Perché progettare un ponte strallato con piloni inclinati verso lostacolo da superare?

Perché costruire tralicci inclinati lontano dallostacolo che viene superato?

Oltre ad essere esteticamente interessante, può essere anche strutturalmente efficiente. Personalmente lo ve i numerosi ponti di Calatrava utilizzando questo concetto, in particolare il Puente del Alamillo . Il pilone è in realtà completamente in compressione sotto carico morto: la tensione del cavo e il peso proprio del pilone si risolvono in una forza direttamente lungo lasse del pilone.

Perché costruire tralicci inclinati verso lostacolo che viene superato?

Sfortunatamente la risposta principale è lestetica. “Arte” al primo posto, aumentando i costi. Perché qui abbiamo il peso proprio del pilone e la tensione del cavo che agiscono insieme, entrambi piegando il pilone nella stessa direzione. Per contrastare ciò, in genere si utilizza molto precompressione.

Ok, posso vedere che potrebbe avere senso ingegneristico se, a causa dei vincoli del tuo sito, avessi un breve campata principale e lunghe campate posteriori; perché allora la forza del cavo della campata posteriore (che agisce contro il peso proprio del pilone) potrebbe essere maggiore della forza del cavo della campata principale. Ma sarebbe molto insolito e non è il caso nella foto che hai fornito.

Una nota sulla costruzione di piloni inclinati

La tua “strategia abituale”, infatti, non è comune per i ponti strallati più grandi. Molto più comune è costruire una sezione del pilone e una sezione del ponte, unendole con un cavo e poi ripetendo. Seguendo questo metodo, il carico sbilanciato del peso proprio su un pilone inclinato è molto ridotto.

Commenti

• Alcuni veramente terribili (con rispetto al senso ingegneristico) sono state fatte cose nella progettazione di ponti in nome di ‘ art ‘. Vedi, ad esempio, sunderlandecho.com/news/business/… che si avvicinò molto alla creazione di un il costo è diventato così astronomico che è stato annullato.
• @achrn – Un ottimo esempio. Troppi altri da menzionare, purtroppo …
• È davvero un male che il valore estetico o artistico di un ponte a volte superi il costo aggiuntivo richiesto dalla costruzione di un design meno efficiente? Finché il design è sicuro, perché non creare qualcosa di bello e allo stesso tempo creare qualcosa di funzionale?
• @KevinWells – Bene, vieni su un sito di ingegneria e tu ‘ riceverò una risposta da un ingegnere! Gli ingegneri tendono ad essere pratici piuttosto che artistici … Ci sono certamente casi in cui un aumento dei costi dovuto a elementi artistici è accettabile; vedi ad es. il Puente del Alamillo che ho citato; sarebbe stato più conveniente costruire un ponte più semplice, ma accetto gli elementi artistici in quanto hanno una funzione strutturale.Quando gli elementi artistici sono anti-strutturali, io sono (con il mio cappello da ingegnere addosso) contro di loro.

Come dice AndyT, nella maggior parte dei casi sembra che sia estetica.

Considerando quanto sopra come risposta, il seguente è essenzialmente un commento, ma sembrava che valesse la pena di postare in quanto fornisce molti dettagli di ciò che accade un progetto e come ci sono problemi che non sono evidenti agli “estranei” ma che possono essere importanti. ad es. in questo esempio la campata è leggermente curva con conseguente deviazione di 66 mm nella carreggiata (meno di 3 pollici) ma ha causato difficoltà extra . E lo sforzo necessario per costruire questo ponte e le strette tolleranze non sono affatto evidenti dallispezione.

Questo sembrava utile poiché mentre la domanda originale chiede solo le torri ad angolo, questo mostra quanti altri fattori invisibili possono influenzare il design.

ORMISTON ROAD CABLE STAYED BRIDGE
Questo documento fornisce una panoramica delle sfide di costruzione selezionate incontrate durante la costruzione del ponte strallato di Ormiston Road, un iconico ponte strallato in acciaio e cemento composito costruito nel Sir Barry Curtis Park, Manukau City, Auckland.

