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MICHELE SANGINISI
PONTEGGI
PROGETTO VERIFICHE DISEGNI
III EDIZIONE
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Presentazione
Una prestazione che spesso sono chiamati ad assolvere gli ingegneri e gli architetti che
si occupano di strutture è costituita dal progetto, dalla verifica e dal disegno di ponteggi
metallici, realizzati in acciaio ed eccezionalmente in alluminio.
La tipologia più flessibile è quella a tubi e giunti, la quale riesce a soddisfare le più disparate esigenze costruttive, non solo nel campo dei ponteggi di manutenzione o costruzione, ma altresì per significative opere di puntellazione (contrafforti, centine, ecc.).
Mentre per situazioni più convenzionali si ricorre vantaggiosamente ai ponteggi a telai
prefabbricati.
Per lo svolgimento dei suddetti compiti professionali è di pregevole ausilio la seconda
edizione del libro dell’ing. Michele Sanginisi, corredato da software in ambiente
Windows, sotto i tipi di Dario Flaccovio.
Il testo riporta in modo completo le norme vigenti, costituite dal D.P.R. 164/56 e dai successivi Decreti ministeriali, nonché le Circolari ministeriali e le Istruzioni C.N.R.
(10011/88) aventi attinenza con le verifiche dei ponteggi.
Il programma consente di effettuare l’analisi dei carichi e le verifiche di resistenza e stabilità su tutti gli elementi strutturali (montanti, traversi, diagonali, ancoraggi). Inoltre è in
grado di fornire in modo automatico (in formato .dxf) disegni di insieme e particolari.
Pertanto, il libro dell’ing. Michele Sanginisi assume un ruolo di notevole ausilio nello
svolgimento dell’attività professionale, introducendo i tecnici a porre maggiore attenzione al progetto dei ponteggi, che può essere opportuno definire sia in fase di progettazione
o di redazione del Piano di sicurezza e di coordinamento (DD.MM. 494/96 e 528/99).
Nunzio Scibilia
PROFESSORE ASSOCIATO DI TECNICA DELLE COSTRUZIONI
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PALERMO
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Prefazione alla prima edizione
I ponteggi metallici sono strutture provvisionali che trovano ampia diffusione nell’ambito della costruzione di edifici civili ed industriali nonché negli interventi di manutenzione di tipo ordinario e straordinario.
Tutte le ditte produttrici di ponteggi, preventivamente alla commercializzazione dei predetti manufatti, sottopongono a prove di laboratorio un prototipo del ponteggio, tanto che
lo stesso è sempre corredato di un apposito manuale tecnico che oltre a riportare l’esito
delle prove, riporta tutte le necessarie notizie circa le dimensioni massime in altezza, i
carichi da applicare, gli schemi costruttivi con le necessarie verifiche statiche, nonché
tutte le necessarie istruzioni in merito alle prove di carico, ed alle modalità di montaggio,
all’impiego ed allo smontaggio.
Il predetto libretto successivamente alla necessarie prove e verifiche eseguite sul prototipo, viene vidimato dal Ministero del Lavoro e della Previdenza Sociale, e tale atto costituisce l’autorizzazione ufficiale all’impiego del ponteggio e ciò ai sensi degli articoli 30
e seguenti del D.P.R. n. 164 del 7.1.1956.
È chiaro che la predetta autorizzazione è valida nell’ambito delle istruzioni riportate nel
libretto, per cui qualora ci si debba discostare anche da una sola delle prescrizioni contenute nel predetto libretto, è necessario effettuare apposite verifiche statiche al fine di
garantire la stabilità dell’opera provvisionale.
L’importanza di tali manufatti però è spesso sottovalutata, in quanto la loro realizzazione è affidata all’arbitrio delle maestranze che non hanno la dovuta competenza circa l’aspetto statico ed alle problematiche connesse con le strutture in acciaio che invece sono
di primaria importanza.
