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Verifica di ponti esistenti Verifica al passaggio di carichi eccezionali Ing. Angelandrea Salcuni Socio

Verifica di ponti esistenti Verifica al passaggio di carichi eccezionali Ing. Angelandrea Salcuni Socio e Direttore Tecnico di Alhambra Srl CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

D. M. 14. 1. 2008 Cap. 8 COSTRUZIONI ESISTENTI Valutazione della sicurezza e progettazione

D. M. 14. 1. 2008 Cap. 8 COSTRUZIONI ESISTENTI Valutazione della sicurezza e progettazione degli interventi Aspetti da considerare: - la costruzione riflette lo stato delle conoscenze al tempo della sua realizzazione; - possono essere insiti e non palesi difetti di impostazione e di realizzazione; - la costruzione può essere stata soggetta ad azioni, anche eccezionali, i cui effetti non siano completamente manifesti; - le strutture possono presentare degrado e/o modificazioni significative rispetto alla situazione originaria. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Definizione dei modelli strutturali Aspetti da considerare: - la geometria e i dettagli costruttivi

Definizione dei modelli strutturali Aspetti da considerare: - la geometria e i dettagli costruttivi sono definiti e la loro conoscenza dipende solo dalla documentazione disponibile e dal livello di approfondimento delle indagini conoscitive; - la conoscenza delle proprietà meccaniche dei materiali non risente delle incertezze legate alla produzione e posa in opera ma solo della omogeneità dei materiali stessi all’interno della costruzione, del livello di approfondimento delle indagini conoscitive e dell’affidabilità delle stesse; - i carichi permanenti sono definiti e la loro conoscenza dipende dal livello di approfondimento delle indagini conoscitive. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Definizione dei modelli strutturali Aspetti da considerare: - scelta dei metodi di analisi e

Definizione dei modelli strutturali Aspetti da considerare: - scelta dei metodi di analisi e di verifica (lineare o non lineare) in funzione dalla completezza e dall’affidabilità dell’informazione disponibile - uso, nelle verifiche di sicurezza, di adeguati “fattori di confidenza”, che modificano i parametri di capacità in funzione del livello di conoscenza relativo a geometria, dettagli costruttivi e materiali CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Situazioni per procedere alla valutazione della sicurezza - - - riduzione evidente della capacità

Situazioni per procedere alla valutazione della sicurezza - - - riduzione evidente della capacità resistente e/o deformativa della struttura o di alcune sue parti dovuta ad azioni ambientali (sisma, vento, neve e temperatura), significativo degrado e decadimento delle caratteristiche meccaniche dei materiali, azioni eccezionali (urti, incendi, esplosioni), situazioni di funzionamento ed uso anomalo, deformazioni significative imposte da cedimenti del terreno di fondazione; provati gravi errori di progetto o di costruzione; cambio della destinazione d’uso della costruzione o di parti di essa, con variazione significativa dei carichi variabili e/o della classe d’uso della costruzione; interventi non dichiaratamente strutturali, qualora essi interagiscano con elementi aventi funzione strutturale e, in modo consistente, ne riducano la capacità o ne modifichino la rigidezza CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Categorie di intervento - interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di sicurezza

Categorie di intervento - interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle presenti norme; - interventi di miglioramento atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle presenti norme; - riparazioni o interventi locali che interessino elementi isolati, e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

In presenza di interventi strutturali di qualsiasi tipo: - adeguamento - miglioramento - intervento

In presenza di interventi strutturali di qualsiasi tipo: - adeguamento - miglioramento - intervento locale la valutazione della sicurezza prima e dopo l’intervento è obbligatoria e va condotta agli SLU come anche la progettazione degli interventi. Nel caso in cui si effettui la verifica anche nei confronti degli SLE i relativi livelli di prestazione possono essere stabiliti dal Progettista di concerto con il Committente. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Nel caso di interventi antisismici, si effettueranno preferibilmente interventi di adeguamento, considerati più appropriati