Se capisco correttamente la descrizione, una torre è in notevole compressione e laltra in tensione. Questo è un piccolo ponte stradale, ma vari vincoli rendono le difficoltà tecniche maggiori rispetto ad alcuni ponti molto più grandi.

Alcuni commenti chiave: vale la pena leggere lintero documento.

• La costruzione del ponte strallino era tecnicamente molto complessa a causa della geometria asimmetrica e molto stretta tolleranze specificate. Limpalcato del ponte si trova su un raggio di circa 37 km, il che sembra molto piatto ma si traduce in variazioni di livello dovute alla curvatura di 66 mm lungo la lunghezza del ponte. I tralicci di 45,5 m sono costituiti da una sezione di 28 m di cemento armato rastremata da 1,8 m di diametro alla base a 1,3 m di diametro nella parte superiore, con una scatola in acciaio strutturale alta 5,5 m per fornire lancoraggio dei cavi di sostegno e sormontata da un 12 m guglia a traliccio in acciaio inossidabile e vetro. Per complicare ulteriormente le cose, entrambi i piloni sono inclinati allindietro longitudinalmente a 15 gradi e angolati insieme a 5 gradi e non erano autoportanti.

• Cera pochissima tolleranza nel garantire che i cavi di sostegno fossero correttamente allineato tra il pilone e gli ancoraggi di coperta. La tolleranza di rotazione angolare di 0,25 gradi comunemente specificata per i ponti strallati richiedeva che la tolleranza di posizione degli ancoraggi del tirante fosse entro 3 mm. Con questo livello di precisione, gran parte dello sforzo di costruzione e della mitigazione del rischio si è concentrato sullintegrità del rilevamento e sulla conservazione delle tolleranze di costruzione.

• I piloni di cemento sono angolati in due direzioni fornendo un elemento dinamico al ponte. Sono inoltre posizionati più vicino al moncone occidentale rispetto a quello orientale, il che significa che la campata posteriore è notevolmente più corta della campata anteriore. Questa asimmetria genera un notevole sollevamento sul moncone occidentale che viene resistito con pali di tensione profonda.

• Non è stato possibile utilizzare il normale condotto Drossbach come rivestimento del tendine dopo che la ricerca ha dimostrato che Drossbach potrebbe collassare a circa 12 m di altezza del cemento. In alternativa è stato utilizzato un tubo in pressione in acciaio da 100NB, in grado di far fronte allelevata hy

• I tendini sono stati assemblati a terra prima del sollevamento e del posizionamento allinterno dei pali che avevano già il rinforzo gabbia installata. Ci sono voluti uno sforzo sincronizzato di 3 gru utilizzando 6 blocchi a strappo e un escavatore per sollevare con successo i cavi flessibili lunghi 45 m da orizzontale a verticale, senza piegare il cavo, in modo che potessero essere abbassati nel rivestimento del palo.

• I tendini del mucchio passano attraverso la spalla occidentale e terminano nel ponte. Ciò significava che i cavi non potevano essere sollecitati e stuccati fino a quando il ponte non fosse stato gettato, circa 9 mesi dopo. Come misura temporanea per prevenire la corrosione del trefolo, ** è stata introdotta una soluzione di idrossido di sodio nei tendini del palo per creare un ambiente alcalino protettivo. È stato utilizzato un test del pH regolare per monitorare e mantenere lalcalinità.

• Mentre la campata del ponte è breve a 70 m, larea di carico tributaria effettiva per i cavi era simile grandezza a un ponte strallato molto più grande a causa della grande larghezza dellimpalcato e ha portato a stralli di dimensioni simili.

Passerella con “torre pendente” a Brown Owl (hoo?) In Nuova Zelanda.