Nei ponteggi e nelle opere provvisionali realizzate, spesso si notano carenze costruttive
sostanziali, come elementi eccessivamente lunghi per assenza di controventature, passi
carrai con diagonali che lavorano solo a compressione, o addirittura prive di diagonali,
ancoraggi carenti sia per numero che per qualità.
Chiunque ha avuto modo di occuparsi di strutture in acciaio, si rende perfettamente conto
che i ponteggi in metallo e le relative opere provvisionali sono strutture nelle quali è indispensabile che il progettista esegua le necessarie verifiche per garantirne la stabilità sia
per i carichi verticali che per l’azione del vento che spesso, per non dire quasi sempre, è
più penalizzante dei carichi verticali: si fa presente che le aste dei ponteggi sono elementi
dotati di una elevata snellezza che se non adeguatamente controllata, può causare l’improvviso collasso del manufatto per instabilità flessionale dovuta al carico assiale. Spesso
altri aspetti ancora non vengono presi nella giusta considerazione lasciando assolutamente irrisolti problematiche che meritano una seppur minima trattazione.
Il presente volume affronta in modo semplice ed intuitivo le problematiche connesse ai ponteggi da costruzione e manutenzione, individuando le azioni da applicare, descrivendo le
modalità di calcolo e le verifiche minime da eseguire, nel rispetto della normativa vigente.
Al volume è allegato un programma di calcolo, che seppur operando con metodi semplificati, permette di risolvere le problematiche relative ai ponteggi metallici, in quanto
affronta le problematiche in modo semplice ed immediato, proponendo soluzioni complete ed esaurienti, lasciando allo stesso tempo al progettista la possibilità di regolazione
di tutti i parametri che governano sia l’input sia il calcolo che tutte le stampe (sia relazioni che disegni), e ciò anche rispettando tutta la normativa attualmente in vigore sulle
opere provvisionali e sui ponteggi in metallo.
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Il programma, è stato sviluppato interamente in linguaggio “Visual Basic” per sistemi operativi a 32 bit, quali Windows 95, per cui per un corretto ed appropriato uso, oltre ad una
conoscenza di base del sistema operativo, è necessario avere un certa padronanza delle
problematiche connesse con le strutture in acciaio, al fine di una corretta impostazione dei
dati di input e di una adeguata interpretazione dei risultati scaturenti dal calcolo.
Prefazione alla seconda e alla terza edizione
A seguito del successo ottenuto dalla prima edizione nata quasi per caso, incoraggiato
dalle richieste e dagli utili suggerimenti dei tecnici interessati dalle problematiche connesse ai ponteggi, a distanza di un anno dalla I edizione, viene pubblicata la II edizione
che prevede una completa revisione del volume a seguito del notevole potenziamento del
programma di calcolo allegato; con i miglioramenti ed ampliamenti inseriti è possibile la
risoluzione di un maggior numero di tipologie di ponteggi (doppi montanti, partenze
rientrate, potenziamento ancoraggi) maggiore flessibilità ed un miglioramento degli
algoritmi di calcolo, e ciò è stato ottenuto mantenendo inalterata la intuitiva struttura ed
interfaccia del programma esistente.
In questa III edizione, sono state apportate al volume ed al programma di calcolo allegato una ulteriore serie di potenziamenti e di ottimizzazioni che rendono il programma di
calcolo ancora più potente e flessibile: infatti, in aggiunta agli elementi particolari già
previsti nella II edizione, è possibile considerare anche la partenza di adattamento in tubi
e giunti nonché lo sbalzo sommitale che è possibile inserire nello schema base del ponteggio in aggiunta agli altri elementi come ad esempio le basette regolabili, ottenendo per
tutti gli elementi i necessari disegni e le relative relazioni di verifica.
Mi sento in dovere di ringraziare l’Editore e tutti coloro che mi hanno aiutato a portare
avanti questo notevole impegno, che spero possa essere di valido ausilio ai tecnici interessati alle problematiche legate ai ponteggi da costruzione e manutenzione.
