Schema di carico 1 - Dipartimento di Strutture per l`Ingegneria e l

Transcript

LE NUOVE NORMATIVE TECNICHE PER I PONTI
IN ZONA SISMICA
ASPETTI GENERALI E NORMATIVI PER
IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI PONTI
PROF. ING. BRUNO PALAZZO
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE
UNIVERSITA’ DI SALERNO
BRUNO PALAZZO
Università degli Studi di Salerno - Dipartimento Ingegneria Civile
CONTENUTI
• ASPETTI TIPOLOGICI, AZIONI
• CONCETTO DI LINEA DI INFLUENZA
• RIPARTIZIONE TRASVERSALE DEI CARICHI
• IL PROBLEMA DELLA FATICA
• ASPETTI SISMICI
BRUNO PALAZZO
ASPETTI TIPOLOGICI
AZIONI
BRUNO PALAZZO
CLASSIFICAZIONE DEI PONTI
IN BASE ALLA VIA SERVITA
IN BASE ALLO SCHEMA STATICO
- ponti stradali di 1a categoria
- ponti stradali di 2a categoria
- passerelle pedonali 3a categoria
- ponti ferroviari
- ponti canale
- ponti a travata
- ponti ad arco
- ponti a telaio
- ponti collaboranti arco-trave
- ponti strallati
- ponti sospesi
N.B. Nel Nuovo Testo Unico tutte le costruzioni sono suddivise in due classi
d’importanza:
Classe 1: Vita utile 50 anni, periodo di ritorno per fenomeni naturali Tr = 500 anni;
Classe 2: Vita utile 100 anni, periodo di ritorno per fenomeni naturali Tr = 1000 anni.
Tutte le opere devono soddisfare la sicurezza con il metodo degli Stati Limite SLU –
SLE e nel caso di azioni accidentali (urti, incendi, etc).
Per opere di classe 1, in presenza di materiali con modesto comportamento plastico è
possibile ancora applicare il Metodo delle Tensioni Ammissibili.
BRUNO PALAZZO
TRAVATE SEMLICEMENTE APPOGGIATE
BRUNO PALAZZO
TRAVATE CONTINUE
BRUNO PALAZZO
PONTE A TRAVATA CONTINUA
Aramon Bridge
Tipologia
LUCE
Anno
completamento
Utilizzo
BRUNO PALAZZO
ponte a travata in
cls Precompresso
a 6 campate
210 m
1992
Ponte stradale
TRAVATE RETICOLARI
BRUNO PALAZZO
PONTE A TELAIO
BRUNO PALAZZO
SISTEMI ARCO TRAVE
BRUNO PALAZZO
ARCO A SPINTA ELIMINATA
BRUNO PALAZZO
Barqueta Bridge
BRUNO PALAZZO
ARCO NIELSEN
BRUNO PALAZZO
PONTE STRALLATO A TRAVATA
FLESSORIGIDA CON ANCORAGGI A TERRA
BRUNO PALAZZO
PONTE STRALLATO AUTOANCORATO A
COMPORTAMENTO RETICOLARE
BRUNO PALAZZO
Seville, Spain
Over the River Guadalquivir
BRUNO PALAZZO
PONTE SOSPESO
Lunghezza tipica delle campate
70m - +1000m
Il più lungo al mondo
Akashi Kaikyo Bridge, Giappone
Lunghezza totale
3911m
Campata centrale
1991m
Ohnaruto Bridge
Hakata, Fukuoka, Japan
BRUNO PALAZZO
PONTI SOSPESI
STOREBAELT BRIDGE
BRUNO PALAZZO
OPERE CORRENTI
BRUNO PALAZZO
ELEMENTI STRUTTURALI DEL PONTE
ELEMENTI STRUTTURALI:
SEZIONE TRASVERSALE
- Soletta
- Travi
- Traversi
- Appoggi
- Pila - Pulvino
- Spalle
SOLETTA
TRAVE
SEZIONE LONGITUDINALE
PULVINO
TRAVERSO
PILA
SPALLA
BRUNO PALAZZO
APPOGGIO
DISPOSIZIONE APPOGGI IN TRAVATE
SEMLICEMENTE APPOGGIATE
BRUNO PALAZZO
DISPOSIZIONE APPOGGI IN TRAVATE
SEMLICEMENTE APPOGGIATE IN OBLIQUO
BRUNO PALAZZO
APPARECCHI DI APPOGGIO IN ELASTOMERO
BRUNO PALAZZO
APPARECCHI DI APPOGGIO ACCIAIO TEFLON E
GOMMA INCAPSULATA
Cerniera
sferica fissa
Cerniera
sferica
unidirezionale
BRUNO PALAZZO
GEOMETRIA DELLA SEDE STRADALE
• CARREGGIATA: parte della sezione stradale destinata allo scorrimento dei
veicoli composta da una o più corsie di marcia e di banchina.
• CORSIA: parte longitudinale della strada di larghezza idonea a permettere il
transito di una sola fila di veicoli. Si distingue in :
a) corsia di marcia: destinata alla normale percorrenza o al sorpasso;
b) corsia convenzionale: larghezza pari a 3 m;
c) -------etc
• PIATTAFORMA: parte della sede stradale che comprende i seguenti elementi:
a) una o più carreggiate;
b) il margine interno e laterale;
c) le corsie riservate, specializzate e le piazzole di sosta.
BRUNO PALAZZO
AZIONI SUI PONTI STRADALI
• carichi permanenti:
- Peso proprio degli elementi strutturali : g1
- Carichi permanenti portati: g2 (pavimentazione, marciapiedi,sicurvia,
parapetti, attrezzature;
- Altre azioni permanenti: g3 (spinta delle terre, spinte idrauliche,).
• distorsioni
- Distorsioni e presollecitazioni di progetto: ε1.
- Ritiro (ε2), variazioni termiche (ε3), e viscosità (ε4);
- Cedimenti vincolari: ε5
• azioni variabili
da traffico
- Carichi mobili q1
- Incremento dinamico dei carichi mobili q2
- Azione di frenamento o di accelerazione q3
- Azione centrifuga q4
• azioni del vento
• azione sismiche
• azioni accidentali
BRUNO PALAZZO
- Resistenze passive dei vincoli q7
- Urto di un veicolo in svio q8
- Altre azioni variabili (azioni idrauliche, urto di
un veicolo o di natanti su pile)
AZIONI VARIABILI DA TRAFFICO (NUOVO TESTO UNICO)
CARICHI MOBILI ( 1a categoria)
Il numero delle colonne di carichi mobili da considerare nel calcolo dei ponti di 1° e 2° Categoria è
quello massimo compatibile con la larghezza della carreggiata, comprese le eventuali banchine di
rispetto e per sosta di emergenza, nonché gli eventuali marciapiedi non protetti e di altezza inferiore a
20 cm, tenuto conto che la larghezza di ingombro convenzionale è stabilita per ciascuna colonna in 3,00
m. I carichi mobili sono definiti da 5 Schemi di carico q1:
Schema di carico 1: costituito da una coppia di assi in tandem carichi concentrati Qik (per asse)
per un tratto di 15 m e da un carico uniformemente distribuito qik per il resto della lunghezza.