Nel caso di interventi antisismici, si effettueranno preferibilmente interventi di adeguamento, considerati più appropriati per le strutture da ponte, in quanto il raggiungimento dei livelli di sicurezza previsti per l’adeguamento non risultano, generalmente, molto più costosi di quelli che conseguono livelli inferiori della sicurezza. Il conseguimento di un livello di sicurezza uniforme su un ramo di una rete di trasporto, del quale il ponte in esame fa parte, e l’eventuale limitata disponibilità di fondi disponibili possono rendere accettabile l’assunzione di livelli di sicurezza inferiori, ma uniformi, per tutti gli elementi critici del ramo, e dunque l’adozione del solo miglioramento antisismico, fermo restando l’obbligo della verifica del livello di sicurezza raggiunto con l’intervento. (C 8 A. 8 INDICAZIONI AGGIUNTIVE RELATIVE AI PONTI ESISTENTI. ) CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Valutazione della sicurezza e redazione dei progetti - analisi storico critica, ricostruzione del processo

Valutazione della sicurezza e redazione dei progetti - analisi storico critica, ricostruzione del processo di realizzazione e delle successive modificazioni subite nel tempo dal manufatto, nonché gli eventi che lo hanno interessato; - rilievo geometrico-strutturale della geometria complessiva dell’organismo e di quella degli elementi costruttivi, comprendendo i rapporti con le eventuali strutture in aderenza, la qualità e lo stato di conservazione dei materiali e degli elementi costitutivi, i dissesti, in atto o stabilizzati; - caratterizzazione meccanica dei materiali e del loro degrado, basandosi su documentazione già disponibile, su verifiche visive in situ e su indagini sperimentali; CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Valutazione della sicurezza e redazione dei progetti - informazioni sulle norme impiegate nel progetto

Valutazione della sicurezza e redazione dei progetti - informazioni sulle norme impiegate nel progetto originale incluso il valore delle eventuali azioni sismiche di progetto; - identificazione delle categorie di suolo secondo quanto indicato al § 3. 2. 2 delle NTC; - descrizione della classe d’uso, della categoria e dalla vita nominale secondo il § 2. 4 delle NTC; CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Livelli di conoscenza e fattori di confidenza A valle delle fasi conoscitive sopra riportate,

Livelli di conoscenza e fattori di confidenza A valle delle fasi conoscitive sopra riportate, sono individuati i “livelli di conoscenza” dei diversi parametri coinvolti nel modello (geometria, dettagli costruttivi e materiali), e definiti dei correlati fattori di confidenza, da utilizzare come ulteriori coefficienti parziali di sicurezza che tengono conto delle carenze nella conoscenza dei parametri del modello CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

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Verifiche statiche e sismiche Per le verifiche statiche le indagini da effettuare riguardano l’intera

Verifiche statiche e sismiche Per le verifiche statiche le indagini da effettuare riguardano l’intera struttura: impalcato, appoggi e sottostrutture Per le verifiche sismiche per quanto riguarda gli impalcati, qualunque sia la loro tipologia (c. a. , c. a. p. , struttura mista), è sufficiente la verifica del loro buono stato di conservazione, anche senza rilevazioni sperimentali. Per le verifiche sismiche di regola, a meno che non ostino condizioni particolari, il livello di conoscenza da perseguire nel caso dei ponti esistenti è quello massimo, cui corrisponde FC=1. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Indagini sui materiali Informazioni dalle indicazioni iniziali di progetto e da risultati di prove

Indagini sui materiali Informazioni dalle indicazioni iniziali di progetto e da risultati di prove sperimentali dirette eseguite all’atto del collaudo o in seguito. E’ consentito sostituire alcune prove distruttive, non più del 50%, con un più ampio numero, almeno il triplo, di prove non distruttive, singole o combinate, tarate su quelle distruttive. Per l’acciaio, in assenza di dati sperimentali adeguati, è consentito far riferimento alle caratteristiche del materiale prescritto in sede di progetto previa limitate verifiche a campione. Nel controllo del raggiungimento della percentuale di elementi indagati per il rilievo dei dettagli costruttivi si può tener conto delle eventuali condizioni di ripetitività. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Adattamento ai ponti della tabella sui requisiti quantitativi relativi ai rilievi ed alle prove

Adattamento ai ponti della tabella sui requisiti quantitativi relativi ai rilievi ed alle prove sui materiali nel caso di verifiche sismiche (indagini sugli elementi primari delle sottostrutture) CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Resistenza di progetto I Fattori di Confidenza sono utilizzati, in assenza di valutazioni più

