Combinazione di azioni per ponti stradali secondo EN 1991-2

Articolo tecnico sul tema Analisi strutturale con Dlubal Software

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Oltre alle regole di combinazione di base della EN 1990, ci sono altre condizioni di combinazione per le azioni sui ponti stradali specificate nella EN 1991-2 che devono essere prese in considerazione. RFEM e RSTAB forniscono una combinazione automatica che può essere attivata nei Dati generali quando si seleziona la norma EN 1990 + EN 1991‑2. I coefficienti parziali di sicurezza e i coefficienti di combinazione a seconda della categoria di azione sono preimpostati quando si seleziona la rispettiva Appendice nazionale.

Categorie di azioni

I casi di carico possono essere classificati nelle diverse categorie di azioni permanenti (carico permanente, cedimenti irregolari, precompressione), azioni variabili (traffico, azioni climatiche), azioni dalle fasi di costruzione e montaggio, azioni accidentali e azioni da terremoti.

In particolare, quando si assegnano i casi di carico del traffico, è importante assicurarsi che i casi di carico siano già assegnati al gruppo di carico corretto. Un semplice esempio di ponte stradale a due corsie spiega l'uso della combinazione di azione automatica secondo EN 1990 + EN 1991-2 in RFEM.

Gruppi di carico per carichi di traffico

Raggruppando i carichi di traffico secondo EN 1991-2, si dovrebbe considerare la probabilità che si verifichino simultaneamente i valori massimi delle diverse componenti del carico di traffico. RFEM e RSTAB contengono solo i gruppi di carico del traffico per il carico dei ponti stradali; attualmente non è disponibile una combinazione automatica per il carico dei ponti ferroviari.

I gruppi di carico del traffico da 1 a 6 per i ponti stradali rappresentano le seguenti situazioni di carico.

gr1a
carico verticale massimo da traffico, LM1
gr1b
carico verticale massimo da traffico, LM2
gr2
carico orizzontale massimo dal traffico
gr3
carico su percorso pedonale e pista ciclabile (escluso traffico stradale)
gr4
carico dovuto alla folla di persone
gr5
carico dovuto a veicoli speciali
gr6
carico durante la sostituzione di supporti, cavi tesi o simili

Assegnando i casi di carico del traffico alle categorie di azione corrette, le relazioni di combinazione tra questi casi di carico sono regolate automaticamente. Nell'esempio, questo sarà mostrato per i gruppi di carico gr1a e gr2. È anche possibile considerare diversi casi di carico per tipo di carico; ad esempio, come un carico superficiale applicato dalla campata, come nell'esempio.

Carichi di traffico in gr1a

Il modello di carico 1 per il traffico stradale include un carico di superficie uniformemente distribuito (UDL) e i carichi concentrati corrispondenti nel sistema in tandem (TS). Questi carichi, insieme ai carichi su percorsi pedonali e piste ciclabili, sono assegnati al gruppo 1a. Le relazioni alternative tra tutti i casi di carico contrassegnati come TS vengono automaticamente prese in considerazione; i casi di carico contrassegnati come UDL o percorso pedonale e pista ciclabile possono agire contemporaneamente.

Se non si desidera analizzare solo una possibile posizione della corsia 1 più pesantemente caricata, è possibile attivare l'opzione "Divisione della carreggiata in corsie fittizie". Quindi, i rispettivi casi di carico devono essere assegnati manualmente, a seconda della direzione. Nell'esempio, viene analizzata per prima la posizione della corsia 1 sul lato sinistro del ponte. Per questo, LC10 e LC11 sono stati creati come UDL e da LC50 a LC55 come TS. Per l'analisi della corsia 1 sul lato destro del ponte, LC20 e LC21 devono essere considerati come UDL e da LC60 a LC65 come TS. I casi di carico LC30 e LC31 sono contrassegnati come percorso pedonale e pista ciclabile e vengono quindi applicati in aggiunta indipendentemente dalla posizione della prima corsia.

Carichi di traffico in gr2

I carichi orizzontali di frenata e di avviamento, nonché delle forze centrifughe, devono essere disposti in gr2. Vengono create automaticamente relazioni alternative tra i casi di carico di un tipo di carico. Secondo le specifiche della EN 1991-2, i carichi verticali dal modello di carico 1 sono inoltre considerati nel gruppo di carico gr2 con il coefficiente di combinazione psi 1 per la combinazione frequente.