Posizione
Carico asse Q1k
[KN]
Carico distr. q1k
[KN/m²]
Corsia n° 1
300
9.00
Corsia n° 2
200
2.50
Corsia n° 3
100
2.50
Altre corsie
0.00
2.50
INCREMENTO DINAMICO
L’entità dei carichi mobili deve
essere maggiorata per tener conto
degli effetti dinamici.
q2 = (φ -1) q1
φ = 1÷1.4
BRUNO PALAZZO
AZIONI VARIABILI DA TRAFFICO
Schema di carico 2: è costituito da un carico ad
asse Qak = 360 KN applicato su specifiche
impronte di pneumatico. Questo schema va
considerato autonomamente ed è da
assumere a riferimento solo per verifiche
locali. Qualora sia significativo si considererà
il peso di una singola ruota di 180 KN.
Schema di carico 3: è costituito da un carico
isolato da 100 KN con impronta quadrata di
lato 0.30 m. Si utilizza per verifiche locali su
marciapiedi non protetti da sicurvia.
Schema di carico 4: è costituito da un carico
isolato da 10 KN con impronta quadrata di lato
0.70 m. Si utilizza per verifiche locali su
marciapiedi protetti da sicurvia e sulle
passerelle pedonali.
Schema di carico 5: folla compatta, agente con
intensità di 4 KN/m².
Schema di carico 6: per opere singole di luce
maggiore di 300 m, ai fini della statica
complessiva del ponte, si farà riferimento ai
seguenti carichi q6.a e q6,b:
BRUNO PALAZZO
RUOTA DI
SVIO
q6 . a
⎛1⎞
= 211.33 ⎜ ⎟
⎝L⎠
0.3265
q6.b
⎛1⎞
= 80.48 ⎜ ⎟
⎝L⎠
0.3430
AZIONI VARIABILI DA TRAFFICO (D.M. 04-05-1990)
CARICHI MOBILI q1
Schema di carico 1: è costituito da carichi concentrati q1a = 60 t per un tratto di 15 m e da carichi
uniformemente distribuiti q1b = 3 t/m per il resto della lunghezza.
Schema di carico 2: è costituito da un carico isolato da 10 t con impronta quadrata di lato 0.30 m.
Schema di carico 3: è costituito da un carico isolato da 1 t con impronta quadrata di lato 0.70 m.
Schema di carico 4: è costituito dalla folla compatta, agente con intensità di 0.4 t/m².
BRUNO PALAZZO
AZIONI VARIABILI DA TRAFFICO (NUOVO TESTO UNICO)
AZIONE DI FRENAMENTO O DI ACCELERAZIONE q3
La forza di frenamento o di accelerazione q3 si assume agente nella direzione dell’asse
della carreggiata ed al livello della sua superficie finita. L’intensità di tale forza è pari
ad 1/10 della colonna di carico più pesante per ciascuna carreggiata e non deve
risultare inferiore al 20% (per i ponti di 1° Categoria) o al 15% (per i ponti di 2°
Categoria) del totale carico Qik che può interessare la struttura.
AZIONE CENTRIFUGA q4
Nei ponti con asse curvo di raggio R (in metri) l’azione centrifuga corrispondente ad ogni
colonna di carico si assume convenzionalmente pari a:
BRUNO PALAZZO
R [m]
Intensità q4 [KN/m]
R < 60
5.00
60 < R < 1500
300/R
R > 1500
0.00
AZIONE DEL VENTO q5
L'azione del vento può essere convenzionalmente assimilata ad un carico orizzontale statico,
diretto ortogonalmente all'asse del ponte e/o diretto nelle direzioni più sfavorevoli per alcuni dei
suoi elementi (ad es. le pile). La superficie dei carichi transitanti sul ponte esposta al vento si
assimila ad una parete rettangolare continua dell'altezza di 3 m a partire dal piano stradale.
AZIONE SISMICA q6
Per la determinazione degli effetti sismici si farà riferimento alle sole masse corrispondenti
ai pesi propri ed sovraccarichi permanenti. In relazione all’importanza dell’opera, si può
definire una opportuna massa corrispondente al carico variabile.
RESISTENZE PARASSITE DEI VINCOLI q7
Si devono considerare le forze che derivano dalle resistenze parassite dei vincoli per il calcolo
delle pile, delle spalle, delle fondazioni e degli apparecchi di appoggio.
AZIONI SUI PARAPETTI - URTO DI UN VEICOLO IN SVIO q8
L’altezza dei parapetti non potrà essere inferiore ad 1 m. I parapetti devono essere calcolati in
base ad un’azione orizzontale di 1.3 kN/m applicata al corrimano.
I sicurvia e gli elementi strutturali ai quali sono collegati devono essere dimensionati per
un’azione orizzontale trasversale non inferiore a 100 kN, distribuita su 0,50 m ed applicata ad
una quota h, misurata dal piano viario, pari alla minore delle dimensioni h1, h2:
h1 = (altezza della barriera - 0,10 m), h2 = 1,00 m.
BRUNO PALAZZO
AZIONI ACCIDENTALI
AZIONI IDRAULICHE
Per opere in attraversamento di corsi d’acqua naturali o artificiali, il progetto
dovrà essere corredato da una relazione riguardante i problemi idrologici,
idrografici ed idraulici.
Per pile e spalle in zone golenali o in
zone potenzialmente interessate da
correnti idrauliche, sono richiesti uno
studio dei potenziali fenomeni di
erosione e di scalzamento e la
definizione delle azioni idrauliche
agenti sulle pile e sulle spalle
interessate dalla corrente.
Per la valutazione dell'azione
idraulica agente sulle pile e sulle
spalle il periodo di ritorno sul quale
va valutata la massima intensità
dell'azione è assunto pari a 200 anni.
BRUNO PALAZZO
VALUTAZIONE DELLE PORTATE DI PIENA IN CORRISPONDENZA
DEGLI ATTRAVERSAMENTI FLUVIALI PER EVENTI DI PERIODO DI
RITORNO CORRELATO ALLA VITA UTILE DELL’OPERA
RISPETTO DEL FRANCO MINIMO
BRUNO PALAZZO
COMBINAZIONI DI CARICO
di esercizio
Stato limite
Verifiche Tensionali
perm.+ distors. + neve + resistenze passive dei vincoli + altre azioni
perm. + distors. + caric. mobili + amplif. din. + vento + resist. pass. dei vinc. + veic. in svio + altre azioni
perm. + distors. + caric. mobili + amplif. din. + frenam. + vento + resist. pass. dei vinc. + veic. in svio + altre azioni
perm. + distors. + caric. mobili + amplif. din. + centrif. + vento + resist. pass. dei vinc. + veic. in svio + altre azioni
Stato limite Ultimo
1a)
2a)
3a)
4a)
g1
g2
g3
ε1
ε2
ε3
ε4
q1
q2
q3
q4
q5
q6
q7
q8
q9
TI
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
T II
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0,6
0
1
1
1
T III
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0,2
0
1
1
1
T IV
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
0,2
0
1
1
1
TV
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
QP
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0,4
0
0
0
0
FR
1
1
1
1
1
1
1
ψ
ψ
0
0
0
0
0
0
0
UI
1,4
1,4
1,4
1,2 (0,85) 1,2 (0)
1,2 (0)
1,2 (0)
0
0
0
0
1,5
-
1,5
1,5
-
U II
1,4
1,4
1,4
1,2 (0,85) 1,2 (0)
1,2 (0)
1,2 (0)
1,5
1,5
0
0
0,9
-
1,5
1,5
-
U III
1,4
1,4
1,4
1,2 (0,85) 1,2 (0)
1,2 (0)
1,2 (0)
1,5
1,5
1,5
0
0,3
-
1,5
1,5
-
U IV
1,4
1,4
1,4
1,2 (0,85) 1,2 (0)
1,2 (0)
1,2 (0)
1,5
1,5
0
1,5
0,3
-
1,5
1,5
-
QP = combinazione quasi permanente; FR = combinazione frequente
Il coefficiente ψ vale:
ψ = 0.7
per solette, traversi, strutture principali di luce L < 10 m;
ψ = 0.5
per strutture principali con luce di luce 10 < L < 100 m;
ψ = 0.25
per luci L > 100 m;
BRUNO PALAZZO
VERIFICHE GLOBALI
In particolare nelle opere di Classe 2, devono essere effettuate le verifiche allo stato limite ultimo ed
agli stati limite di servizio riguardanti gli stati di fatica, di fessurazione e di deformazione.
