Spiegazione della capriata del ponte: tipi, percorso di carico e scelte di fabbricazione in acciaio

Una capriata del ponte è una struttura portante di elementi diritti disposti in triangoli. Poiché un triangolo non può cambiare forma a meno che uno dei suoi lati non cambi lunghezza, non è necessario che le articolazioni siano rigide: i membri sopportano per lo più pura tensione o compressione lungo il loro asse anziché piegarsi. Questo è l'intero segreto. È per questo che una travatura reticolare può attraversare un ampio fiume con una sovrastruttura sorprendentemente snella, e perché la forma è sopravvissuta dai ponti ferroviari in ghisa ai moderni incroci autostradali in acciaio.

Tagliamo, foriamo e saldiamo acciaio strutturale dal 2009 e il lavoro sulle capriate premia ancora la stessa disciplina di sempre: un chiaro percorso di carico sui disegni, un accurato allestimento in officina e una sequenza di montaggio adatta al sito. Ecco come solitamente accompagniamo un cliente attraverso la decisione.

Cosa fa davvero una capriata del ponte

Segui il carico e la logica diventa ovvia. Il traffico scorre sull'impalcato, l'impalcato poggia su traverse, le traverse trasferiscono il carico alle travi del pavimento e le travi del pavimento lo consegnano ai nodi della capriata. Da lì viaggia lungo le corde e le diagonali fino agli appoggi e agli abutment. Ogni membro ha un compito e la travatura reticolare funziona meglio quando il compito è assiale (tirare o spingere) anziché piegarsi.

Ne conseguono due conseguenze pratiche. Innanzitutto, la profondità del traliccio è più importante di quanto la maggior parte delle persone si aspetti. Come regola generale, una travatura reticolare semplicemente supportata è economica con una profondità di circa un ottavo o un decimo della sua campata, motivo per cui un lungo attraversamento necessita di una travatura reticolare visibilmente profonda o di un tipo suddiviso. In secondo luogo, non tutte le diagonali sono occupate. In un caso di carico alcune aste cadono con una forza prossima allo zero; sotto un altro si invertono. Una buona progettazione controlla entrambi, perché un elemento sottile che resiste bene alla tensione può deformarsi in compressione.

Il ponte stesso può essere posizionato sopra il traliccio (capriata del ponte), a metà altezza con un traliccio poco profondo che funge da parapetto (capriata pony), o nella parte inferiore tra due tralicci alti (traliccio). Tale scelta è solitamente dettata dallo spazio disponibile sotto e dall'altezza libera richiesta sopra.

Tipi di tralicci del ponte e dove si adattano ciascuno

La maggior parte degli incroci sono coperti da quattro famiglie - Warren, Pratt, Come e K - più due casi speciali che vale la pena conoscere: il ponte a pannelli Bailey e la corda dell'arco con corda curva o traliccio Parker. I nomi derivano da ingegneri ottocenteschi, ma la logica che sta dietro è ancora attuale.

Due appunti che risparmiano guai in seguito. Il traliccio K non è automaticamente più forte; è un modo per mantenere gestibile la lunghezza dei pannelli in un traliccio molto profondo e costa di più in termini di collegamenti e ispezione. Il ponte Bailey, nel frattempo, è un sistema modulare imperniato costruito per la velocità: eccellente per attraversamenti temporanei, ma non sostituisce una struttura permanente progettata a meno che non sia progettata e mantenuta come tale.

Scegliere una capriata per la campata e il sito

Gli acquirenti spesso chiedono quale traliccio sia il "migliore". La risposta onesta è che il traliccio migliore è quello che soddisfa contemporaneamente il sito, il carico e la modalità di montaggio. Normalmente lavoriamo su questi punti in ordine:

1. Luce e profondità disponibile. La profondità governa l’efficienza; se il sito non può darti profondità, potrebbe prevalere un tipo diverso o un'alternativa alla trave.
2. Autorizzazioni. Sotto per traffico fluviale, livello di piena o ferroviario; sopra per il profilo stradale ed eventuali futuri ampliamenti.
3. Classe di carico e fatica. Il traffico autostradale, ferroviario e dei veicoli pesanti crea cicli di sollecitazione ripetuti che modellano i dettagli delle connessioni molto più di quanto non faccia il carico statico.
4. Geometria del sito. Distorsione, curvatura e se il ponte deve essere lanciato, sollevato o fatto rotolare in posizione.
5. Limiti di trasporto. La lunghezza dei pannelli e il peso degli elementi devono essere adatti ai camion e alle gru che possono effettivamente raggiungere il cantiere.
6. Costo del ciclo di vita. Una capriata dipinta necessita di un accesso sicuro per la ridipintura; l'acciaio zincato o resistente agli agenti atmosferici può costare di più in anticipo e meno in seguito.

Se li prendi bene, il tipo di solito si sceglie da solo.

Dettagli di fabbricazione che determinano la durata

Il lavoro con traliccio in acciaio vive o muore nei dettagli. I fazzoletti devono essere dimensionati in modo che i gruppi di bulloni rimangano compatti e il percorso del carico attraverso la piastra sia breve e diretto; un piatto generoso ma informe è più difficile da ispezionare e spesso più pesante del necessario. I fori per gli elementi principali vengono praticati anziché punzonati e, per un ponte con più di una manciata di pannelli, l'officina dovrebbe essere in grado di mostrare un registro dell'assemblaggio di prova.

