaio 2019 n.7 ” Istruzioni per l’applicazione dell’«Aggiornamento delle “Norme tecniche per le costruzioni”» di cui al decreto ministeriale 17 gennaio 2018.

UNI-EN 1992-1-1: Eurocodice N.2 -Progettazione delle strutture in calcestruzzo, parte 1-1-: regole generali e regole per gli edifici

Riviste di consultazione: ASCE-Journal of Structural Engineering, RILEM-Materials and Structures, ACI-Proceedings of American Concrete Institute CEB Bulletin Magazine of Concrete Research, Studi e Ricerche.

PROGRAMMA IN LINGUA INGLESE

SYLLABUS

The course aims at providing students with an overview of the main structural issues related to the wide and complex world of bridge design. New bridge design ad well as assessment of existing bridges will be covered.

The following main topics will be covered:

Bridge history

Italian Code and Eurocodes. Traffic loads and load models for static and fatigue assessment of bridges. Evolution of traffic load overtime

Influence lines and influence surfaces

Types commonly used in structural engineering: girder bridges, rigid-frame bridges, arch bridges, cable-stayed bridges and suspension bridges

Bridge components: deck, piers, abutments, bearing devices, expansion joints, cables, water-proofing systems etc.

Typologies and materials: prestressed concrete in bridges. Post-tensioning systems and devices.

Deck typologies and load transfer for open and box cross section.

Design of diaphragms and bracings

Design of bridges with concrete deck, steel and composite steel-concrete decks. Loading phases and connections.

Design of foundations, piers, abutments and bearing devices

Seismic design of bridges (preliminary concepts)

Construction and erection techniques and issues

Evaluation of structural and seismic risk indexes in existing bridges according ot the Italian Guidelines on existing bridges.

Practical lessons:

Design of a girder bridge (single/group design project)

MODALITÀ D'ESAME

L’esame consiste nella discussione dell’elaborato individuale/progetto esecutivo e in un colloquio orale. Il superamento con discussione dell'elaborato/progetto ammette all'esame orale, che verte su tutti gli argomenti del corso. Sono previste in generale 3 domande, di cui due su argomenti e concetti generali. Il peso dell'elaborato individuale/progetto di gruppo è del 50%, così come quello del colloquio orale.