VERIFICHE ALLO SLU
Si deve verificare che Ed < Rd, dove Ed è il valore di progetto degli effetti delle azioni e Rd la
corrispondente resistenza di progetto.
VERIFICHE ALLO SLE
Verifiche allo Stato Limite di Fessurazione
Per le strutture in calcestruzzo armato ordinario, devono essere rispettate le limitazioni seguenti:
- per combinazioni di carico quasi permanenti, l’apertura teorica delle fessure deve risultare inferiore a 0,2 mm in
ambiente aggressivo e comunque all’estradosso delle solette, ed a 0,3 mm in ambiente normale.
- per combinazioni di carico frequenti l’apertura teorica delle fessure deve risultare inferiore rispettivamente a 0,3 e
0,4 mm.
Per le strutture in cemento armato precompresso, nelle combinazioni di carico quasi permanenti non si deve verificare
decompressione in alcuna sezione. Per combinazioni di carico frequenti l’apertura delle fessure deve risultare inferiore
a 0,2 mm in ambiente aggressivo ed a 0,3 mm in ambiente normale.
Verifiche allo Stato Limite di Deformazione
L’assetto di una struttura deve risultare compatibile con la geometria della struttura stessa in relazione alle
esigenze del traffico. Le deformazioni della struttura non devono arrecare disturbo al transito dei carichi mobili
alla velocità di progetto della strada.
BRUNO PALAZZO
VERIFICHE LOCALI
DIFFUSIONE DEI CARICHI LOCALI
I carichi concentrati da considerarsi ai fini delle verifiche locali ed associati agli Schemi di
Carico 1, 2, 3 e 4 si assumono uniformemente distribuiti sulla superficie della rispettiva
impronta. La diffusione attraverso la pavimentazione e lo spessore della soletta si considera
avvenire secondo una diffusione a 45°, fino al piano medio della struttura della soletta
sottostante.
CALCOLO DELLE STRUTTURE SECONDARIE
Per il calcolo delle strutture secondarie dell’impalcato (solette, marciapiedi, traversi, ecc.) si
devono prendere, nelle posizioni di volta in volta più gravose per l’elemento considerato, i
carichi precedentemente definiti. In alternativa si considera, se più gravoso, il carico associato
allo Schema 2, disposto nel modo più sfavorevole.
Per i marciapiedi non protetti da sicurvia si considera il carico associato allo Schema 3.
Per i marciapiedi protetti da sicurvia e per i ponti di 3° Categoria si considera il carico associato
allo Schema 4.
BRUNO PALAZZO
CRITERI DI VERIFICA ALLO STATO LIMITE DI FATICA
Al fine di limitare il danneggiamento delle strutture causato dall'azione ripetuta
dei carichi variabili, per le combinazioni di carico che risultino determinanti tra
quelle prima indicate, vanno eseguite idonee verifiche a fatica.
Numero di ripetizioni:
• strutture principali: 2 x 106 cicli di carico, considerando un carico mobile
con esclusione del coefficiente dinamico per il carico distribuito qik;
• strutture secondarie (solette, traversi, etc.): 2 x 106 cicli di carico
considerando l’intero carico Q1k.
Metodi di verifica:
- Metodi di Classe 1: prevedono di limitare le tensioni massime a valori inferiori
a prefissati valori dei limiti di fatica.
- Metodi di Classe 2 che prevedono di limitare un funzionale di danno cumulato
rapportato alla frequenza di transito rapportata alla vita utile dell’opera
BRUNO PALAZZO
METODO SEMIPROBABILISTICO STATO
LIMITE ULTIMO
Sd ≤ Rd
BRUNO PALAZZO
IL CONCETTO DI
LINEA DI INFLUENZA
BRUNO PALAZZO
LINEE D’INFLUENZA
LA PROBLEMATICA
Le strutture da ponte sono generalmente
sollecitate da carichi accidentali “mobili” i quali
definiscono un numero illimitato di combinazioni
di carico.
Per le verifiche è necessario individuare le
condizioni in cui risulta essere massima/minima
una
caratteristica
di
sollecitazione
o
di
deformazione nelle sezioni da verificare
Lo strumento che permette tale individuazione
prende il nome di “linea d’influenza”
BRUNO PALAZZO
DEFINIZIONE LINEE D’INFLUENZA
Diagramma che con le sue ordinate lette in
corrispondenza della generica posizione della causa
soll. fornisce il valore dell’effetto ricercato nella sezione
P
azione viaggiante di posizione
S
sezione di posizione
G
effetto in S
x
xS
Il valore di G sarà in generale funzione di 3 variabili:
-
l’intensità
dell’azione
applicata;
essendoci
proporzionalità diretta tra P e G, si assume P=1.
-
la posizione dell’azione applicata
-
la posizione della sezione considerata
G = G ( x, x S , P )
BRUNO PALAZZO
DIAGRAMMI DI STATO E D’INFLUENZA
Diagramma di stato
Linea d’influenza
x variabile
xs variabile
Si ottengono i noti diagrammi
di stato delle sollecitazioni, e la
linea elastica in termini di
deformazioni.
diagramma che con la sua ordinata
η(x) letta in corrispondenza della
forza indica l’effetto nella sezione
fissata al variare della posizione del
carico.
M=Px
BRUNO PALAZZO
IMPIEGO DELLE LINEE D’INFLUENZA
Carico concentrato
G = P ⋅η
L’effetto massimo si ottiene posizionando il
carico nella posizione in cui la linea
d’influenza ha valore massimo.
Treno di carichi concentrati
G=
∑ Pi ⋅η i
i
L’effetto massimo si ottiene per tentativi
successivi.
Carico segmentabile
Condizioni di carico che rendono massimo
e minimo l’effetto nella sezione S
BRUNO PALAZZO
METODI DI ANALISI
Metodo diretto
Consiste nel costruire le linee d’influenza per punti, calcolando la
grandezza G per diverse posizione del carico.
Metodo di scambio (o indiretto)
Tale metodo utilizza i risultati del Teorema di Betti generalizzato
permettendo di ottenere le linee di influenza come particolari
diagrammi di stato equivalenti di sistemi ausiliari di carico.
