TIPOLOGIE STRUTTURALI DEI PONTI PEDONALI TIPOLOGIE STRUTTURALI DEI PONTI PEDONALI

TIPOLOGIE STRUTTURALI DEI PONTI PEDONALI TIPOLOGIE STRUTTURALI DEI PONTI PEDONALI

1. Passerelle a travata semplice/continua 2. Passerelle a travata reticolare o Vierendeel 3. Passerelle ad arco semplice

4. Passerelle ad arco a spinta eliminata 5. Passerelle strallate

6. Passerelle sospese

Dif ficoltà cr es cen te

1. Passerelle a travata semplice/continua 2. Passerelle a travata reticolare o Vierendeel 3. Passerelle ad arco semplice

4. Passerelle ad arco a spinta eliminata 5. Passerelle strallate

6. Passerelle sospese

Dif ficoltà cr es cen te

La scelta è generalmente dettata da esigenze:

“Architettoniche”

PASSERELLE A TRAVATA SEMPLICE PASSERELLE A TRAVATA SEMPLICE

Sez. Trasversale

Caratteristiche strutturali:

Caratteristiche strutturali:

1. Struttura principale longitudinale composta da due o più travi a parete piena affiancate o da sezioni composte ottenute mediante saldatura di lamiere o in fine da sezioni a cassone.

2. Struttura trasversale irrigidente nei confronti dell’instabilità fuori piano e delle azioni orizzontali (vento e sisma) generalmente ottenuta mediante profili angolari disposti a croce di Sant’Andrea.

3. Soletta di calpestio in c.a. (collaborante o meno con la struttura principale).

4. La collaborazione tra soletta e travi principali è resa possibile mediante connettori tipo Nelson

Vantaggi:

1. Semplicità di calcolo 2. Facilità di assemblaggio

Svantaggi:

1. Rilevante ingombro strutturale d’impalcato

2. Luce libera pari alla distanza tra i vincoli, mentre per

le passerelle strallate e sospese è generalmente pari

PASSERELLE A TRAVATA CONTINUA PASSERELLE A TRAVATA CONTINUA

Caratteristiche strutturali:

Caratteristiche strutturali:

1. Valgono le stesse indicazioni evidenziate per le passerelle a travata semplice.

2. La scelta dello schema continuo è giustificato per ponti pedonali la cui luce sia incompatibile con lo schema statico di semplice appoggio, sia per motivi di resistenza che di deformabilità.

3. L’iperstaticità dello schema a trave continua impone verifiche più accurate rispetto allo schema di semplice appoggio, infatti è necessario tenere in conto durante la fase progettuale degli effetti istantanei o differiti dovuti all’eventuale collasso delle pile intermedie, ai cedimenti fondazionali, ai carichi termici e a tutti quei processi che inducono nella struttura una “ridistribuzione delle

caratteristiche di sollecitazione”.

4. Lo schema a trave continua impone inoltre la “disposizione dei carichi variabili a scacchiera” in

modo da massimizzare i momenti in campata (caricando una campata si e una no) o sugli appoggi

PASSERELLE A TRAVATA CONTINUA

PASSERELLE A TRAVATA CONTINUA -- ESEMPI ESEMPI

PASSERELLE A TRAVATA RETICOLARE PASSERELLE A TRAVATA RETICOLARE

Caratteristiche strutturali:

Caratteristiche strutturali:

1. Travatura reticolare classica: correnti, montanti e diagonali idealmente connessi tramite cerniere 2. Travatura reticolare Vierendeel: correnti e montanti connessi rigidamente (i diagonali non sono

necessari)

