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5.1.3. Azioni sui ponti stradali

Indice interno

Norma

Le azioni da considerare sono:

  • azioni permanenti;
  • distorsioni e deformazioni impresse;
  • azioni variabili da traffico;
  • azioni variabili (variazioni termiche, spinte idrodinamiche, vento, neve e azioni sui parapetti);
  • resistenze passive dei vincoli;
  • urti sulle barriere di sicurezza stradale di veicoli in svio;
  • azioni sismiche;
  • azioni eccezionali.

5.1.3.1. Azioni permanenti

  1. Peso proprio degli elementi strutturali: \(g_1\).
  2. Carichi permanenti portati: \(g_2\) (pavimentazione stradale, marciapiedi, barriere acustiche, barriere di sicurezza stradale, parapetti, finiture, sistema di smaltimento acque, attrezzature stradali, rinfianchi e simili).
  3. Altre azioni permanenti: \(g_3\) (spinta delle terre, spinte idrauliche, ecc.).

5.1.3.2. Distorsioni e deformazioni impresse

  1. Distorsioni e presollecitazioni di progetto: \(\varepsilon_1\).
  2. Effetti reologici: ritiro \(\varepsilon_2\) e viscosità \(\varepsilon_3\).
  3. Cedimenti vincolari: \(\varepsilon_4\).

5.1.3.3. Azioni variabili da traffico. Carichi verticali: \(q_1\)

5.1.3.3.1. Premessa

I carichi verticali da traffico sono definiti dagli Schemi di Carico descritti nel § 5.1.3.3.3, disposti su corsie convenzionali.

5.1.3.3.2. Definizione delle corsie convenzionali

Le larghezze \(w\) delle corsie convenzionali e il massimo numero possibile di corsie sono indicati in Fig. 5.1.1 e Tab. 5.1.I.

Tab. 5.1.I – Numero e larghezza delle corsie

Larghezza della superficie carrabile \(w\) Numero di corsie convenzionali Larghezza di una corsia convenzionale [m] Larghezza della zona rimanente [m]
\(w < 5{,}40\) m \(n_1 = 1\) 3,00 \((w - 3{,}00)\)
\(5{,}40 \leq w < 6{,}00\) m \(n_1 = 2\) \(w/2\) 0
\(w \geq 6{,}00\) m \(n_1 = \text{Int}(w/3)\) 3,00 \(w - 3{,}00 \times n_1\)

La disposizione e la numerazione delle corsie va determinata in modo da indurre le più sfavorevoli condizioni di progetto.

Fig. 5.1.1 — Esempio di numerazione delle corsie

5.1.3.3.3. Schemi di Carico

Le azioni variabili del traffico, comprensive degli effetti dinamici, sono definite dai seguenti Schemi di Carico:

  • Schema di Carico 1: carichi concentrati su due assi in tandem (impronte quadrate di lato 0,40 m) e carichi uniformemente distribuiti. Schema di riferimento sia per verifiche globali sia locali.
  • Schema di Carico 2: singolo asse, impronte rettangolari \(0{,}60 \times 0{,}35\) m. Solo per verifiche locali. Singola ruota più gravosa: 200 kN.
  • Schema di Carico 3: carico isolato di 150 kN con impronta quadrata di lato 0,40 m. Verifiche locali su marciapiedi non protetti da sicurvia.
  • Schema di Carico 4: carico isolato di 10 kN con impronta quadrata di lato 0,10 m. Verifiche locali su marciapiedi protetti da sicurvia e su passerelle pedonali.
  • Schema di Carico 5: folla compatta, intensità nominale \(5{,}0\) kN/m², valore di combinazione \(2{,}5\) kN/m².
  • Schemi di Carico 6.a, 6.b, 6.c: per opere di luce > 300 m, i carichi \(q_{L,a}\), \(q_{L,b}\) e \(q_{L,c}\) sono definiti dalle seguenti espressioni:
\[q_{L,a} = 128{,}95 \left(\frac{1}{L}\right)^{0,25} \text{ [kN/m]} \tag{5.1.1}\]
\[q_{L,b} = 88{,}71 \left(\frac{1}{L}\right)^{0,38} \text{ [kN/m]} \tag{5.1.2}\]
\[q_{L,c} = 77{,}12 \left(\frac{1}{L}\right)^{0,38} \text{ [kN/m]} \tag{5.1.3}\]

essendo \(L\) la lunghezza della zona caricata in m.