Altre categorie di azioni

Per i casi di carico di altre categorie di azioni, l'effetto simultaneo o alternativo dei casi di carico può essere definito manualmente utilizzando le familiari finestre di input. Nel file di esempio, sono stati aggiunti due casi di carico con carico della temperatura (LC100 e LC101). Questi due casi di carico hanno lo scopo di rappresentare il riscaldamento o il raffreddamento della superficie del ponte e sono, quindi, definiti come casi di carico alternativi.

Combinazione di azioni in SLU

Per lo stato limite ultimo, nell'esempio vengono generate le possibili combinazioni di azioni. I gruppi di carico del traffico sono sempre applicati come azioni variabili che agiscono alternativamente tra loro. Altre azioni sono combinate con questi gruppi di carico del traffico in base all'espressione di combinazione selezionata.

Qui, i gruppi di carico del traffico non sono combinati con i carichi dei lavori di costruzione o con i carichi del vento corrispondenti. Allo stesso modo, le diverse categorie di azione dei carichi del vento sono considerate come alternative, e i carichi dei lavori di costruzione sono solo combinati con la corrispondente azione del vento.

Ulteriori opzioni di impostazione consentono una regolazione combinatoria definita dall'utente; ad esempio, per considerare i gruppi di carico del traffico che hanno azioni della neve e del vento allo stesso tempo.

Combinazioni di risultati per SLU

Così, nella combinazione per lo stato limite ultimo, sia il valore caratteristico per la combinazione come azione principale, sia il valore ridotto del coefficiente di combinazione, sono richiesti da ciascun gruppo di carico del traffico per la combinazione come azione di accompagnamento. Quando si considera il carico di traffico da gr1a per i due casi della disposizione della corsia caricata principale, questa combinazione si forma per entrambi i casi. In questo esempio, le combinazioni di risultati RC3 e RC4 risultano per la corsia 1 a sinistra e RC5 e RC6 per la corsia 1 a destra. Pertanto, quattro combinazioni di risultati sono generate anche per il gruppo di carico gr2 al fine di tenere conto di questa divisione delle corsie. La combinazione finale viene eseguita creando le combinazioni di risultati da RC11 a RC15.

Nota

Con la combinazione di azione automatica disponibile in RFEM e RSTAB, è possibile creare combinazioni di carico o combinazioni di risultati. L'esempio mostra la creazione di combinazioni di risultati. I gruppi di carico e le corsie vengono presi in considerazione creando sotto-combinazioni separate. Per l'opzione che utilizza combinazioni di carico, le relazioni tra i casi di carico sono prese in considerazione tramite la finestra di immissione "Impostazioni - Casi di carico agenti singolarmente/simultaneamente", che viene compilata automaticamente.

Una caratteristica speciale è l'applicazione del coefficiente parziale di sicurezza per i cedimenti irregolari. Quando si selezionano le combinazioni di carico, il coefficiente per il calcolo elastico non lineare viene utilizzato automaticamente. Quando si selezionano le combinazioni di risultati, si applica il coefficiente per il calcolo elastico lineare.

Se necessario, l'attuale creazione di combinazioni di carico e risultato può essere estesa manualmente regolando i coefficienti parziali di sicurezza e di combinazione, o successivamente utilizzando uno schema di combinazione.

Modello e carico sono stati creati solo per spiegare il calcolo combinatorio. Né le dimensioni né la disposizione del carico devono essere trasferite ai propri casi d'uso senza verifica.

Autore

Dipl.-Ing. Oliver Metzkes

Dipl.-Ing. Oliver Metzkes

Ingegneria del prodotto e assistenza clienti

Il signor Metzkes è responsabile dello sviluppo dei moduli aggiuntivi per le strutture in acciaio e fornisce supporto tecnico ai nostri clienti.

Parole chiave

Costruzioni di ponti Ponti stradali combinazione di azioni Traffico stradale Gruppi di carico corsia

Riferimento

[1]   Eurocode 0: Basis of structural design: EN 1990:2002
[2]   EN 1991-2 (2003): Eurocode 1: Actions on structures - Part 2: Traffic loads on bridges [Authority:The European Union Per Regulation 305/2011, Directive 98/34/EC, Directive 2004/18/EC]

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  • Aggiornato 27. agosto 2021

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