3. Entrambi gli schemi sono generalmente utilizzati per sovrappassi coperti e più raramente per

passerelle pedonali a cielo aperto. Le briglie inferiori risultano controventate fuori piano facendo

ricorso o ad una struttura reticolare di piano o ad una soletta in calcestruzzo resa collaborante con

l’impalcato per mezzo di connettori. Le briglie superiori sono generalmente collegate tra loro nel

caso di sovrappassi coperti garantendo quindi una grande rigidezza nel piano e fuori piano offerta

dalla forma a “tubo” , mentre risultano scollegate nel caso di passerelle a cielo aperto. In questo

caso è necessario tenere in conto nel calcolo del fenomeno dell’instabilità per carico di punta e per

PASSERELLE A TRAVATA RETICOLARE

PASSERELLE A TRAVATA RETICOLARE -- ESEMPI ESEMPI

PASSERELLE A TRAVATA RETICOLARE

PASSERELLE A TRAVATA RETICOLARE -- ESEMPI ESEMPI

PASSERELLE A TRAVATA RETICOLARE

PASSERELLE A TRAVATA RETICOLARE -- ESEMPI ESEMPI

1. Nonostante la forma ricordi il sistema ad Arco a spinta eliminata, la funzione statica dei montanti e dei diagonali alternativamente tesi e

compressi fa si che il suddetto ponte si comporti a tutti gli effetti come una travatura reticolare a nodi incernierati.

2. Le briglie inferiori risultano tese e stabilizzate fuori piano

mediante un sistema di tubolari convergente nei nodi a cui è demandato il compito di sostenere l’impalcato.

3. Le briglie superiori compresse sono stabilizzate fuori piano da un sistema di tubolari saldati che limitano la lunghezza libera d’inflessione all’interasse nodale.

1. Nonostante la forma ricordi il sistema ad Arco a spinta eliminata, la funzione statica dei montanti e dei diagonali alternativamente tesi e

compressi fa si che il suddetto ponte si comporti a tutti gli effetti come una travatura reticolare a nodi incernierati.

2. Le briglie inferiori risultano tese e stabilizzate fuori piano

mediante un sistema di tubolari convergente nei nodi a cui è demandato il compito di sostenere l’impalcato.

3. Le briglie superiori compresse

sono stabilizzate fuori piano da

un sistema di tubolari saldati

che limitano la lunghezza

libera d’inflessione all’interasse

nodale.

PASSERELLE AD ARCO SEMPLICE PASSERELLE AD ARCO SEMPLICE

Caratteristiche strutturali:

1. Generalmente lo schema più utilizzato è quello di arco inferiore spingente a due cerniere o incastrato e via superiore rettilinea per il transito dei pedoni e dei cicli.

2. L’arco può essere realizzato in vari modi: tubolari semplici, tubolari accoppiati e controventati, arco reticolare, oppure a sezione a cassone.

3. L’impalcato è sostenuto mediante puntoni che scaricano direttamente le azioni di progetto dei

carichi permanenti e dei carichi variabili sull’arco sottostante.

PASSERELLE AD ARCO SEMPLICE

PASSERELLE AD ARCO SEMPLICE -- ESEMPI ESEMPI

1. Impalcato rettilineo sorretto da mensole vincolate ad un sistema di tubolari centrali.

2. Sistema portante costituito da due archi a sesto ribassato incernierati alla base.

3. La trasmissione dei carichi dall’impalcato agli archi portanti è demandata ad un sistema di puntoni inclinati realizzati con profili doppio T ad altezza e lunghezza variabile.

4. Complessivamente il sistema si comporta come una struttura reticolare spaziale.

1. Impalcato rettilineo sorretto da mensole vincolate ad un sistema di tubolari centrali.

2. Sistema portante costituito da due archi a sesto ribassato incernierati alla base.

3. La trasmissione dei carichi dall’impalcato agli archi portanti è demandata ad un sistema di puntoni inclinati realizzati con profili doppio T ad altezza e lunghezza variabile.

4. Complessivamente il sistema si

comporta come una struttura

reticolare spaziale.