Fig. 5.1.2 — Schemi di carico 1-5 (dimensioni in m)

5.1.3.3.4. Categorie Stradali

Si distinguono due categorie:

  • ponti per transito dei carichi mobili con il loro intero valore;
  • ponti per il transito dei soli carichi associati allo Schema 5 (ponti pedonali).

5.1.3.3.5. Disposizione dei carichi mobili per realizzare le condizioni di carico più gravose

Il numero delle colonne di carichi mobili da considerare è il massimo compatibile con la larghezza della superficie carrabile.

Tab. 5.1.II – Intensità dei carichi \(Q_{ik}\) e \(q_{ik}\) per le diverse corsie

Posizione Carico asse \(Q_{ik}\) [kN] \(q_{ik}\) [kN/m²]
Corsia Numero 1 300 9,00
Corsia Numero 2 200 2,50
Corsia Numero 3 100 2,50
Altre corsie 0,00 2,50

5.1.3.3.6. Strutture secondarie di impalcato

Diffusione dei carichi locali: la diffusione avviene a 45° attraverso la pavimentazione e lo spessore della soletta fino al piano medio della struttura della soletta sottostante.

Fig. 5.1.3.a — Diffusione dei carichi concentrati nelle solette

Fig. 5.1.3.b — Diffusione dei carichi concentrati negli impalcati a piastra ortotropa

Calcolo delle strutture secondarie di impalcato: si prendano in considerazione i carichi già definiti. Per marciapiedi non protetti: Schema 3. Per marciapiedi protetti e ponti pedonali: Schema 4.

5.1.3.4. Azioni variabili da traffico. Incremento dinamico addizionale: \(q_2\)

I carichi mobili includono gli effetti dinamici per pavimentazioni di media rugosità. In casi particolari (prossimità di giunti di dilatazione) può essere necessario un coefficiente dinamico addizionale \(q_2\).

5.1.3.5. Azioni variabili da traffico. Azione longitudinale di frenamento o di accelerazione: \(q_3\)

\[180 \text{ kN} \leq q_3 = 0{,}6 \cdot (2 \, Q_{1k}) + 0{,}10 \cdot q_{1k} \cdot w_1 \cdot L \leq 900 \text{ kN} \tag{5.1.4}\]

essendo \(w_1\) la larghezza della corsia e \(L\) la lunghezza della zona caricata.

5.1.3.6. Azioni variabili da traffico. Azione centrifuga: \(q_4\)

Tab. 5.1.III – Valori caratteristici delle forze centrifughe

Raggio di curvatura [m] \(q_4\) [kN]
\(R < 200\) \(0{,}2 \, Q_v\)
\(200 \leq R \leq 1\,500\) \(40 \, Q_v / R\)
\(R > 1\,500\) 0

5.1.3.7. Azioni di neve e di vento: \(q_5\)

Per le azioni da neve e vento vale quanto specificato al Capitolo 3.

L'azione del vento va considerata agente su una superficie piana continua di 3 m di altezza a partire dal piano stradale.

Il carico di neve si considera non concomitante con i carichi da traffico, salvo che per ponti coperti.

5.1.3.8. Azioni idrodinamiche: \(q_6\)

Le azioni idrodinamiche sulle pile sono calcolate secondo § 5.1.2.3, tenendo conto dell'orientamento e della forma della pila, e degli effetti di scalzamento.

5.1.3.9. Azioni della temperatura: \(q_7\)

Il calcolo degli effetti delle variazioni termiche va condotto in accordo al Capitolo 3.

