Ponti in acciaio a sezione lenticolare: comparazione tra tipologie costruttive

Abstract

La seguente tesi si pone come obiettivo quello di studiare il comportamento delle sezioni lenticolari utilizzate per la realizzazione di impalcati da ponte in acciaio. Le sezioni lenticolari si ottengono attraverso la costruzione di cassoni torsiorigidi in acciaio aventi la caratteristica di avere un ridotto rapporto tra altezza e larghezza rispetto ai cassoni più comunemente utilizzati in cui il rapporto è di circa 1:2. Questa caratteristica consente di ottenere strutture più sottili ed aerodinamiche rispetto ai cassoni di uso comune. Per studiare il comportamento delle sezioni lenticolari verranno proposte e confrontate due differenti soluzioni costruttive: la prima composta da un cassone irrigidito da due anime a formare un cassone tri-cellulare, la seconda composta da un cassone monocellulare in cui al posto delle anime verranno inserite due travi secondarie aventi la sola funzione di sorreggere la soletta in calcestruzzo armato sovrastante. Lo studio comparativo verrà fatto mediante due modelli di calcolo FEM e basando il confronto sullo stato di sollecitazione dell’impalcato e sullo stato di deformazione dello stesso sotto l’azione verticale di carichi permanenti statici e carichi variabili da traffico. Verrà inoltre indagato il fenomeno dello “shear-lag”, andando a valutare le larghezze collaboranti del fondo del cassone nelle due soluzioni costruttive. Infine verrà fatto un confronto delle rigidezze torsionali per valutare quale delle due sezioni trasversali sia più performante.

The following thesis aims to study the behavior of the lenticular sections used for the construction of steel bridge decks. The lenticular sections are obtained through the construction of torsiorigid steel caissons having the characteristic of having a reduced ratio between height and width compared to the more commonly used caissons in which the ratio is about 1: 2. This feature allows for thinner and more aerodynamic structures than commonly used caissons. To study the behavior of the lenticular sections, two different construction solutions will be proposed and compared: the first consisting of a box stiffened by two cores to form a tri-cellular box, the second composed of a single-cell box in which two cores will be inserted instead of the cores secondary beams having the sole function of supporting the overlying reinforced concrete slab. The comparative study will be done using two FEM calculation models and basing the comparison on the state of stress of the deck and on the state of deformation of the same under the vertical action of permanent static loads and variable traffic loads. The phenomenon of "shear-lag" will also be investigated, evaluating the collaborating widths of the bottom of the caisson in the two constructive solutions. Finally, a comparison of the torsional stiffnesses will be made to evaluate which of the two cross sections is more performing.