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CAPITOLO 2
Introduzione al programma
Il presente capitolo descrive le ipotesi che stanno alla base del calcolo, nonché
le fasi principali con cui è strutturato il programma; alle descrizioni delle varie
fasi seguono i diagrammi di flusso che evidenziano i collegamenti tra le varie
parti secondo l’ordine logico con cui procede il programma.
2.1. Ipotesi di base
Il metodo di calcolo utilizzato per la risoluzione della struttura è quello semplificato, espressamente previsto dai regolamenti in vigore, e ciò a condizione che
si verifichino i seguenti requisiti minimi:
–
–
–
–
snellezza λ delle aste principali non superiore a 200;
snellezza λ delle aste secondarie non superiore a 250;
almeno un ancoraggio ogni 22 mq di ponteggio;
presenza di adeguate controventature.
Accertate le predette condizioni, è necessario effettuare le verifiche di tutti gli
elementi del ponteggio, di cui si riferirà più avanti.
Il metodo semplificato utilizzato dal programma consiste nel determinare in
modo diretto le azioni che per ciascuna delle condizioni di carico esaminate agiscono sui singoli elementi del ponteggio (montanti, traversi, correnti diagonali
ecc.), valutando, oltre alle azioni verticali, i momenti flettenti derivanti dal vento,
da imperfezioni costruttive e/o eccentricità, procedendo quindi sia alla verifica di
resistenza che a quelle di stabilità dei singoli elementi strutturali, e ciò come previsto dalle istruzioni di cui alle norme CNR-UNI 10011/88.
In particolare le verifiche di stabilità effettuate tengono conto degli effetti del
secondo ordine in quanto prevedono l’applicazione del noto “metodo omega”
per la verifica a compressione, e la determinazione del carico critico di Eulero
per la verifica a presso-flessione.
Per quanto riguarda il sistema dei vincoli esterni, la struttura del ponteggio è poggiata al terreno con vincolo schematizzato a cerniera, per cui l’unico grado di
libertà impedito è lo spostamento verticale; inoltre, il ponteggio è vincolato alla
struttura servita mediante i sistemi di ancoraggio; tali vincoli sono in grado di
impedire esclusivamente gli spostamenti orizzontali ortogonali alla superficie
servita, consentendo gli altri spostamenti nel piano della superficie servita e le
rotazioni. Infine riguardo ai vincoli interni, i montanti sono considerati continui
lungo tutta la loro altezza, anche in corrispondenza dei collegamenti, mentre per
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PONTEGGI
PROGETTO
• VERIFICHE • DISEGNI
quanto riguarda i collegamenti tra montanti ed aste secondarie dei ponteggi a
telai si fa l’ipotesi di cerniere agenti nel piano dell’asta secondaria.
Si ritiene necessario fare presente che il programma di calcolo allegato al volume opera con metodo semplificato, metodo che è espressamente previsto dalla
normativa sui ponteggi ed al quale fanno riferimento la maggior parte delle autorizzazioni ministeriali: tale metodo è ancora valido per i ponteggi a tubi e giunti, mentre a seguito dell’emanazione delle circolari 44/85 e 132/91, rispettivamente per i ponteggi a telai prefabbricati e per i ponteggi a montanti e traversi
prefabbricati, non è più possibile rilasciare autorizzazioni ministeriali le cui verifiche vengono eseguite con metodo semplificato.
È evidente che per ponteggi con autorizzazioni ministeriali rilasciate prima di tale
data, che necessitano di specifica verifica supplementare, è possibile operare
ancora oggi con il metodo semplificato, ma la condizione da ritenersi assolutamente vincolante all’applicazione di tale metodo è che lo schema del ponteggio
deve essere perfettamente conforme a quello riportato nel libretto (disposizione
elementi di controvento, ancoraggi ecc.) o con schema che sicuramente a vantaggio di sicurezza (con maggior numero di ancoraggi, con montanti doppi ecc.).