BRUNO PALAZZO
LINEE D’INFLUENZA
TEOREMA DI BETTI GENERALIZZATO
Fi (1)
Fi (1) , ∆(i1)
(1)
Si
Sj
F j( 2 ) , ∆( 2j )
F j( 2 )
∆( 2j )
(2)
Si
Sj
δ i(1) , Ci(1)
δ (j 2) , C (j 2)
Enti sollecitanti
(forze e distorsioni)
Effetti
(spostamenti e
caratteristiche)
(1) ( 2 )
(1) ( 2 )
( 2 ) (1)
( 2 ) (1)
F
δ
+
C
∆
=
F
δ
+
C
∑ i i ∑ j j ∑ j j ∑ i ∆i
i
j
j
i
Dati due sistemi risultano eguali i lavori mutui che gli enti forza
dell’uno compiono per gli enti spostamento dell’altro
BRUNO PALAZZO
LINEE D’INFLUENZA
APPLICAZIONE DEL TEOREMA DI BETTI
- sistema (1): sistema effettivo soggetto all’ente sollecitante viaggiante,
- sistema (2): sistema ausiliario nel quale determinare il diagramma
equivalente alla linea d’influenza voluta.
Enti:
- ente viaggiante (causa);
- effetto ricercato;
- enti duali nel sistema ausiliario nel quale determinare ol
diagramma equivalente.
F (1)δ ( 2 ) + C (1) ∆( 2 ) = F ( 2 )δ (1) + C ( 2 ) ∆(1)
BRUNO PALAZZO
LINEE D’INFLUENZA
CASO 1: ente viaggiante forza (F(1)) - linea d’influenza di una
caratteristica della sollecitazione (C(1))
F (1)δ ( 2 ) + C (1) ∆( 2 ) = F ( 2 )δ (1) + C ( 2 ) ∆(1)
F (1)δ ( 2) + C (1) ∆( 2 ) = 0
F ( 2 ) = ∆(1) = 0
C
(1)
= −δ
( 2)
1
⋅ ( 2)
∆
“La linea d’influenza di una caratteristica della sollecitazione
per forza unitaria viaggiante coincide col diagramma dello
spostamento, duale della forza viaggiante, provocato da una
distorsione ∆(2) unitaria e negativa duale della sollecitazione
ricercata”
BRUNO PALAZZO
LINEE D’INFLUENZA
CASO 2:
ente viaggiante forza - linea d’influenza di uno
spostamento
1
δ (1) = δ ( 2) ⋅
CASO 3:
F ( 2)
ente viaggiante distorsione - linea d’influenza di
una caratteristica
1
C (1) = C ( 2 ) ⋅
CASO 4:
∆( 2)
ente viaggiante distorsione - linea d’influenza di
uno spostamento
1
δ (1) = −C ( 2 ) ⋅
F ( 2)
“La linea d’influenza di un effetto in S per un ente viaggiante
(causa), coincide con il diagramma di stato dell’ente duale di
quello che viaggia, provocato dall’ente duale dell’effetto
cercato
M F = v∆ ϕ
Esempio:
y
BRUNO PALAZZO
LINEE D’INFLUENZA
Trave appoggiata-appoggiata
Linee d’influenza
reazioni vincolari
Linee d’influenza
taglio in S
TA = R A = 1 − ( x / l )
TS = RB
x ≤ xS
− TB = RB = x / l
TS = R A
x > xS
BRUNO PALAZZO
Linee d’influenza
momento in S
MS =
l−x
x S − ( x S − x)
l
LINEE DI INFLUENZA
Linee d’influenza del taglio e del
momento per forza verticale
viaggiante
BRUNO PALAZZO
MASSIME E MINIME SOLLECITAZIONI
Per carico uniformemente distribuito segmentabile
MASSIMO E
MINIMO TAGLIO
Tmin
-
Tmax =
BRUNO PALAZZO
qx'
2l
2
s
+
Tmax =
qxs2
=−
2l
ql
8
DIAGRAMMI DEI MASSIMI E MINIMI
Diagrammi dei massimi e
minimi del momento in una
trave continua
BRUNO PALAZZO
LA RIPARTIZIONE TRASVERSALE
DEI CARICHI
BRUNO PALAZZO
RIPARTIZIONE TRASVERSALE
COEFFICIENTE DI RIPARTIZIONE
Impalcato a graticcio
Si definisce coefficiente di
ripartizione ri,j la quota parte
del carico unitario che grava
sulla nervatura “j” quando P=1
si trova sulla nervatura “i”
trave
P=1
traverso
i
j
∑ ri , j = 1
Dalla definizione deriva:
BRUNO PALAZZO
Pj = ri , j P
per
l’equilibrio
alla
traslazione del traverso
se
P≠1,
per
la
sovrapposizione
degli
effetti
RIPARTIZIONE TRASVERSALE
Il calcolo dei coefficienti si semplifica notevolmente nel caso in
cui si ipotizzano traversi a cortina infinitamente rigidi e travi
con rigidezza torsionale primaria nulla. In tal caso, infatti, la
sua deformata
è caratterizzata da soli due parametri.
e
P=1
Coefficiente di ripartizione:
yp
G
Ki
ri , y
P
yi ⋅ y p
Ki
=
+
⋅ Ki
2
∑ K i ∑ K i yi
i
λ
δ
φ
i
Linea d’influenza del coefficiente
di ripartizione della trave di
bordo
Caso particolare di molle aventi rigidezza
uguale ed equidistanti
yi
ri
BRUNO PALAZZO
1
6e
rbordo (e) = (1 +
)
λ ⋅ (n + 1)
n
LA FATICA
BRUNO PALAZZO
SOLLECITAZIONI CICLICHE
Quando si sottopone un dettaglio costruttivo a numerosi
cicli di carico sinusoidali si arriva alla rottura fragile per
valori di tensione σ inferiori alla σr di rottura che
caratterizza il materiale
BRUNO PALAZZO
NUMERO DI CICLI - ROTTURA FRAGILE
La riduzione della tensione di rottura
per “fatica” è tanto più sensibile
quanto maggiore è il numero di cicli N
in cui varia la tensione, e quanto
maggiore è l’escursione della stessa
∆σ . Le curve che danno la σ di
rottura in funzione di N sono note
come curve di Wohler e sono
rappresentate in scala logaritmica:
N = a · ∆σr-m
Log N = log a – m log ∆σr
dove
∆σr = resistenza a fatica per N cicli;
m = pendenza delle curve;
log a = costante.
Le leghe di ferro presentano un livello
di tensione al di sotto del quale non si
verifica la rottura per fatica. Nel c.a.
occorre riferirsi alle indicazioni
dell’EC2 parte 2: Concrete Bridges
BRUNO PALAZZO
FATICA
Le curve di Wohler sono completamente definite valutando il delta di tensione
per carichi sinusoidali in corrispondenza di 2x10 6 cicli
FATICA ILLIMITATA
Se ∆σmax< ∆σD tutti i cicli di tensione sono
minori del limite di fatica.
Il valore ∆σD rappresenta il limite al di sotto del
quale la vita a fatica diventa infinita. Nell’EC3
tale limite corrisponde alla resistenza a fatica
per 5 · 106 cicli.