PASSERELLE AD ARCO A SPINTA ELIMINATA PASSERELLE AD ARCO A SPINTA ELIMINATA

1. Momento in campata: M=QL

/8 2. Reazione di appoggio: R=QL/2 3. Altezza dell’arco in chiave: z

4. Trazione nell’impalcato: T=M/z 5. Compressione in chiave: C=M/z 6. Compressione alle reni: C=(R

+T

)

Predimensionamento

Caratteristiche strutturali:

1. Struttura portante curvilinea alla quale è sospeso l’impalcato rettilineo sottostante. Questo assume la funzione di “catena” dell’arco contrastando ed “eliminando” la spinta orizzontale altrimenti agente sul sistema di vincolo alle fondazioni.

1. Momento in campata: M=QL

/8 2. Reazione di appoggio: R=QL/2 3. Altezza dell’arco in chiave: z

4. Trazione nell’impalcato: T=M/z

5. Compressione in chiave: C=M/z

6. Compressione alle reni: C=(R

+T

)

PASSERELLE AD ARCO A SPINTA ELIMINATA

PASSERELLE AD ARCO A SPINTA ELIMINATA -- ESEMPI ESEMPI

1. Arco portante parabolico realizzato con lamiere saldate a formare una sezione traversale

romboidale irrobustita alle reni dove le forze di

compressione sono maggiori.

2. Impalcato curvilineo tensoinflesso sostenuto da pendini realizzati con trefoli in acciaio armonico ad alta resistenza.

3. La curvatura dell’impalcato garantisce una rigidezza fuori piano nei confronti

dell’instabilità flessotorsionale.

1. Arco portante parabolico realizzato con lamiere saldate a formare una sezione traversale

romboidale irrobustita alle reni dove le forze di

compressione sono maggiori.

2. Impalcato curvilineo tensoinflesso sostenuto da pendini realizzati con trefoli in acciaio armonico ad alta resistenza.

3. La curvatura dell’impalcato garantisce una rigidezza fuori piano nei confronti

dell’instabilità

flessotorsionale.

PASSERELLE AD ARCO A SPINTA ELIMINATA

PASSERELLE AD ARCO A SPINTA ELIMINATA -- ESEMPI ESEMPI

1. Sistema complesso auto equilibrato.

2. L’arco portante iperbolico realizzato con profilo tubolare incernierato agli estremi.

3. Impalcato sostenuto da mensole saldate ad un profilo tubolare rettilineo.

4. Arco laterale stabilizzante nei confronti dell’instabilità flessotorsionale.

5. Pendini di sospensione realizzati in acciaio armonico e disposti raggiera

1. Sistema complesso auto equilibrato.

2. L’arco portante iperbolico realizzato con profilo tubolare incernierato agli estremi.

3. Impalcato sostenuto da mensole saldate ad un profilo tubolare rettilineo.

4. Arco laterale stabilizzante nei confronti dell’instabilità flessotorsionale.

5. Pendini di sospensione

realizzati in acciaio

armonico e disposti

raggiera

PASSERELLE AD ARCO A SPINTA ELIMINATA

PASSERELLE AD ARCO A SPINTA ELIMINATA -- ESEMPI ESEMPI

PASSERELLE AD ARCO A SPINTA ELIMINATA

PASSERELLE AD ARCO A SPINTA ELIMINATA -- ESEMPI ESEMPI

1. Ponte pedonale e carrabile.

2. Il traffico pedonale e ciclabile è ubicato nella parte centrale del ponte sorretta da una trave scatolare torsiorigida costituita da elementi prefabbricati e post-tesi.

3. L’arco portante

realizzato con struttura reticolare spaziale autocontroventante è vincolato ai piloni mediante un doppio portale in calcestruzzo che ha altresì la funzione 1. Ponte pedonale e

carrabile.

2. Il traffico pedonale e ciclabile è ubicato nella parte centrale del ponte sorretta da una trave scatolare torsiorigida costituita da elementi prefabbricati e post-tesi.