In merito all’applicazione del predetto metodo semplificato, si rimanda alla circolare n. 149 del 22.11.1985 con specifico riferimento all’allegato 1 che riguarda i criteri fondamentali per le verifiche di stabilità dei ponteggi metallici fissi.
2.2. Descrizione generale del programma
La nuova versione del programma di calcolo è stata notevolmente potenziata sia
per quanto riguarda gli elementi che è possibile inserire nella struttura che per
quanto concerne gli algoritmi di calcolo e verifica i quali sono stati potenziati ed
ottimizzati; di conseguenza anche la relazione di calcolo è stata adeguata ai nuovi
elementi strutturali. In particolare, rispetto alla prima versione le principali
novità riguardano:
– possibilità di inserimento del doppio montante per mezzo del quale è possibile raggiungere altezze maggiori e/o carichi di maggiori; l’inserimento
del doppio montante avviene su richiesta dell’utente e la routine messa a
punto consente la doppia possibilità di procedere o al progetto o alla verifica sulla base di una quota prefissata. Nel caso di progetto l’altezza del
doppio montante viene inserita solo se necessaria, e per la corretta altezza,
differenziando tra montante interno e montante esterno;
– possibilità di inserimento della partenza rientrata o con montante esterno
rastremato in tubi e giunti, utile per particolari esigenze collegate al limitato spazio che è possibile occupare con il ponteggio; a tale particolare elemento del ponteggio è dedicato un apposito input che consente di definire
tutti i necessari dati e parametri;
– possibilità di una migliore distribuzione degli ancoraggi in direzione verticale;
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Introduzione al programma
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• VERIFICHE • DISEGNI
Completato l’input dei dati (che normalmente consiste nell’attribuire le caratteristiche geometriche del ponteggio), il passaggio alle fasi successive (salvataggio, calcolo, diagrammi e disegni) viene preceduto da una serie di controlli, ed in
particolare:
1° CONTROLLO: viene verificata la congruenza dei dati di input, e l’utente
viene guidato alla correzione degli errori di input; gli errori accertati in
questa fase devono essere NECESSARIAMENTE rimossi, in quanto non sarebbe possibile procedere a nessuna delle fasi successive.
2° CONTROLLO: viene effettuata la verifica per la rispondenza della normativa
(limitatamente a ciò che è possibile controllare in modo automatico),
avvertendo di eventuali inosservanze, lasciando al progettista la facoltà di
apportare le correzioni necessarie o di procedere ugualmente alle fasi successive.
3° CONTROLLO: viene effettuato un controllo sullo stato tensionale di tutti gli
elementi esaminati, vengono lanciati i messaggi di eventuali verifiche non
soddisfatte, lasciando al progettista la facoltà di apportare le correzioni
necessarie o di procedere ugualmente alle fasi successive.
La fase di calcolo, dopo avere eseguito in automatico le necessarie analisi dei
carichi sulla base dell’input fornito dal progettista, per ciascuna delle condizioni
PROGETTO
Nella presente terza edizione sono state implementati i seguenti potenziamenti:
– possibilità di differenziare l’altezza dei doppi montanti interno ed esterno;
– possibilità di inserimento delle basette regolabili con verifiche e disegni;
– possibilità di inserimento dello sbalzo sommitale in tubi e giunti con verifiche e disegni;
– possibilità di inserimento di una partenza di adattamento in tubi e giunti
con verifiche e disegni;
– possibilità di definire i carichi di collasso per tutti gli elementi del ponteggio;
– possibilità di definire i coefficienti di sicurezza minimi per tutte le verifiche;
– possibilità di scelta di una tipologia di ponteggio tra un archivio di circa
50 Autorizzazioni Ministeriali;
– possibilità di ottenere la relazione su file in formato RTF;
– possibilità di utilizzo di specifiche rutin di utilità (verifica pilastri composti o calastrellati, calcolo carico di collasso nota la lunghezza libera di
inflessione e/o viceversa ecc.);
– potenziamento ulteriore per criteri di progetto, verifiche, stampe e disegni;
– compatibilità con i progetti creati con tutte le versioni precedenti.