Posizione su Google Maps

Commenti

• Primo: la tua comprensione di ” una torre in tensione ” non è corretta: entrambe le torri sono in compressione, un moncone è in tensione. Secondo: non riesco ‘ a vedere alcuna giustificazione ingegneristica per il design: sembra ancora un altro esempio in cui la forma è stata scelta per lestetica (” un ponte strallato con due piloni a unestremità sarebbe stato interessante “), il che ha portato alla creazione di extra sfide ingegneristiche (labutment in tensione). Terzo: Dio mi aiuti ma ‘ mi sarebbe piaciuto lavorarci su; sembra fantastico! : D
• @AndyT (2) re ” … Non posso ‘ vedere alcuna giustificazione tecnica per il design … ” – > In effetti, come ho notato nella prima frase. cioè siamo daccordo. (1) Moncone / torre – > Daccordo. Sapevo che mi sembrava molto sbagliato, ma io (stupidamente) non sono tornato alla foto, il che rende ovvio che entrambe le torri DEVONO essere in tensione. Credo che confondessi labutment con le fondamenta della torre, che non è ciò che intendevano. (3) Divertente con cui giocare, sì, MA sembra del tutto troppo intelligente per i miei gusti. Sono ‘ un EE con un ampio overflow in ” altro ” – se non riesce nei prossimi decenni ‘ non sarei sorpreso. Spero di no però.
• @AndyT Hanno detto che era il primo ponte strallato in Nuova Zelanda. Forse un ponte stradale, ma questo ponte pedonale a Brown Owl [:-)] esiste da forse 20 anni.

Credo che ci sia una ragione ingegneristica ragionevole che nessuno ha ancora indicato. Nella foto della domanda originale, la campata centrale sembra essere leggermente più lunga del doppio della lunghezza di ciascuna campata esterna supportata da cavi. Ciò implica un carico maggiore da ciascuna metà della campata centrale rispetto a ciascuna campata supportata da cavi esterni. Inoltre, i cavi delle torri rigorosamente verticali dovrebbero diventare più superficiali per raggiungere la maggiore distanza dal centro della campata centrale, il che aumenterebbe ulteriormente la tensione necessaria per supportare lo stesso carico verticale parziale.

determinano tensioni sbilanciate sulle torri verticali e tendono a tirarle verso linterno e distorcere il ponte. Avere le torri inclinate verso lesterno – e / o essere tirate verso lesterno da una tensione aggiuntiva nel supporto a terra – può essere un modo per compensare lo squilibrio (come nellesempio asimmetrico nella risposta di @RussellMcMahon), ma potrebbe essere quello il livello di tensione richiesto diventa impraticabile per il carico e la distanza di campata richiesta e data la struttura portante sullalveo del ponte in questione. In ogni caso, sembrerebbe certamente necessario un maggiore sostegno strutturale – e quindi una spesa – per avere le torri inclinate verso lesterno contro una tensione ancora maggiore per sostenere un ulteriore allungamento al centro della lunga campata centrale. (Questo potrebbe essere il motivo per cui la saggezza convenzionale ha avuto problemi a trovare un design funzionale e conveniente, se questo fosse vero per questo caso.)

Invece, sembra che facendo inclinare le torri verso linterno i cavi siano in grado per mantenere un profilo più equilibrato con meno stress aggiunto al design solo per bilanciarlo. Le cime delle torri sono vicino a ciascun punto medio tra il centro della campata centrale e la portata esterna di ciascuna campata esterna supportata da cavi, quindi i cavi sotto la maggiore tensione (e aventi la maggiore componente orizzontale) sono i più simmetrici … per mantenere quindi bilanciate le forze laterali su ciascuna torre. È più come se la base delle torri verticali fosse semplicemente fatta scorrere più lontano mantenendo le cime fisse, il che significa che la struttura e la spesa sono più simili a quelle per una campata centrale più corta utilizzando cavi simmetrici da torri verticali piuttosto che la spesa per laccelerazione per la più lunga distanza percorsa con i modelli convenzionali.

La distanza esatta tra i supporti dei cavi sulla campata potrebbe non essere esattamente la stessa per la campata centrale e le campate esterne e potrebbe variare leggermente su ciascuna campata per variare leggermente il carico che ciascuna sostiene man mano che il punto di montaggio sulla torre si allontana dal centro tra la coppia di carichi parziali. Ciascuna coppia di cavi progressivamente più vicina può quindi essere posizionata in modo da bilanciare la tensione laterale alla torre e mantenere il carico sulla torre diretto lungo il suo asse della forza di compressione. La matematica ingegneristica per elaborare i posizionamenti ottimali è al di là di me.Dopotutto, è possibile che la spaziatura del carico del cavo sia uniforme; semplicemente non deve necessariamente essere con questo approccio.