5.1.3.10. Azioni sui parapetti e urto di veicolo in svio: \(q_8\)

L'altezza dei parapetti non deve essere inferiore a 1,10 m.

L'azione orizzontale sui parapetti è pari a 1,5 kN/m applicata al corrimano.

Le barriere di sicurezza devono essere dimensionate in funzione della classe di contenimento.

Nel progetto dell'impalcato si adotta una combinazione di carico equivalente all'effetto dell'urto, associata ad un carico verticale isolato (Schema 2) disposto in adiacenza alla barriera.

Le forze orizzontali determinate devono essere amplificate di un fattore 1,50.

Il coefficiente parziale di sicurezza per urto di veicolo in svio è unitario.

5.1.3.11. Resistenze passive dei vincoli: \(q_9\)

Si devono considerare le forze parassite dei vincoli. Nel caso di appoggi in gomma, tali forze devono essere valutate sulla base delle caratteristiche dell'appoggio e degli spostamenti previsti.

5.1.3.12. Azioni sismiche: \(E\)

Per le azioni sismiche valgono i §§ 2.5.3 e 3.2.

Per ponti in zona urbana di intenso traffico: \(\psi_2 = 0{,}2\).

5.1.3.13. Azioni eccezionali: \(A\)

Le azioni eccezionali devono essere valutate sulla base del § 3.6, in particolare § 3.6.3.

I piedritti dei ponti ubicati a distanza non superiore a 5,0 m dalla sede stradale devono essere protetti.

5.1.3.14. Combinazioni di carico

Le combinazioni devono garantire la sicurezza in conformità al Capitolo 2.

Tab. 5.1.IV – Valori caratteristici delle azioni dovute al traffico

I gruppi di azioni sono i seguenti:

Gruppo Schema di Carico 1 (tandem) Schema di Carico 1 (distrib.) Schema di Carico 2 Schema di Carico 3 / 4 Schema di Carico 5 / 6 Frenamento Azione centrifuga
1 Valori caratteristici Valori caratteristici — — — Valore caratteristico Valore caratteristico
2a — — Valore caratteristico — — — —
2b — — — Valore caratteristico — — —
3 — — — — Valore caratteristico Valore caratteristico —
4 Valori frequenti Valori frequenti — — — — —
5 — Valore caratteristico — — — — —

Tab. 5.1.V – Coefficienti parziali di sicurezza per le combinazioni di carico agli SLU

Coefficiente EQU A1 A2
Azioni permanenti \(g_1\) e \(g_3\) \(\gamma_{G1}\), \(\gamma_{G3}\) fav. 0,90 / sfav. 1,10 1,00 / 1,35 1,00 / 1,00
Azioni permanenti non strutturali \(g_2\) \(\gamma_{G2}\) 0,00 / 1,50 0,00 / 1,50 0,00 / 1,30
Azioni variabili da traffico \(\gamma_Q\) 0,00 / 1,35 0,00 / 1,35 0,00 / 1,15
Azioni variabili \(\gamma_{Qi}\) 0,00 / 1,50 0,00 / 1,50 0,00 / 1,30
Distorsioni e presollecitazioni \(\gamma_{\varepsilon 1}\) 0,90 / 1,00 ⁽³⁾ 1,00 / 1,00 ⁽⁴⁾ 1,00 / 1,00
Ritiro e viscosità, cedimenti vincolari \(\gamma_{\varepsilon 2}\), \(\gamma_{\varepsilon 3}\), \(\gamma_{\varepsilon 4}\) 0,00 / 1,20 0,00 / 1,20 0,00 / 1,00

Note: ⁽¹⁾ EQU: equilibrio come corpo rigido. ⁽²⁾ Carichi permanenti non strutturali. ⁽³⁾ 1,30 per instabilità in strutture con precompressione esterna. ⁽⁴⁾ 1,20 per effetti locali.