VERIFICA A DANNO CUMULATO
Negli altri casi si effettua la verifica a Danno cumulato
nello spirito della teoria di Palmgren – Miner
BRUNO PALAZZO
VERIFICHE A FATICA
VERIFICA CON VITA ILLIMITATA
•
•
•
•
Definizione dello spettro di carico con carichi equivalenti;
Determinazione dello spettro di tensione ∆σi
Determinazione della massima escursione di tensione ∆σmax;
Se ∆σmax < ∆σD la verifica è soddisfatta.
MODELLO DI CARICO 1
Il modello di carico 1 è analogo al modello di carico adottato per le verifiche di resistenza con
valori dei carichi ridotti al 70 % per i carichi concentrati Qik, ed al 30 % per i carichi distribuiti qik.
BRUNO PALAZZO
FATICA
VERIFICA DI DANNEGGIAMENTO
• Scelta del modello di carico
• Determinazione della variazione di tensione ∆σi
• Determinazione del numero di cicli di rottura Ni
per ciascun livello tensionale;
• Calcolo dell’indice di danneggiamento D per i 5
veicoli secondo la legge di Palmgren – Miner;
• Se D < 1 la verifica è soddisfatta.
∑ Di = ∑
i
MODELLO DI CARICO 4
Lo spettro di carico è definito da 5 veicoli tipo,
differenziati in base al numero di assi e al loro
interasse .
ni
≤1
Ni
- Ni = numero di cicli a rottura;
- ni = numero di cicli attuali dato da:
ni = nv · p · t
nv = 2 · 106, numero annuo di veicoli per corsia;
p = percentuale di autocarri, in base alla percorrenza;
t = 100 anni, vita di progetto dell’opera.
BRUNO PALAZZO
ASPETTI SISMICI
BRUNO PALAZZO
LA LETTURA DEGLI EFFETTI
DEI RECENTI TERREMOTI

San Fernando, 9 Febbraio 1971. Magnitudo 6.5

Loma Prieta, 17 Ottobre 1989. Magnitudo 7.09

Northridge,17 Gennaio 1994. Magnitudo 6.69

Kobe, 17 Gennaio 1995. Magnitudo 6.69
LA LETTURA DEI DANNI SUBITI DAI PONTI (soprattutto in
c.a.), LA CONSTATAZIONE CHE MOLTI DISASTRI POTEVANO
ESSERE EVITATI HA GENERATO UN PROCESSO DI REVISIONE
RADICALE DEI CRITERI DI PROGETTAZIONE E DEI CODICI
SISMICI SPECIFICI PER I PONTI:
JAPAN ROAD ASSOCIATION (1996-2002), CALTRANS (2000).
ATC 49a (2001), AASHTO (1999 ), EC-8/2 Draft Bridges (2003)
Norme tecniche per il progetto sismico dei ponti (ord n.3274
20/03/03)
Il D.M. 16.01.96 prescrive criteri generali ma non contiene
specifiche indicazioni per i ponti, per cui la norma sul progetto
sismico dei ponti costituisce in Italia un’importante novità.
BRUNO PALAZZO
INSUFFICIENZA LUNGHEZZE DI APPOGGIO
SAN FRANCISCO BAY BRIDGE
Loma Prieta Earthquake, 1989 ML=7
BRUNO PALAZZO
COLLASSO CAMPATE PER FENOMENI DI LIQUEFAZIONE
Showa Bridge.
Terremoto di Niigata, Giappone, 1964.
BRUNO PALAZZO
COLLASSO CAMPATA
Nishinomiya – Ko Bridge
Kobe. 17 Gennaio 1995. Magnitudo 6.69.
BRUNO PALAZZO
Nishinomiya Bridge
Kobe, Japan earthquake, Jan. 17, 1995
BRUNO PALAZZO
Magnitudo 6.69
INTERVENTI POVERI PER LA LIMITAZIONE DEGLI SPOSTAMENTI
ECCESSIVI MEDIANTE RESTRAINERS NEI PONTI ESISTENTI
PROGRAMMA DI RETROFIT DI PRIMO
LIVELLO
(Caltrans 1971 -1990)
a)
a)
b)
b)
BRUNO PALAZZO
CONCENTRAZIONE AZIONI ORIZZONTALI SULLE SPALLE
State Route 118, Balboa Boulevard Bridge.
Northridge, 17 Gennaio 1994. Magnitudo 6.69.
BRUNO PALAZZO
ANCORAGGIO POSTERIORE DELLE SPALLE
8.7 SPALLE:
TENER CONTO DELLA DEFORMABILITA’ DEL
TERRENO RETROSTANTE – Azione di progetto valutata con q=1
BRUNO PALAZZO
Gavin Canyon - bridge no. 53-1797
Northridge, California earth., Jan. 17 ’94, Magnitudo 6.69
BRUNO PALAZZO
Gavin Canyon - bridge no. 53-1797
Northridge, California earth., Jan. 17 ’94, Magnitudo 6.69
BRUNO PALAZZO
VULNERABILITA’ SISMICA DEI VIADOTTI
BASSO GRADO DI IPERSTATICITÀ
CONCENTRAZIONE DELLE COMPONENTI ORIZZONTALI
REAZIONI VINCOLARI
DELLE
ELEVATE DIMENSIONI LONGITUDINALI
FONDAZIONI NON COLLEGATE – EFFETTI DELLE DISLOCAZIONI
DOVUTE AL NON SINCRONISMO DEL MOTO DELLE FONDAZIONI
FREQUENTE IRREGOLARITA’
RIGIDEZZE DELLE PILE
DELLA
DISTRIBUZIONE
DELLE
DISLOCAZIONI INDOTTE DA DEFORMAZIONI PLASTICHE DEL
SUOLO
FREQUENTE COLLOCAZIONE IN TERRENI DIFFICILI
SUOLO SOFFICE - AMPLIFICAZIONI MOTO SISMICO
SENSITIVITA’ A FENOMENI DI LIQUEFAZIONE
INSTABILITA’DEI PENDII
SOTTOVALUTAZIONE DELLE SOLLECITAZIONI
BRUNO PALAZZO
INFLUENZA DELLA INTENSITA’ DELL’AZIONE
SISMICA SULLA VALUTAZIONE DELLE
SOLLECITAZIONI
BRUNO PALAZZO
RILEVANZA DELLA VALUTAZIONE DEGLI SPOSTAMENTI
NON
E’
SUFFICIENTE
LA
SOLA
VALUTAZIONE
DELLE
SOLLECITAZIONI MA E’ NECESSARIO STIMARE CORRETTAMENTE
GLI SPOSTAMENTI PRODOTTI DAL SISMA TENENDO CONTO DEL
COMPORTAMENTO NON LINEARE
L’APPROCCIO ELASTICO, ALLA BASE DEL METODO DELLE T.A.,
NON
CONSENTE
UNA
CORRETTA
VALUTAZIONE
DEGLI
SPOSTAMENTI. GLI SPOSTAMENTI VALUTATI IN REGIME
ELASTICO RISULTANO GENERALMENTE SOTTOSTIMATI
NELLA NORMATIVA ITALIANA DEL ‘96 PER I PONTI NON SONO
CONSIDERATE TRA LE AZIONI PARTICOLARI “DISLOCAZIONI”,
DELLE FONDAZIONI DOVUTE A VARIE CAUSE ORIGINATESI A
LIVELLO DEL SOTTOSUOLO COME IL NON SINCRONISMO DEL
MOTO AL PIEDE DI PILE DISTONTI FRA LORO
BRUNO PALAZZO
8.5.4 LUNGHEZZE DI SOVRAPPOSIZIONE (APPOGGIO)
lS = lm + d eg + d Ed
Nelle zone di appoggio:
d Ed = µd E = qd E
deg: spostamento rel. dovuto al terreno
lm: apparecchio di appoggio
VARIABILITÀ SPAZIALE DEL MOTO
DEL CARATTERE INTRINSECAMENTE PROPAGATORIO DEL MOTO