Resistenza di progetto I Fattori di Confidenza sono utilizzati, in assenza di valutazioni più approfondite, per definire le resistenze dei materiali da utilizzare nelle formule di capacità degli elementi. La resistenza di progetto sono ottenute dalle resistenze medie ottenute dalle prove in situ e dalle informazioni aggiuntive, divise per i Fattori di Confidenza. fd=fm/FC La resistenza di progetto di elementi fragili primari, è ottenuta dividendo ulteriormente per il corrispondente coefficiente parziale relativo al materiale fd=fm/(FC x γm) CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Tipi di analisi In funzione del livello di conoscenza raggiunto è possibile effettuare analisi

Tipi di analisi In funzione del livello di conoscenza raggiunto è possibile effettuare analisi di diverso livello di complessità Analisi lineare statica o dinamica (LC 1, LC 2, LC 3) - analisi con spettro elastico (q=1) - analisi con spettro di progetto (q>1) Analisi non lineare statica (LC 2, LC 3) Analisi non lineare dinamica (LC 2, LC 3) CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Vite nominali e corrispondenti periodi di riferimento dell’azione sismica VR in base al tipo

Vite nominali e corrispondenti periodi di riferimento dell’azione sismica VR in base al tipo di costruzione ed alla classe d’uso CU CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Opere a carattere strategico (ponti in classe d’uso III e IV) Classe III: Ponti

Opere a carattere strategico (ponti in classe d’uso III e IV) Classe III: Ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza. Classe IV: Ponti e reti ferroviarie di importanza critica per il mantenimento delle vie di comunicazione, particolarmente dopo un evento sismico. Per queste opere è necessario verificare che a seguito di un evento sismico intenso sia assicurata la completa transitabilità. Verifica degli stati limite di esercizio per un valore dell’azione sismica caratterizzato da una probabilità di superamento PVR in un assegnato periodo di tempo (vita di riferimento, VR) pari o inferiore a quella massima di riferimento (63%) “in funzione del grado di protezione che si vuole raggiungere”. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Tipo di costruzione e Vita Nominale Opere ordinarie – Grandi opere La Vita nominale

Tipo di costruzione e Vita Nominale Opere ordinarie – Grandi opere La Vita nominale di un’opera strutturale VN è intesa come il numero di anni nel quale la struttura, purché soggetta alla manutenzione ordinaria, deve potere essere usata per lo scopo al quale è destinata Il “tipo di costruzione 3” con VN =100 anni, comprende “Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica”. Ambiguità se la “strategicità” implichi necessariamente Cl. III o IV L’interpretazione corrente è “grandi opere”, “ponti di grandi dimensioni o di importanza strategica”, “opere infrastrutturali di grandi dimensioni o di importanza strategica” e “dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica”. Ne consegue, ad esempio, che ad opere ordinarie (dal punto di vista dimensionale e tipologico), pur se in Classe III o IV, possa essere assegnata una VN = 50 anni. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

AZIONI Per i carichi permanenti, un accurato rilievo geometrico-strutturale e dei materiali potrà consentire

AZIONI Per i carichi permanenti, un accurato rilievo geometrico-strutturale e dei materiali potrà consentire di adottare coefficienti parziali modificati, assegnando valori di γG adeguatamente motivati e quindi anche pari ad 1 nella combinazione agli SLU γG 1 G 1 + γG 2 G 2 + γPP + γQ 1 Qk 1 + γQ 2 Y 02 Qk 2 Sismica E + G 1 + G 2 + P + Y 21 Qk 1 + Y 22 Qk 2 Car. Eccez. G 1 + G 2 + P + Ad + Y 21 Qk 1 + Y 22 Qk 2 CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Progetto DPC-Reluis 2005 -2008 Linea 3: Valutazione e riduzione del rischio sismico di ponti

Progetto DPC-Reluis 2005 -2008 Linea 3: Valutazione e riduzione del rischio sismico di ponti esistenti LINEE GUIDA E MANAUALE APPLICATIVO PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA SISMICA E IL CONSOLIDAMENTO DEI PONTI ESISTENTI IN C. A. Disponibile in rete al seguente indirizzo http: //www. reluis. it/Report_2005 -2008/Linea_03/Linee. Guida_e_Manuale_Ponti. Esistenti. pdf CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Verifica al passaggio di carichi eccezionali CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E

Verifica al passaggio di carichi eccezionali CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

"Nuovo codice della strada", decreto legisl. 30 aprile 1992 n. 285 e successive modificazioni.