PONTEGGI
– possibilità di potere caricare e riverificare progetti creati con la versione
precedente, mediante un idoneo pre-adeguamento di tutti i dati di input;
– potenziamento della gestione delle fasi grafiche di output e dei disegni
della struttura da realizzare.
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PROGETTO
• VERIFICHE • DISEGNI
di carico da esaminare, provvede alla determinazioni delle azioni che sollecitano
le varie membrature (sforzo normale, momento flettente e tagli), quindi, con riferimento alle azioni più gravose ed alle norme CNR 10011/88, vengono effettuate le verifiche di resistenza e di stabilità per i seguenti elementi del ponteggio:
– montante interno (pressoflessione);
– montante esterno (pressoflessione);
– traverso (flessione, taglio e scorrimento giunti);
– sistemi di ancoraggi (trazione e scorrimento giunti);
– diagonali (compressione o pressoflessione);
– elemento di impalcato o tavolato (flessione).
Qualora sia presente il doppio montante le verifiche di tale elemento vengono
effettuate sia nel tratto con doppio montante che nel tratto con il singolo montante, sempre con riferimento alle sollecitazioni massime di ciascuna condizione
di carico richiesta.
Inoltre, qualora presenti, vengono verificati gli elementi del passo carraio e precisamente:
– montante interno (pressoflessione);
– montante esterno (pressoflessione);
– montante sospeso (scorrimento);
– briglia o corrente superiore (pressoflessione);
– diagonali (trazione, o tensoflessione);
– giunti di trazione (scorrimento).
Nei ponteggi a telai prefabbricati inoltre vengono verificati i seguenti elementi,
previsti in fase di input:
– sistema di controvento di facciata (compressione per gli elementi del
telaietto o del corrente con diagonale);
– diagonale in pianta (compressione);
– corrente interno (compressione);
– verifica di sicurezza nei riguardi del collegamento assiale;
– verifica di sicurezza nei riguardi dell’azione di taglio del telaio.
In presenza della partenza rientrata, vengono inoltre effettuate le seguenti ulteriori verifiche:
– montante esterno inclinato (pressoflessione);
– traverso teso e relativo ancoraggio alla struttura servita (tensoflessione);
– traverso compresso (pressoflessione);
– scorrimento dei giunti;
– verifica specifica dei montanti interno ed esterno.
Se la partenza rientrata in tubi e giunti è sostituita dalla partenza di adattamento
in tubi e giunti, le superiori verifiche vengono effettuate solo per i montanti interno ed esterno.
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Introduzione al programma
2: viene attivata la visualizzazione grafica del disegno del ponteggio e
delle eventuali strutture particolari; in tale fase sono attive diverse funzioni grafiche per la verifica ed il controllo dei dati di input ed output; dalla
predetta fase è possibile attivare la stampa su carta (tramite stampante
interfacciata con Windows) del disegno attivo e dei particolari costruttivi;
in modo analogo è possibile dirottare il disegno su file in formato .dxf, per
la rilettura con qualsiasi programma di grafica, nonché di effettuare una
uscita in formato .bmp del disegno presente nella finestra grafica.
A fianco del disegno è attiva una finestra grafica che per ciascun elemento della struttura visualizzata riporta le verifiche in forma grafica, evidenziando in modo immediato le verifiche non soddisfatte.
In questa fase, posizionando il cursore su un elemento, tramite il pulsante
sinistro del mouse, è possibile visualizzare le verifiche numeriche complete dell’asta in questione.
FASE
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• VERIFICHE • DISEGNI
1: viene attivata la fase di stampa della relazione di calcolo, con possibilità di dirottare le uscite sia su file in formato ASCII o RTF (leggibile da
qualsiasi programma di elaborazione testi e quindi facilmente modificabile per eventuali aggiunte ed integrazioni); su video per un controllo generico della relazione, e su stampante (tramite stampante interfacciata con
Windows); la predetta fase è preceduta da una serie di opzioni sulle fasi di
stampa riguardate le parti di relazione che si desidera stampare, la scelta
del formato della carta e quella del numero di righe stampabili.