3. L’arco portante

realizzato con struttura

reticolare spaziale

autocontroventante è

vincolato ai piloni

mediante un doppio

portale in calcestruzzo

che ha altresì la funzione

PASSERELLE STRALLATE PASSERELLE STRALLATE

1. Lo schema statico è costituito da un impalcato generalmente rettilineo sospeso mediante un sistema di cavi ad alta resistenza ai piloni portanti.

2. Si distinguono i ponti strallati con schema a “ventaglio” e quelli con schema ad “arpa”: nei primi i cavi partono tutti dalla sommità dei piloni irradiandosi verso il sottostante impalcato, nei secondi i cavi partono dai piloni a varie quote e raggiungono l’impalcato mantenendosi paralleli tra loro.

3. Per le passerelle pedonali è normalmente sufficiente un solo pilone disposto in modo tale da

individuare due campate di luce differente. Le forme più comuni per il pilone sono ad “A” ad “H” ad

“I” e può contenere l’impalcato oppure essere disposto in adiacenza ad esso. Generalmente il pilone è

PASSERELLE STRALLATE PASSERELLE STRALLATE

Comportamento statico per pesi propri e sovraccarichi permanenti

Comportamento statico per i sovraccarichi accidentali

1. Al fine del dimensionamento degli elementi strutturali in relazione alle azioni generate dal peso proprio e dai sovraccarichi permanenti è possibile schematizzare la struttura come una trave continua su un

numero di appoggi pari al numero dei tiranti di sospensione. Questa semplificazione è consentita in

quanto in fase di montaggio è possibile presollecitare i cavi in modo da far corrispondere i valori dei

momenti flettenti, e dei tagli a quelli relativi alla travata continua su appoggi rigidi.

PASSERELLE STRALLATE PASSERELLE STRALLATE

Presollecitazione da assegnare al tirante in modo da ripristinare la reazione della trave continua equivalente

1. Equazione di legame: N = A f

= EA

2. Deformazione imposta:  = N/EA

3. “N” è la forza assiale nel tirante pari alla reazione vincolare “R” da ripristinare, proiettata secondo l’angolo  di inclinazione del tirante.

4. Risulta pertanto:  = R/(sen EA) 5. Accorciamento elastico: L = (R L)/(sen EA) 1. Equazione di legame: N = A f

= EA

2. Deformazione imposta:  = N/EA

3. “N” è la forza assiale nel tirante pari alla reazione vincolare “R” da ripristinare, proiettata secondo l’angolo  di inclinazione del tirante.

4. Risulta pertanto:  = R/(sen EA) 5. Accorciamento elastico: L = (R L)/(sen EA)

1. E = modulo di elasticità 210000 [MPa]

2. A = sezione del tirante D

/4 3.  = deformazione assiale 4. L = lunghezza del tirante 5. EA/L = rigidezza assiale

6. f

= Valore di snervamento 950 [MPa]

Caratteristiche dei tiranti

PASSERELLE STRALLATE

PASSERELLE STRALLATE -- ESEMPI ESEMPI

1. Sistema strallato innovativo.

2. I cavi di ormeggio retrostanti il pilone sono sostituiti dal peso e dall’inclinazione del pilone stesso opponendosi al momento ribaltante che tenderebbe a far ruotare il pilone verso l’impalcato.

3. Il pilone è formato da elementi in acciaio saldati e da un nucleo centrale in calcestruzzo armato.

4. L’impalcato è sorretto da un sistema di cavi ad “arpa” e realizzato mediante trave scatolare esagonale

torsiorigida alla quale sono solidarizzate mensole esterne 1. Sistema strallato innovativo.

2. I cavi di ormeggio retrostanti il pilone sono sostituiti dal peso e dall’inclinazione del pilone stesso opponendosi al momento ribaltante che tenderebbe a far ruotare il pilone verso l’impalcato.