"Nuovo codice della strada", decreto legisl. 30 aprile 1992 n. 285 e successive modificazioni. TITOLO III - DEI VEICOLI Capo I - DEI VEICOLI IN GENERALE Art. 10. Veicoli eccezionali e trasporti in condizioni di eccezionalità. 1. È eccezionale il veicolo che nella propria configurazione di marcia superi, per specifiche esigenze funzionali, i limiti di sagoma o massa stabiliti negli articoli 61 e 62. Art. 62. Massa limite. […] 5. Qualunque sia il tipo di veicolo, la massa gravante sull'asse più caricato non deve eccedere 12 t. 6. In corrispondenza di due assi contigui la somma delle masse non deve superare 12 t se la distanza assiale è inferiore a 1 m; nel caso in cui la distanza assiale sia pari o superiore a 1 m ed inferiore a 1, 3 m, il limite non può superare 16 t; nel caso in cui la distanza sia pari o superiore a 1, 3 m ed inferiore a 2 m, tale limite non può eccedere 20 t. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

CRITICITA’ connesse con la verifica statica di idoneità per il transito di carichi eccezionali:

CRITICITA’ connesse con la verifica statica di idoneità per il transito di carichi eccezionali: ØAttraversamento di un notevole numero di opere d’arte … i tempi ed i costi di analisi ed indagini devono essere sostenibili ØPonti diversi per anno di costruzione … diverse normative di riferimento ØPonti diversi per tipologia, numero di travi, interassi fra travi. . … metodologia di calcolo diversa ØPonti diversi per Portata teorica (luci di calcolo) … variabile di calcolo ØDati sempre insufficienti per poter calcolare le capacità resistenti Rd … necessità di utilizzare un approccio in termini di Azioni agenti Sd ØStato di conservazione dell’opera … sono necessarie visite ispettive CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

METODOLOGIA L’idoneità statica di un ponte deve necessariamente essere verificata confrontando il Carico eccezionale

METODOLOGIA L’idoneità statica di un ponte deve necessariamente essere verificata confrontando il Carico eccezionale con i Carichi di Progetto. ? Carico eccezionale (Sd) < Carichi di progetto (Rd) E’ necessaria una procedura per effettuare un confronto omogeneo. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua la massima sollecitazione di momento flettente (Mmax) e di taglio (Tmax) che questo può indurre nella trave 3. Si calcolano i carichi distribuiti flettenti (qfl) e taglianti (qtg) che inducono nella trave le sollecitazioni di partenza. Il fatto che un ponte sia ridotto, in ogni caso, a una condizione isostatica, non modifica il rapporto tra Sollecitazioni di progetto (Rd) e Sollecitazioni indotte dal carico speciale (Sd). CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua la massima sollecitazione di momento flettente (Mmax) e di taglio (Tmax) che questo può indurre nella trave 3. Si calcolano i carichi distribuiti flettenti (qfl) e taglianti (qtg) che inducono nella trave le sollecitazioni di partenza. Il fatto che un ponte sia ridotto, in ogni caso, a una condizione isostatica, non modifica il rapporto tra Sollecitazioni di progetto (Rd) e Sollecitazioni indotte dal carico speciale (Sd). CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua la massima sollecitazione di momento flettente (Mmax) e di taglio (Tmax) che questo può indurre nella trave 3. Si calcolano i carichi distribuiti flettenti (qfl) e taglianti (qtg) che inducono nella trave le sollecitazioni di partenza. Il fatto che un ponte sia ridotto, in ogni caso, a una condizione isostatica, non modifica il rapporto tra Sollecitazioni di progetto (Rd) e Sollecitazioni indotte dal carico speciale (Sd). CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua la massima sollecitazione di momento flettente (Mmax) e di taglio (Tmax) che questo può indurre nella trave 3. Si calcolano i carichi distribuiti flettenti (qfl) e taglianti (qtg) che inducono nella trave le sollecitazioni di partenza. Il fatto che un ponte sia ridotto, in ogni caso, a una condizione isostatica, non modifica il rapporto tra Sollecitazioni di progetto (Rd) e Sollecitazioni indotte dal carico speciale (Sd). CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua la massima sollecitazione di momento flettente (Mmax) e di taglio (Tmax) che questo può indurre nella trave 3. Si calcolano i carichi distribuiti flettenti (qfl) e taglianti (qtg) che inducono nella trave le sollecitazioni di partenza. Il fatto che un ponte sia ridotto, in ogni caso, a una condizione isostatica, non modifica il rapporto tra Sollecitazioni di progetto (Rd) e Sollecitazioni indotte dal carico speciale (Sd). CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua la massima sollecitazione di momento flettente (Mmax) e di taglio (Tmax) che questo può indurre nella trave 3. Si calcolano i carichi distribuiti flettenti (qfl) e taglianti (qtg) che inducono nella trave le sollecitazioni di partenza. Il fatto che un ponte sia ridotto, in ogni caso, a una condizione isostatica, non modifica il rapporto tra Sollecitazioni di progetto (Rd) e Sollecitazioni indotte dal carico speciale (Sd). CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua la massima sollecitazione di momento flettente (Mmax) e di taglio (Tmax) che questo può indurre nella trave 3. Si calcolano i carichi distribuiti flettenti (qfl) e taglianti (qtg) che inducono nella trave le sollecitazioni di partenza. Il fatto che un ponte sia ridotto, in ogni caso, a una condizione isostatica, non modifica il rapporto tra Sollecitazioni di progetto (Rd) e Sollecitazioni indotte dal carico speciale (Sd). CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua

Carichi equivalenti 1. Si schematizza il ponte come “trave semplicemente appoggiata” 2. Si individua la massima sollecitazione di momento flettente (Mmax) e di taglio (Tmax) che questo può indurre nella trave 3. Si calcolano i carichi distribuiti flettenti (qfl) e taglianti (qtg) che inducono nella trave le sollecitazioni di partenza. Il fatto che un ponte sia ridotto, in ogni caso, a una condizione isostatica, non modifica il rapporto tra Sollecitazioni di progetto (Rd) e Sollecitazioni indotte dal carico speciale (Sd). CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Per ogni possibile “luce di calcolo (li) ” si calcolano gli inviluppi del Momento

Per ogni possibile “luce di calcolo (li) ” si calcolano gli inviluppi del Momento flettente e del Taglio, quindi : I CARICHI EQUIVALENTI FLETTENTI E TAGLIANTI Mmax(li) = qfl(li) * l 2 / 8 => qfl(li) Vmax(li) = qtg(li) * l / 2 => qtg(li) CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Sd Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

La stessa operazione va effettuata anche per i carichi di progetto. Rd I carichi

La stessa operazione va effettuata anche per i carichi di progetto. Rd I carichi equivalenti si possono diagrammare anche al fine di individuare subito l’intervallo di luci critiche. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

La stessa operazione va effettuata anche per i carichi di progetto, tenendo conto di:

La stessa operazione va effettuata anche per i carichi di progetto, tenendo conto di: • Coefficienti dinamici I carichi di progetto, in tutte le normative precedenti al DM 2008, devono essere amplificati di coefficienti dinamici, di solito funzione della luce di calcolo. F = 1, 4 – 0, 002 (g/q+1) L DM 80 F = 1, 4 – (L-10)/150 DM 90 • Numero di corsie convenzionali caricate e ripartizione dell’effetto totale sulla trave più sollecitata Il confronto Sd<Rd va ricondotto alla trave dell’impalcato più sollecitata (di solito la trave di bordo). Quindi dei carichi equivalenti taglianti o flettenti, si deve considerare solo l’aliquota che carica la trave considerata. OVVIAMENTE il carico eccezionale deve transitare sull’impalcato in modo da coinvolgere il maggior numero di travate possibile. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Calcolo dei coefficienti di ripartizione di qfl, Rd con modello semplificato a shell, in

Calcolo dei coefficienti di ripartizione di qfl, Rd con modello semplificato a shell, in termini sn all’intradosso Coeff. di ripartizione per la 1^ colonna di carico CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

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Determinazione diretta della durezza brinell mediante durometro ERNST statico AQ 50 per le lamiere

Determinazione diretta della durezza brinell mediante durometro ERNST statico AQ 50 per le lamiere principali fuk = 500 N/mm 2 fyk = 270 N/mm 2 fyd = 270/1. 15 = 235 N/mm 2 AQ 42 per le lamiere secondarie fuk = 420 N/mm 2 fyk = 230 N/mm 2 fyd = 230/1. 15 = 200 N/mm 2 CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

La visita ispettiva ha evidenziato subito potenziali carenze del giunto bullonato, con presenza di