Tab. 5.1.VI – Coefficienti \(\psi\) per le azioni variabili per ponti stradali e pedonali

Azioni Gruppo di azioni (Tab. 5.1.IV) \(\psi_0\) \(\psi_1\) \(\psi_2\)
Schema 1 (carichi tandem) 0,75 0,75 0,0
Schemi 1, 5 e 6 (carichi distribuiti) 0,40 0,40 0,0
Schemi 3 e 4 (carichi concentrati) 0,40 0,40 0,0
Schema 2 0,0 0,75 0,0
Vento a ponte scarico SLU e SLE 2 0,6 0,2 0,0
Vento in esecuzione 0,8 0,0 0,0
Neve a ponte carico SLU e SLE 3 0,6 0,0 0,0
Neve SLU e SLE 0,0 0,0 0,0
Neve in esecuzione 0,8 0,6 0,5
Temperatura SLU e SLE 0,6 0,6 0,5

Per opere di luce superiore a 300 m è possibile modificare i coefficienti \(\psi\) previa autorizzazione del Servizio tecnico centrale.

Circolare

C5.1.3 Azioni sui ponti stradali

C5.1.3.3 Azioni variabili da traffico. Carichi verticali: q1

C5.1.3.3.2 Definizione delle corsie convenzionali

Ai fini del calcolo, la carreggiata deve essere suddivisa in corsie convenzionali, ciascuna di larghezza 3,00 m, in modo da individuare le condizioni di carico più severe per la verifica in esame. Le corsie convenzionali possono essere adiacenti oppure no, a seconda del dettaglio considerato e della forma della superficie d'influenza. Le corsie convenzionali sono indipendenti dalle corsie fisiche.

C5.1.3.3.3 Schemi di carico

Gli schemi di carico specificati al § 5.1.3.3.3 delle NTC includono gli effetti dinamici determinati con riferimento alla rugosità di pavimentazioni stradali di media qualità secondo la norma ISO 8685:1995. Lo schema di carico 1 vale per ponti di luce non maggiore di 300 m. Per ponti di luce superiore a 300 m si può utilizzare lo schema di carico 6.

C5.1.3.3.5 Disposizioni dei carichi mobili per le condizioni più gravose

Gli assi tandem si considerano viaggianti secondo l'asse longitudinale del ponte e sono generalmente disposti in asse alle rispettive corsie. Per ponti con carreggiata di larghezza minore di 5,80 m, la minima distanza trasversale tra due tandem affiancati si può considerare uguale a 50 cm.

C5.1.3.3.5.1 Carichi verticali da traffico su rilevati e su terrapieni adiacenti al ponte

I carichi tandem possono essere sostituiti da carichi uniformemente distribuiti equivalenti, applicati su una superficie rettangolare larga 3,0 m e lunga 2,20 m. In un rilevato correttamente consolidato, si può assumere una diffusione del carico con angolo di 30°.

C5.1.3.3.5.2 Carichi orizzontali da traffico su rilevati e su terrapieni adiacenti al ponte

I carichi orizzontali da traffico sui rilevati o sui terrapieni possono essere considerati assenti. Per il calcolo dei muri paraghiaia si deve considerare un'azione orizzontale longitudinale di frenamento pari al 60% del carico asse \(Q_{1k}\) (180 kN orizzontale + 300 kN verticale).

Fig. C5.1.1 — Carichi da traffico su muri paraghiaia

Fig. C5.1.1 — Carichi da traffico su muri paraghiaia

C5.1.3.10 Azioni sui parapetti e urti di veicolo in svio: \(Q_8\)

Le barriere di sicurezza stradali devono essere dimensionate in funzione della classe di contenimento richiesta dalle normative nazionali applicabili. Si potranno utilizzare solo dispositivi di ritenuta stradale in possesso di idonea qualificazione ai sensi della normativa comunitaria o nazionale applicabile.

Nella progettazione dell'impalcato si dovrà tenere conto della tipologia di barriera prescelta, dello spazio di lavoro necessario, delle modalità di ancoraggio e di funzionamento della barriera e della sua compatibilità.