DELLE DISOMOGENEITÀ E DELLE DISCONTINUITÀ
EVENTUALMENTE PRESENTI
DELLA DIVERSA RISPOSTA LOCALE DEL TERRENO DOVUTA A
PARTICOLARI
CARATTERISTICHE MECCANICHE E
MORFOLOGICHE
SPOSTAMENTI RELATIVI
d ri ,long = xri v g / ca ≤ d + d
2
gr
2
gi
d ri ,tras = xri v g / 2ca ≤ d gr2 + d gi2
BRUNO PALAZZO
dove dgr e dgi sono rispettivamente i
massimi spostamenti al suolo dei punti
r ed i distanza xri e del rapporto tra la
massima velocità al suolo del generico
punto vg e della velocità apparente di
propagazione delle onde sismiche ca
OBIETTIVI DEL PROGETTO SISMICO DEI PONTI
le nuove norme dichiarano esplicitamente gli obiettivi
prestazionali che intendono raggiungere
DOMANDA SISMICA
PRESTAZIONE SISMICA
EVENTO SEVERO
PERIODO MEDIO DI RITORNO
COMMISURATO ALL’IMPORTANZA
DELL’OPERA, T>475 ANNI
DANNI
STRUTTURALI
CHE
NON
COMPROMETTONO LA TRANSITABILITÀ
CON CAPACITA’ RIDOTTA DI TRAFFICO
PER LE OPERAZIONI DI SOCCORSO POSTSISMA
EVENTO PROBABILE
PERIODO MEDIO DI RITORNO
COMMISURATO ALL’IMPORTANZA
DELL’OPERA T>150 ANNI
DANNI
STRUTTURALI
DI
ENTITÀ
TRASCURABILE SENZA RIDUZIONE DEL
TRAFFICO NÉ INTERVENTI URGENTI DI
RIPRISTINO
Gli obiettivi si intendono raggiunti se la struttura
progettata soddisfa le verifiche relative allo SLU (Stato
Limite Ultimo) per l’evento severo e allo SLD (Stato
Limite di Danno) per l’evento probabile
BRUNO PALAZZO
4. LIVELLI DI PROTEZIONE
Categoria
I
II
Descrizione
Fattore di
importanza
Ponti di importanza critica per il
mantenimento
delle
vie
di
comunicazione, particolarmente
dopo un evento sismico , e ponti
il
cui
collasso
potrebbe
provocare
un
numero
particolarmente
elevato
di
vittime
1,3
Ponti di importanza ordinaria
1,0
LA NORMA RICHIEDE UNA VALUTAZIONE TRASPORTISTICA E
SULLA RILEVANZA STRATEGICA NON SEMPRE DISPONIBILE
NELL’AMBITO DI UN SINGOLO PROGETTO
BRUNO PALAZZO
AZIONE SISMICA SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO
COMPONENTI ORIZZONTALI
T
⎧
(
)
(
1
(η ⋅ 2,5 − 1))
S
T
=
a
S
+
g
⎪ e
TB
⎪
⎪S (T ) = a S ⋅η ⋅ 2,5
g
⎨ e
⎪S e (T ) = a g S ⋅η ⋅ 2,5 ⋅ (TC T )
⎪
⎪S e (T ) = a g S ⋅η ⋅ 2,5 ⋅ (TDTC T 2 )
⎩
a/ag,max
3.5
Suolo classe A
Suolo classe B,C,E
3
Suolo classe D
2.5
ξ=5%
0 ≤ T < TB
TB ≤ T < TC
TC ≤ T < TD
TD ≤ T
2
D
1.5
1
y
A
x
Suolo
S
TB
TC
A
1,0
0,15
B,C,E
1,25
0,15
0,50
2,0
D
1,35
0,20
0,80
2,0
η = 10
(5 +ξ)
0,40
0.5
0
0
0.5
1
1.5
2
BRUNO PALAZZO
2.5
3
3.5
4
Zona sismica
Valori di ag
5
1
0,35g
T (sec)
2
0,25g
3
0,15g
4
0,05g
4.5
TD
2,0
5.1 CATEGORIE DI SUOLO DI FONDAZIONE
A
FORMAZIONI LITOIDI O TERRENI OMOGENEI (Vs30 > 800
m/sec)
B
DEPOSITI DI SABBIE O GHIAIE MOLTO ADDENSATE O ARGILLE
MOLTO CONSISTENTI (360 m/sec < Vs30 < 800 m/sec)
C
DEPOSITI DI SABBIE E GHIAIE MEDIAMENTE ADDENSATE O DI
ARGILLE DI MEDIA RIGIDEZZA (180 m/sec < Vs30 < 360
m/sec)
D
DEPOSITI DI TERRENI GRANULARI DA SCIOLTI A POCO
ADDENSATI OPPURE COESIVI DA POCO A MEDIAMENTE
CONSISTENTI (Vs30 < 180 m/sec)
E
PROFILI DI TERRENO COSTITUITI DA STRATI SUPERFICIALI
ALLUVIONALI GIACENTI SU UN SUBSTRATO DI MATERIALI PIÙ
RIGIDO (Vs30 simili alle classi “C” e “D”)
S1
DEPOSITI COSTITUITI, O CHE INCLUDONO, UNO
STRATO
SPESSO ALMENO 10 M DI ARGILLE/LIMI DI BASSA
CONSISTENZA, CON
ELEVATO INDICE DI PLASTICITÀ ( PI >
40 ) E CONTENUTO D’ACQUA (Vs30 < 100 m/sec)
S2 DEPOSITI DI TERRENI SOGGETTI A LIQUEFAZIONE,
DI
ARGILLE SENSITIVE, O QUALSIASI ALTRA CATEGORIA DI TERRENO
NON CLASSIFICABILE NEI TIPI PRECEDENTI
BRUNO PALAZZO
BRUNO PALAZZO
SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO
COMPONENTE VERTICALE
a/ag,max
3
Suolo classe
A,B,C,D,E
2.5
⎧S e (T ) = 0,9a g S (1 + (T TB )(η ⋅ 3 − 1)) 0 ≤ T < TB
⎪
TB ≤ T < TC
⎪S e (T ) = 0,9a g S ⋅η ⋅ 3
⎨
TC ≤ T < TD
⎪S e (T ) = 0,9 g S ⋅η ⋅ 3 ⋅ (TC T )
⎪S (T ) = 0,9a S ⋅η ⋅ 3 ⋅ (T T T 2 )
TD ≤ T
g
D C
⎩ e
2
1.5
ξ=5%
1
η = 10 (5 +ξ)
0.5
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Suolo
S
TB
TC
TD
A,B,C,D,E
1,0
0,05
0,15
1,0
T (sec)
L’AZIONE SISMICA VERTICALE PUO’ ESSERE TRASCURATA PER TIPOLOGIE E
LUCI ORDINARIE
DEVE ESSERE PRESA IN CONTO PER LUCI >60m E QUANDO I SUOI EFFETTI
SONO SIGNIFICATIVI
BRUNO PALAZZO
Eguaglianza degli spostamenti
Eguaglianza dell’energia
F
F
Fe
Fe
R
R
dex
µ=
dp
dex
BRUNO PALAZZO
dp = de
q=
Fe
=µ
R
D
dex
q=
de
dp D
Fe
= 2µ - 1
R
COMBINAZIONE DELL’AZIONE SISMICA
CON LE ALTRE AZIONI - SLU
γ I E + GK + PK
γI
Fattore d’importanza
E
Azione sismica per lo stato limite in esame
GK
PK
Valore caratteristico carichi permanenti
Valore caratteristico della precompressione, a cadute di carico avvenute
Per la verifica della compatibilità degli spostamenti dell’opera con le
dimensioni dei giunti e delle sedi di appoggio si dovrà considerare anche
l’effetto delle variazioni termiche
Combinazione Azioni nelle Tre direzioni
EFFETTI VALUTATI SEPARATAMENTE
E = E x2 + E y2 + E z2
BRUNO PALAZZO
AZIONI
AEx "+"0,30 AEy "+"0,30 AEz
(PERMUTAZIONE INDICI)
INADEGUATA DUTTILITA’ SEZIONALE
8.4.2 Armature per la duttilità
Cerniere plastiche alla base delle pile
Northridge, 17 Gennaio 1994. Magnitudo 6.69
8.4.2BRUNO
Armature
di confinamento
PALAZZO
INADEGUATO CONFINAMENTO
Interstatale 10, Fairfax Avenue –
Washington Boulevard, colonna della
curva n°3.