Per tale fase è possibile inoltre scegliere l’unità di misura per le masse,
potendo scegliere tra deca-Newton (daN) o Chilogrammo (kg).
FASE
PROGETTO
La predetta fase di calcolo viene collegata con altre opzioni, in funzione a quanto richiesto dall’utente, ed in particolare:
PONTEGGI
In presenza di sbalzo sommitale in tubi e giunti vengono effettuate le verifiche
degli elementi di raccordo con in ponteggio e nei riguardi degli ancoraggi supplementare, ed in particolare:
– verifica puntone inclinato (presso flessione);
– traverso teso e relativo ancoraggio teso alla struttura servita (tenso flessione);
– traverso compresso (presso flessione);
– verifica scorrimento giunti;
per lo sbalzo sommitale non vengono eseguite specifiche verifiche per gli altri
elementi in quanto il programma nella fase di immissione dei dati, controlla in
modo automatico che le dimensioni degli elementi siano sempre non superiori di
quelli equivalenti verificati nel ponteggio.
Infine vengono effettuare le verifiche degli ancoraggi sulla base della distribuzione imposta, e con riferimento alle tipologie richieste, nonché, qualora presenti, le verifiche a presso flessione delle basette regolabili.
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PROGETTO
• VERIFICHE • DISEGNI
Alle fasi descritte nelle pagine precedenti devono aggiungersi le ulteriori procedure di gestione che prevedono la fase di salvataggio di un progetto o lavoro su
disco e la fase di caricamento di un progetto da disco; tali fasi sono guidate con
le finestre di dialogo tipiche di Windows.
Ulteriori fasi permettono l’immissione di tre distinti archivi che riguardano i dati
geometrici delle sezioni e dei carichi, i criteri di progetto che governano l’input
il calcolo ed i disegni, nonché delle note descrittive, ed in particolare:
• archivio contenente geometria dei materiali e carichi;
• archivio dei criteri di progetto per il calcolo del ponteggio;
• archivio tipologie ponteggi, con carichi di collasso, coefficienti di sicurezza, descrizioni e note;
• archivio azioni esplicite (sforzo normale e momento flettente) sui montanti interno ed esterno del ponteggio.
Infine, in una apposita finestra, è possibile inserire i dati per la verifica di tre aste
“sfuse”, ovvero tre elementi per i quali vengono definite una descrizione, le
caratteristiche geometriche, e le azioni esterne: il programma tratta tale aste
come elementi autonomi particolari che non è possibile verificare in modo automatico: per i predetti elementi e previsto:
•
archivio aste singole o sfuse.
Per la terza delle aste sfuse o singole, è stata inserita la possibilità di operare la
verifica considerando un’asta composta, ovvero costituita da 4 tubi verticali posti
ai vertici di un quadrato, collegati da calastrelli in tubi e giunti. In tale caso la
rutin, oltre ai dati consueti, consente di definire l’interasse dei tubi e dei calastrelli, e facendo uso delle indicazioni di cui al punto 7.2.3.2. della norma CNRUNI 10011 determina in modo automatico la snellezza equivalente, e procede
con le consuete verifiche.
Per tale procedura si rimanda nell’apposito paragrafo relativo alla verifica delle
aste sfuse o singole.
Per tutti gli archivi menzionati il programma propone dei valori “standard” che
l’utente può modificare secondo le proprie esigenze e rendere permanenti ad ogni
successivo riavvio del programma.
In merito ai parametri standard, si fa presente che i dati proposti dal programma
(e sempre comunque riattivabili), costituiscono valori che bene si adattano alla
maggioranza dei casi che si possono riscontrare nella pratica.
Infine, nel menu principale, sono presenti delle fasi di aiuto sia statiche che dinamiche che guidano l’utente nelle fasi di input.
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