La visita ispettiva ha evidenziato subito potenziali carenze del giunto bullonato, con presenza di lamiere di coprigiunto abbastanza sottili ed un numero di bulloni limitato per le piattabande. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

A partire dalla resistenza dei singoli componenti della sezione di giunto è stato calcolato

A partire dalla resistenza dei singoli componenti della sezione di giunto è stato calcolato un momento plastico MRd che è risultato inferiore al momento agente MSd indotto dal carico eccezionale. • Piattabanda inferiore: • Anima: • Piattabanda superiore: Resistenza minima = rottura a taglio dei bulloni Resistenza minima = rottura dei coprigiunti Resistenza minima = rottura a taglio dei bulloni CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

CONCLUSIONI Il confronto dei carichi equivalenti è una procedura efficace e rapida per verificare

CONCLUSIONI Il confronto dei carichi equivalenti è una procedura efficace e rapida per verificare la transitabilità dei carichi eccezionali, su linee con numerose opere d’arte. Una ispezione visiva dell’opera è comunque NECESSARIA e FONDAMENTALE per valutare lo stato di conservazione dell’opera, e per decidere se procedere ad ulteriori approfondimenti. La presenza di PARTICOLARI COSTRUTTIVI che nel tempo hanno subito danneggiamenti (appoggi o giunti bullonati), va valutata caso per caso. Anche per pile, spalle ed apparecchi di appoggio deve risultare Sd<Rd. Questa condizione di solito (ma non sempre!) è soddisfatta se sono soddisfatte le verifiche dell’impalcato. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Valutazione del rischio sismico mediante analisi di pushover su una pila da ponte Assistenza

Valutazione del rischio sismico mediante analisi di pushover su una pila da ponte Assistenza al gruppo di Spea – Ingegneria Europea spa CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Caratteristiche generali dell’opera in esame Viadotto ubicato sulla tangenziale di Bologna, ospitante una carreggiata

Caratteristiche generali dell’opera in esame Viadotto ubicato sulla tangenziale di Bologna, ospitante una carreggiata autostradale ed una relativa alla complanare, realizzato negli anni ’ 60. Interventi previsti • Ampliamento del piano viabile per inserimento corsia di emergenza • Predisposizione ritegni sismici • Rafforzamento strutture di fondazione e spalle CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Tipologia sovrastruttura Viadotto a tre campate con ciascuna 8 travi in c. a. p.

Tipologia sovrastruttura Viadotto a tre campate con ciascuna 8 travi in c. a. p. accostate di luce netta pari a 24, 05 m, collegate da traversi precompressi. Ampliamento dell’impalcato effettuato mediante affiancamento di n. 1 trave metallica + soletta collaborante, collegata all’esistente. Larghezza complessiva soletta esistente: 23, 60 m Larghezza complessiva della struttura ampliata: 24, 92 m. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Tipologia sottostrutture Pile a portale, formate da 4 fusti in c. a. di diametro

Tipologia sottostrutture Pile a portale, formate da 4 fusti in c. a. di diametro pari a 1, 20 m, posti ad interasse trasversale pari a 6, 25 m, con pulvino di testa, di larghezza complessiva pari a 23, 30 m; altezza complessiva del piano appoggi rispetto alla fondazione: 6, 50 m. Ampliamento del portale, permettere l’alloggiamento della trave metallica nuova, mediante aggiunta di n. 1 fusto 1, 20 m, collegato al portale esistente mediante un prolungamento del pulvino e della fondazione. Inserimento di ritegni sismici longitudinali e trasversali CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Carichi Me = 103875 kg in corrispondenza dell’asse delle 8 travi esistenti Mn =

Carichi Me = 103875 kg in corrispondenza dell’asse delle 8 travi esistenti Mn = 63060 kg in corrispondenza dell’asse della trave in ampliamento M 2 = 192800 kg uniformemente distribuita su pulvino e pile Zona sismica di III categoria, suolo tipo B, a/g = 0. 15 CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Legami costitutivi Calcestruzzo Legame costitutivo s/e secondo Mander-Priestley-Park, che tiene conto delle differenti caratteristiche

Legami costitutivi Calcestruzzo Legame costitutivo s/e secondo Mander-Priestley-Park, che tiene conto delle differenti caratteristiche del nucleo confinato e non. Rosso = cls confinato Blu = cls non confinato Per le resistenze si dovrebbero assumere, a rigore, le resistenze medie dei materiali, si procederà, per semplicità, ed a favore di sicurezza, all’analisi con riferimento alle resistenze caratteristiche riferite ai dati di progetto sia per il cls esistente che per il nuovo. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Legami costitutivi Per il calcestruzzo si assume quindi: fck = 0. 83 x 35.