L’ARMATURA TRASVERSALE CONTRASTA
L’INSTABILITA’ DELLE BARRE COMPRESSE
E INTODUCE UNO STATO TRIASSIALE BENEFICO
NEL CALCESTRUZZO
Route 118, Bull Creek Canyon Channel Bridge.
Northridge, 17 Gennaio 1994. Magnitudo 6.69
BRUNO PALAZZO
MECCANISMI DUTTILI E FRAGILI
Per garantire un meccanismo plastico flessionale duttile è essenziale che i
modi di deformazione fragili (rottura per taglio) siano inibiti
Formazione cerniere plastiche
Rottura per taglio
CHI-CHI Eq. Taiwan 1999
BRUNO PALAZZO
ROTTURA FRAGILE PER TAGLIO
Interstate-10/La CienegaVenice Blvd.
Northridge, California
Earthquake, Jan. 17, 1994
M=6.69
BRUNO PALAZZO
Hanshin Expressway
Kobe, Japan earthquake, Jan. 17, 1995 Magnitudo 6.69
BRUNO PALAZZO
DETTAGLI COSTRUTTIVI: PREMATURA ERRATA
INTERRUZIONE DELL’ARMATURA LONGITUDINALE
Kobe. 17 Gennaio 1995. Magnitudo 6.69. Route 3 Hanshin Expressway
BRUNO PALAZZO
Hanshin Expressway
Kobe, Japan earthquake, Jan. 17, 1995 Magnitudo 6.69
ANALISI DEL DANNO
12,30m
3,50m
Momento
Resistente
Deficienza di resistenza
φ3.30m
Sollecitazione
di calcolo
BRUNO PALAZZO
Sollecitazione
massime
Cypress Viaduct, Interstate 880
Loma Prieta, California earthquake, Oct. 17, 1989 Mag. 7.04
BRUNO PALAZZO
DETTAGLI COSTRUTTIVI :
ROTTURA A TAGLIO DEL
NODO
azione sismica
azione sismica
accelerazione al suolo
Cypress Viaduct, Interstatale 880.
Loma Prieta, 17 Ottobre 1989. Magnitudo 7.04.
BRUNO PALAZZO
Cypress Viaduct, Interstate 880
Loma Prieta, California earthquake, Oct. 17, 1989 Mag. 7.04
BRUNO PALAZZO
INSUFFICIENTE LUNGHEZZA DI ANCORAGGIO SFILAMENTO
DELL’ARMATURA DEL FUSTO DALLA FODAZIONE
Golden State Freeway Interchange
S. Fernando Eq. 1871
L’ANALISI DEL DANNEGGIAMENTO
SISMICO
HA
EVIDENZIATO
LA
ASSOLUTA
RILEVANZA
DEI
DETTAGLI COSTRUTTIVI
GRAN PARTE DELLA NORMA E’ DEDICATA AI DETTAGLI
COSTRUTTIVI ( PUNTO 8)
BRUNO PALAZZO
CRITERI DI PROGETTO NORME SISMICHE
FORMAZIONE DI UN MECCANISMO DISSIPATIVO
STABILE FLESSIONALE NEL QUALE LA DISSIPAZIONE
SIA
LIMITATA
ALLE
PILE
FAVORENDO
LA
PLASTICIZZAZIONE DEL MAGGIOR NUMERO DI ESSE ED
ESCLUDENDO MECCANISMI DI ROTTURA PER TAGLIO
E’ RICHIESTO CHE L'IMPALCATO, GLI APPARECCHI DI
APPOGGIO, LE STRUTTURE DI FONDAZIONE E LE
SPALLE RESTINO IN CAMPO ELASTICO ADOTTANDO IL
CRITERIO DI "GERARCHIA DELLE RESISTENZE”
ESCLUSIONE DEI MECCANISMI DI ROTTURA PER
TAGLIO ADOTTANDO IL CRITERIO DI "GERARCHIA
DELLE RESISTENZE”
LA CINEMATICA TRA LE PARTI DEVE ESSERE TALE DA
LIMITARE GLI SPOSTAMENTI RELATIVI. IN OGNI CASO
SI DEVONO ESCLUDERE MARTELLAMENTI E/O PERDITE
DI APPOGGIO
BRUNO PALAZZO
NORME TECNICHE PER IL PROGETTO
SISMICO DEI PONTI - ORD. 3274
ZONE DISSIPATIVE
Elementi, parti o componenti strutturali che esibiscono
meccanismi di collasso fragile – devono essere progettati
per rimanere in campo elastico
ZONE NON DISSIPATIVE
Elementi, parti o componenti strutturali che possono
esibire cicli isteretici ampi e stabili – progetto adeguato
dei dettagli costruttivi
BRUNO PALAZZO
MECCANISMI DISSIPATIVI
1.
Creazione di meccanismi dissipativi stabili nelle pile
2.
Creazione di meccanismi dissipativi flessionali
3.
Esclusione di meccanismi dissipativi a taglio
4.
Esclusione di meccanismi dissipativi negli impalcati,
negli appoggi, nelle spalle e nelle fondazioni
5.
Esclusione di meccanismi di martellamento
BRUNO PALAZZO
CAPACITY DESIGN
1.
Selezione delle zone dissipative
2.