3. Il pilone è formato da elementi in acciaio saldati e da un nucleo centrale in calcestruzzo armato.

4. L’impalcato è sorretto da un sistema di cavi ad “arpa” e realizzato mediante trave scatolare esagonale

torsiorigida alla quale sono

solidarizzate mensole esterne

PASSERELLE STRALLATE

PASSERELLE STRALLATE -- ESEMPI ESEMPI

1. Sistema strallato con pilone laterale.

2. La campata di luce maggiore è sostenuta da un sistema di cavi disposti a “arpa”.

3. La campata di luce minore è sostenuta da un sistema di cavi disposti in moda da disegnare un’iperbole.

4. La struttura necessita di calcoli non lineari

estremamente raffinati per tenere in conto degli effetti del secondo ordine.

1. Sistema strallato con pilone laterale.

2. La campata di luce maggiore è sostenuta da un sistema di cavi disposti a “arpa”.

3. La campata di luce minore è sostenuta da un sistema di cavi disposti in moda da disegnare un’iperbole.

4. La struttura necessita di calcoli non lineari

estremamente raffinati per

tenere in conto degli effetti

del secondo ordine.

PASSERELLE STRALLATE

PASSERELLE STRALLATE -- ESEMPI ESEMPI

1. Sistema strallato con pilone ad “A”: tale accorgimento consente il passaggio dell’impalcato all’interno del pilone assicurando quindi un ulteriore

appoggio della travata.

2. I cavi sono disposti ad

“arpa” e sono solidarizzati con l’impalcato per mezzo di boccole a cerniera cilindrica.

1. Sistema strallato con pilone ad “A”: tale accorgimento consente il passaggio dell’impalcato all’interno del pilone assicurando quindi un ulteriore

appoggio della travata.

2. I cavi sono disposti ad

“arpa” e sono solidarizzati

con l’impalcato per mezzo

di boccole a cerniera

cilindrica.

PASSERELLE STRALLATE

PASSERELLE STRALLATE -- ESEMPI ESEMPI

PASSERELLE STRALLATE

PASSERELLE STRALLATE -- ESEMPI ESEMPI

1. Ponte strallato con sistema a “Bigo”.

2. L’intero impalcato è

sostenuto da un sistema di cavi disposti a

“ventaglio”ancorati sulla sommità di un bigo

pendolare stabilizzato da un complesso sistema di cavi di ormeggio.

3. Si noti che il bigo è disposto ad una quota maggiore rispetto

all’impalcato del ponte.

4. Soluzione di forte impatto ma molto complessa.

1. Ponte strallato con sistema a “Bigo”.

2. L’intero impalcato è

sostenuto da un sistema di cavi disposti a

“ventaglio”ancorati sulla sommità di un bigo

pendolare stabilizzato da un complesso sistema di cavi di ormeggio.

3. Si noti che il bigo è disposto ad una quota maggiore rispetto

all’impalcato del ponte.

4. Soluzione di forte impatto

ma molto complessa.

PASSERELLE STRALLATE

PASSERELLE STRALLATE -- ESEMPI ESEMPI

PASSERELLE STRALLATE

PASSERELLE STRALLATE -- ESEMPI ESEMPI

PASSERELLE SOSPESE PASSERELLE SOSPESE

1. Nonostante i pregevoli effetti estetici, la tipologia di passerella sospesa è in disuso per la sua onerosità in termini di componenti costruttive e complessità di montaggio. Nei ponti di grande luce invece, risulta ancora il sistema migliore.

2. Lo schema statico più diffuso è quello a tre campate caratterizzato da una luce centrale più ampia e da due luci laterali più piccole.

3. Gli elementi costruttivi fondamentali di tale struttura sono: “i piloni”; “le funi portanti”, “il sistema di sospensione”, “la travata di impalcato”, “i blocchi di ancoraggio”.

4. Le funi portanti hanno andamento “parabolico” come tutte le funi soggette a carichi ad esse sospesi.

Mentre è ben noto che la configurazione propria delle funi soggette unicamente al peso proprio sia

quella a “catenaria”.