La curvatura è un altro dettaglio che separa un'erezione regolare da quella difficile. Una travatura reticolare è costruita con una leggera curva verso l'alto in modo che rimanga a livello sotto il carico morto; se la campanatura è sbagliata, la coperta, i cuscinetti e i giunti di dilatazione combattono tra loro. La protezione dalla corrosione merita la stessa attenzione: un'adeguata preparazione della superficie prima della verniciatura o della zincatura, un drenaggio che non intrappoli l'acqua all'interno della corda e dettagli che consentano a un ispettore di raggiungere ogni connessione.

Niente di tutto questo è esotico, ma è necessario risolverlo prima di tagliare il primo piatto. Se sei ancora in fase di disegno, questa breve guida a Disegni e dettagli della struttura in acciaio spiega le convenzioni che mantengono costruibile una travatura reticolare e puoi leggere di più a riguardo il nostro background di fabbricazione se vuoi vedere come lavoriamo.

Lavori di ponti reticolari e travi che abbiamo consegnato

Le capriate raramente arrivano come esercizio astratto; arrivano come un ponte su un fiume, una strada o un canale specifico. Alcuni esempi tratti dai nostri progetti di trasporto mostrano la gamma di ciò che realmente richiede un attraversamento:

Una trave scatolare in acciaio dell'ottava campata per una sezione della Fengxin Expressway: acciaio autostradale pesante, consegnato in segmenti trasportabili e giuntato in loco con curvatura e allineamento controllati in ogni fase.

Progetto della trave scatolare in acciaio dell'ottava campata della superstrada Fengxin Un progetto di riferimento del 2017 che utilizza una trave a tre celle a scatola singola con un impalcato di 16 m e una profondità di 2,2 m, che mostra il controllo della fabbricazione e del montaggio. Visualizza il prodotto →

Il ponte Tashan Road sul fiume Xinlai nella contea di Laian, Anhui: un attraversamento del fiume in cui campata, protezione dalle inondazioni e una breve finestra di costruzione dovevano essere bilanciati in un unico schema.

Ponte ad arco tubolare in acciaio di Tashan Road, contea di Laian Completato nel 2016, questo ponte ad arco tubolare in acciaio a doppia campata da 42 m è stato il primo ponte con struttura in acciaio della contea approvato tramite referendum pubblico. Visualizza il prodotto →

Un ponte di accesso che attraversa un canale come parte del progetto di una centrale elettrica da 337 MW/305 MW in Bangladesh: consegna all'estero, dove i limiti di spedizione determinano le dimensioni dei pannelli molto prima dell'inizio della fabbricazione.

Avvicinamento al canale di attraversamento del ponte per la centrale elettrica del Bangladesh Un ponte di accesso a campata unica da 42 m, del 2014, con forma ad arco, consegnato all'estero per un progetto EPC di una centrale elettrica da 337 MW/305 MW. Visualizza il prodotto →

Ispezione, manutenzione e domande poste dagli acquirenti

Una capriata in acciaio è una struttura a bassa manutenzione solo se è dettagliata da mantenere. Suggeriamo un'ispezione ogni due anni per una capriata autostradale verniciata, con particolare attenzione agli appoggi, ai giunti di dilatazione, ai percorsi di drenaggio e alla corda inferiore vicino ai supporti, dove acqua e detriti tendono a raccogliersi. Le corde di tensione e le loro connessioni di solito si qualificano come elementi critici per la frattura e meritano un'ispezione documentata piuttosto che uno sguardo dall'alto.

È meglio un traliccio imbullonato o saldato?

Entrambi, di solito. La saldatura in officina dà nodi rigidi e ordinati; la bullonatura del sito garantisce un'installazione rapida e un'ispezione semplice. Ciò che conta è che i due siano progettati insieme, con un chiaro dettaglio di transizione e un accesso sufficiente ai bulloni per una chiave dinamometrica.

È possibile rafforzare una capriata esistente anziché sostituirla?

Spesso sì. L'ampliamento di un ponte o l'aumento della classe di carico possono richiedere solo elementi aggiuntivi o piastre di copertura più spesse, a condizione che l'acciaio originale sia in buone condizioni e che le connessioni possano sopportare la forza extra. Prima vengono un'indagine sulle condizioni e una nuova analisi.

Quanto tempo occorre per costruire un ponte di travatura reticolare?

La progettazione e i dettagli richiedono solitamente più tempo della fabbricazione. Per un attraversamento autostradale di medie dimensioni, il lavoro in officina dura in genere alcuni mesi, mentre il montaggio stesso può richiedere settimane una volta che le spalle sono pronte e la gru o lo schema di varo sono a posto.

Se stai pianificando un attraversamento, la conversazione più utile avviene presto, mentre il tipo di traliccio è ancora aperto. Inviateci la campata, l'ingombro e la classe di carico e vi diremo chiaramente quali configurazioni si adattano, quali sono le implicazioni di fabbricazione e dove si colloca effettivamente il costo. Questa è la parte del lavoro che svolgiamo dal 2009 ed è ancora la parte che ci piace di più.