Le zone dissipative vanno progettate in considerazione
delle caratteristiche di sollecitazione valutate per le
azioni di progetto
3.
Le zone non dissipative vanno progettate in
considerazine delle massime caratteristiche di
sollecitazione che le zone dissipative sono in grado di
trasmettere
BRUNO PALAZZO
CRITERIO DI GERARCHIA DELLE RESISTENZE
La nuova normativa prevede l’adozione dei concetti del “capacity
design” o “gerarchia delle resistenze” (GR) introdotti dai
Neozelandesi Park, Paulay, Priestley, Chapman etc.
Gli elementi strutturali che devono mantenersi in regime
lineare (appoggi, fondazioni, spalle) ed i meccanismi da
inibire, vanno dimensionati per una resistenza superiore a
quella corrispondente al meccanismo previsto / prescelto
considerando un fattore di sovraresistenza:
γ 0 M Rd ,i
γ0
M Rd ,i
Fattore di sovraresistenza:
γ 0 = 0,7 + 0,2q ≥ 1 !
Momento resistente effettivo della cerniera
plastica i-esima
La formazione di un meccanismo plastico impedisce
l’incremento di sollecitazione agendo come una sorta di soglia
di isolamento dalla violenza dell’eccitazione sismica
BRUNO PALAZZO
CONCETTO DI OVERSTRENGTH
R* :
RESISTENZA DEI
MECCANISMI DA
INIBIRE
R > γ 0 ⋅ Rd
*
Rd
γ0Rd
Distribuzione probabilistica delle resistenze
BRUNO PALAZZO
ESEMPIO DI APPLICAZIONE DELLA GERARCHIA
DELLE RESISTENZE
RESISTENZA TAGLIANTE DEL FUSTO
VRd > 266.6
da “Seismic Design and Retrofit of Bridges” Priestley – Seible - Calvi
BRUNO PALAZZO
IL COMPORTAMENTO DUTTILE
FATTORE DI STRUTTURA
x
T
F
x
Fe
Ee
Fy
µ=xp/xy
Ee+Ep
xy
xe
BRUNO PALAZZO
xp
x
Duttilità
Fe
= q Fattore di struttura
Fy
SPETTRO DI PROGETTO SLU
3
a/ag,max
Suolo classe A
ξ=5%
2.5
Fattore di struttura q”
Spettro elastico
Spettro di progetto
Ponti con pile a
comportamento flessionale
(H/L ≥ 3,5) q = 3,5
2
Ponti con pile tozze (H/L ≤ 1)
q = 1,0
1.5
Fattore di struttura
1
Valore di q per il calcolo
delle spalle q = 1,0
q
0.5
T (sec)
0
0
1
2
3
4
5
Per 0,3<ηk = NEd /Acfck <
0,6:
N.B. LO SPETTRO DI SPOSTAMENTO TENDE AL MAX SPOSTAMENTO AL
SUOLO PER SISTEMI DI PERIODO ELEVATO
BRUNO PALAZZO
COEFFICIENTI DI STRUTTURA – PONTI REGOLARI
- ponti con pile a comportamento flessionale (H/L 3,5)
q = 3,5
- ponti con pile tozze (H/L 1)
q = 1,0
- valore di q per il calcolo delle spalle
q = 1,0
Valori di q>1 per sforzo normale µk = NEd /Acfck < 0,3
BRUNO PALAZZO
COEFFICIENTI DI STRUTTURA – PONTI REGOLARI
Valori di q per sforzo normale 0,3 < ηk < 0,6
⎡ µk ⎤
q(µ k ) = q − ⎢
− 1⎥ (q − 1)
⎣ 0,3 ⎦
H/L
BRUNO PALAZZO
DEFINIZIONE PONTI REGOLARI
Un ponte è regolare se i rapporti ri valutati per ogni pila:
ri =
M Ed ,i
MEd,i
Ed,i momento di calcolo alla base
M Rd ,i
MRd,i
Rd,i momento resistente
Se
BRUNO PALAZZO
ri ,max
rj ,min
<2
Regolare
RIDUZIONE DEI COEFFICIENTI DI STRUTTURA PER PONTI
IRREGOLARI
Nel caso di ponti irregolari il coefficiente di struttura si riduce:
2
qr = q ~
r
con
ri ,max
~
r=
ri ,min
Per ponti a tipologia diversa da quella a pile e travi, oppure per
ponti a geometria irregolare si adotterà un fattore globale di
riduzione q pari a 1. Valori maggiori di 1, e comunque non
superiori a 3.5, potranno essere adottati solo se le richieste di
duttilità vengono verificate mediante analisi dinamica non lineare.
BRUNO PALAZZO
Confinamento delle sezioni
Metodologie di confinamento
BRUNO PALAZZO
CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
•
CON L’ORDINANZA N.3274 DEL PCM SONO STATE EMANATE PER LA PRIMA VOLTA IN
ITALIA NUOVE NORME PER IL PROGETTO SISMICO DEI PONTI
•
IL MINISTERO DELLE INFRASTRUTTURE E DEI TRASPORTI HA APPROVATO
RECENTEMENTE IN SEDE TECNICA (C.S.LL.PP) LE NORME TECNICHE SULLE
COSTRUZIONI (Testo Unico)
•
LE FILOSOFIE DI PROGETTO, LE AZIONI, I PRINCIPI RISULTANO SOSTANZIALMENTE
DIVERSI RISPETTO ALLE PRECEDENTI NORME RICHIEDENDO IL SODDISFACIMENTO DI
PIU’ ARTICOLATI OBIETTIVI PRESTAZIONALI NELL’AMBITO DELLA FILOSOFIA DELLA
SICUREZZA AGLI STATI LIMITE INTRODUCENDO NUOVE AZIONI (SCALZAMENTO,
INTERAZIONE VENTO STRUTTURA, URTI, INCENDIO, ESPLOSIONI ETC)
•
IN PARTICOLARE SONO STATI INTRODOTTI CRITERI E METODOLOGIE DI PROGETTO PER
CONTROLLARE IL COMPORTAMENTO POST ELASTICO ED IL DANNO, IN RELAZIONE ALLA
DURATA DELLA VITA UTILE DELLA COSTRUZIONE CONSIDERANDO ESPLICITAMENTE LO
STATO LIMITE DI FATICA E LE FASI TRANSITORIE
•
L’AZIONE SISMICA NON E’ PIU’ CONVENZIONALE MA REALISTICA E VA SCALATA IN
RELAZIONE ALLA DUTTILITA’ DISPONIBILE ESCLUDENDO MECCANISMI FRAGILI COL
CRITERIO DELLA GERARCHIA DELLE RESISTENZE
•
GRANDE RILIEVO VIENE DATO ALLA RISPOSTA DI SITO ED ALLA VALUTAZIONE DEGLI
SPOSTAMENTI RELATIVI DELLE FONDAZIONI
•
PER LA PRIMA VOLTA SI FORNISCONO PRESCRIZIONI SUL PROGETTO DI PONTI DOTATI
DI DISPOSITIVI DI ISOLAMENTO E DISSIPAZIONE
•
VIENE DATA FACOLTA’ DI UTILIZZARE NORME EUROPEE ED INTERNAZIONALI AVANZATE
PURCHE’ IN LINEA CON I PRINCIPI DELLA NORMA
BRUNO PALAZZO