PASSERELLE SOSPESE

PASSERELLE SOSPESE -- ESEMPI ESEMPI

1. Sistema di sospensione innovativo: i cavi corrono quasi parallelamente

all’impalcato rimanendo al di sopra di esso grazie a due piloni a V che consentono la diramazione delle funi.

2. L’impalcato è appeso alle funi per mezzo di mensole da esso aggettanti.

1. Sistema di sospensione innovativo: i cavi corrono quasi parallelamente

all’impalcato rimanendo al di sopra di esso grazie a due piloni a V che consentono la diramazione delle funi.

2. L’impalcato è appeso alle

funi per mezzo di mensole da

esso aggettanti.

PASSERELLE SOSPESE

PASSERELLE SOSPESE -- ESEMPI ESEMPI

CENNI DI DINAMICA DELLE PASSERELLE CENNI DI DINAMICA DELLE PASSERELLE

1. Il problema principale di molte passerelle è rappresentato dalla eccessiva snellezza che induce sensazioni di disagio nei pedoni.

2. Il moto dinamico dei pedoni induce delle oscillazioni nelle passerelle che risultano fastidiose per i pedoni stessi.

3. In generale la risposta dinamica di una passerella è funzione della “FREQUENZA PROPRIA DI VIBRAZIONE” e della “FREQUENZA DI PERCORRENZA DEI PEDONI”.

4. La frequenza media relativa al traffico pedonale è circa pari a 2 Hertz.

5. Il massimo contenuto in frequenza per l’accelerazione si manifesta sempre in coincidenza del primo modo proprio di vibrare della passerella, pertanto gli altri modi sono trascurabili.

6. Considerando un passo con frequenza fissata, l’ampiezza della vibrazione e quindi dell’inflessione della passerella aumenta quanto più la prima frequenza propria (associata al primo modo di vibrare) si avvicina alla frequenza dei passi.

7. Quando la frequenza propria è esattamente pari alla frequenza dei passi si ha l’effetto della

“RISONANZA”.

8. Poiché la frequenza propria è dipendente unicamente dalle masse e dalle rigidezze della passerella, qualora si verifichi un forte avvicinamento alla frequenza dei passi del pedone (2Hz) o del corridore (3Hz) sarà necessario riprogettare l’intera struttura oppure utilizzare degli smorzatori di oscillazioni.

1. Il problema principale di molte passerelle è rappresentato dalla eccessiva snellezza che induce sensazioni di disagio nei pedoni.

2. Il moto dinamico dei pedoni induce delle oscillazioni nelle passerelle che risultano fastidiose per i pedoni stessi.

3. In generale la risposta dinamica di una passerella è funzione della “FREQUENZA PROPRIA DI VIBRAZIONE” e della “FREQUENZA DI PERCORRENZA DEI PEDONI”.

4. La frequenza media relativa al traffico pedonale è circa pari a 2 Hertz.

5. Il massimo contenuto in frequenza per l’accelerazione si manifesta sempre in coincidenza del primo modo proprio di vibrare della passerella, pertanto gli altri modi sono trascurabili.

6. Considerando un passo con frequenza fissata, l’ampiezza della vibrazione e quindi dell’inflessione della passerella aumenta quanto più la prima frequenza propria (associata al primo modo di vibrare) si avvicina alla frequenza dei passi.

7. Quando la frequenza propria è esattamente pari alla frequenza dei passi si ha l’effetto della

“RISONANZA”.

8. Poiché la frequenza propria è dipendente unicamente dalle masse e dalle rigidezze della passerella,

qualora si verifichi un forte avvicinamento alla frequenza dei passi del pedone (2Hz) o del corridore (3Hz)

sarà necessario riprogettare l’intera struttura oppure utilizzare degli smorzatori di oscillazioni.

CENNI DI DINAMICA DELLE PASSERELLE CENNI DI DINAMICA DELLE PASSERELLE

RISONANZA