Legami costitutivi Per il calcestruzzo si assume quindi: fck = 0. 83 x 35. 0 = 29. 05 MPa Dal momento che non si è a priori certi dell’efficacia delle armature di confinamento (in particolare nelle zone di sovrapposizione), si preferisce non affidarsi eccessivamente a queste ultime, assumendo come deformazione ultima una inferiore a quella teorica e pari a quanto segue: ecumax ≥ 0. 6 % per i fusti circolari ecumax ≥ 0. 4 % per il pulvino (si considerano le caratteristiche del calcestruzzo non confinato) CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Legami costitutivi Acciaio Legame costitutivo s/e elasto plastico. E= 206000 N/m 2 Per l’acciaio

Legami costitutivi Acciaio Legame costitutivo s/e elasto plastico. E= 206000 N/m 2 Per l’acciaio si considera quanto segue: • elementi esistenti: acciaio tipo AQ 50 -60 (in voga negli anni ’ 60) fy ≥ 270, 0 Mpa, ft ≥ 500, 0 Mpa, esu ≥ 10. 0 % • elementi di nuova realizzazione: acciaio tipo Fe. B 44 k, fy ≥ 430, 0 Mpa, ft ≥ 540, 0 Mpa, esu ≥ 10. 0 % CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Sezioni Fusti esistenti Sezione circolare 1. 2 m Al = 16 30 armatura corrente

Sezioni Fusti esistenti Sezione circolare 1. 2 m Al = 16 30 armatura corrente longitudinale Aw = 10/20 staffatura a spirale Fusto di nuova realizzazione Sezione circolare 1. 2 m Al = 22 24 armatura corrente longitudinale Aw = 12/10 staffatura a spirale Pulvino Sezione trapezia di spessore 1. 0 m (b 1. 40 -2. 60 m) Assup = 7 30 armatura corrente superiore Asinf = 7 30 armatura corrente inferiore CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Sezioni Da notare la minore resistenza e la notevole duttilità del pulvino CONTROLLO E

Sezioni Da notare la minore resistenza e la notevole duttilità del pulvino CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Caratteristiche del modello FE Elementi: BS 4 (Travi per analisi non lineari a 3

Caratteristiche del modello FE Elementi: BS 4 (Travi per analisi non lineari a 3 nodi). Lunghezza tipica: 0, 5 – 1, 0 m. Materiali: Legame elastico lineare per gli elementi nei nodi pila-pulvino. Legame costitutivo con interazione N-M per tutti gli altri elementi trave con definizione di diverse curve M/c al variare di N. Integrazione numerica: Regoladiintegrazionedi. Newton. Cotescon punti di Gauss alle estremità dell’elemento. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Caratteristiche del modello FE Vincoli: Incastro perfetto alla base per tutti i fusti Carichi:

Caratteristiche del modello FE Vincoli: Incastro perfetto alla base per tutti i fusti Carichi: BODY FORCE per la forza peso e per la forza orizzontale equivalente all’azione sismica su pile e pulvino. CONCENTRATED per i carichi agli appoggi e le forze equivalenti trasversali trasmesse dall’impalcato. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Implementazione legami M/c Le curve reali di sezioni circolari precedentemente descritte vengono riprodotte correttamente

Implementazione legami M/c Le curve reali di sezioni circolari precedentemente descritte vengono riprodotte correttamente con le reali rigidezze fino ad un Mpl dal quale si inserisce un tratto perfettamente plastico. La determinazione del momento plastico Mpl viene effettuata con il criterio dell’uguaglianza della aree sottese dalla curva reale e dalla curva approssimata nel tratto delle c di interesse. Tale approssimazione appare lecita, dal momento che il rapporto Mmax/Mu si aggira, per i casi in esame, attorno al 2 -3 %. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Analisi di pushover L’analisi vera e propria, si compone di due step principali: -Applicazione

Analisi di pushover L’analisi vera e propria, si compone di due step principali: -Applicazione dei carichi verticali statici, -Applicazione dei carichi equivalenti orizzontali, che vengono incrementati fino a collasso. Il carico di collasso è determinato dal raggiungimento della curvatura ultima in una sezione, CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Curvatura ultima Analisi di pushover CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE

Curvatura ultima Analisi di pushover CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Pushover trasversale (sisma +Y) Moltiplicatore di collasso 35, 564 Curvatura ultima Pile 2, 3,

Pushover trasversale (sisma +Y) Moltiplicatore di collasso 35, 564 Curvatura ultima Pile 2, 3, 4, 5 L’analisi vera e propria, si compone di due step principali: CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Pushover trasversale (sisma +Y) Diagramma dei momenti flettenti e localizzazione cerniere plastiche nello step

Pushover trasversale (sisma +Y) Diagramma dei momenti flettenti e localizzazione cerniere plastiche nello step in cui si raggiunge la curvatura ultima alla base della pila 2 Valori delle curvature alla base dei vari fusti Curvatura ultima raggiunta a base pila poiché il pulvino ha maggiore duttilità e la sua plasticizzazione limita il momento in testa pila. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Pushover trasversale (sisma +Y) Andamento uniforme dei diagrammi M/c fino al collasso per le

Pushover trasversale (sisma +Y) Andamento uniforme dei diagrammi M/c fino al collasso per le varie sezioni di base pila CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Capacity curve (sisma +Y) Utilizzando come punto di controllo degli spostamenti il nodo centrale

Capacity curve (sisma +Y) Utilizzando come punto di controllo degli spostamenti il nodo centrale del pulvino si ha: Fu = 3868, 32 k. N resistenza ultima del telaio du = 46, 24 mm spostamento ultimo del telaio CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Verifica (sisma +Y) L’approssimazione bilineare della capacity curve mediante l’uguaglianza delle aree determina una

Verifica (sisma +Y) L’approssimazione bilineare della capacity curve mediante l’uguaglianza delle aree determina una rigidezza del sistema equivalente, keq = 2, 676 e 8 N/m Teq = 2 p (M/keq)0. 5, in cui M = 1087000 kg, da cui Teq = 0, 4 s Dallo spettro elastico risulta: a = 4, 60 m/s 2 Lo spostamento atteso si ottiene per trasformazione dell’ordinata spettrale, con: d* = a/(2 p /Teq)2 Da cui la verifica è soddisfatta: d* = 18, 68 mm < du = 46, 24 mm CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Capacity curve (sisma longitudinale +X) Utilizzando come punto di controllo degli spostamenti il nodo

Capacity curve (sisma longitudinale +X) Utilizzando come punto di controllo degli spostamenti il nodo centrale del pulvino si ha: Fu = 2194, 57 k. N resistenza ultima del telaio du = 52, 74 mm spostamento ultimo del telaio CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Verifica (sisma longitudinale +X) L’approssimazione bilineare della capacity curve mediante l’uguaglianza delle aree determina

Verifica (sisma longitudinale +X) L’approssimazione bilineare della capacity curve mediante l’uguaglianza delle aree determina una rigidezza del sistema equivalente, keq = 8, 252 e 8 N/m Teq = 2 p (M/keq) 0. 5, in cui M = 1087000 kg, da cui Teq = 0, 721 s Dallo spettro elastico risulta: a = 3, 188 m/s 2 Lo spostamento atteso si ottiene per trasformazione dell’ordinata spettrale, con: d* = a/(2 p /Teq)2 Da cui la verifica è soddisfatta: d* = 42, 0 mm < du = 52, 74 mm CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Conclusioni Quanto elaborato ci permette di ritenere soddisfatta la verifica relativa agli elementi duttili,

Conclusioni Quanto elaborato ci permette di ritenere soddisfatta la verifica relativa agli elementi duttili, risultando la capacità in spostamento maggiore dello spostamento richiesto in fase sismica. Ai fini della presentazione omettiamo sia la verifica per il sisma -Y che andrebbe effettuata data la non perfetta simmetria della struttura, sia il completamento della verifica degli elementi fragili, ovvero: verifica a taglio verifica dei ritegni verifica delle fondazioni Per tali elementi strutturali, le sollecitazioni di progetto saranno direttamente quelle desunte dall’analisi di pushover sotto l’effetto dello spostamento atteso d*. CONTROLLO E MANUTENZIONE DELLE OPERE D’ARTE STRADALI E FERROVIARIE Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma