ASPETTI GENERALI E NORMATIVI PER IL PROGETTO E L ... · - ponti stradali di 1a categoria - ponti...

BRUNO PALAZZO Università degli Studi di Salerno - Dipartimento Ingegneria Civile

ASPETTI GENERALI E NORMATIVI PER ASPETTI GENERALI E NORMATIVI PER IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI PONTIIL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI PONTI

LE NUOVE NORMATIVE TECNICHE PER I PONTI IN ZONA SISMICA

PROF. ING. BRUNO PALAZZO

DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE

UNIVERSITA’ DI SALERNO


CONTENUTI

• ASPETTI TIPOLOGICI, AZIONI

• CONCETTO DI LINEA DI INFLUENZA

• RIPARTIZIONE TRASVERSALE DEI CARICHI

• IL PROBLEMA DELLA FATICA

• ASPETTI SISMICI


ASPETTI TIPOLOGICI AZIONI


CLASSIFICAZIONE DEI PONTICLASSIFICAZIONE DEI PONTI

IN BASE ALLA VIA SERVITA

- ponti stradali di 1a categoria- ponti stradali di 2a categoria- passerelle pedonali 3a categoria- ponti ferroviari- ponti canale

IN BASE ALLO SCHEMA STATICO

- ponti a travata- ponti ad arco- ponti a telaio- ponti collaboranti arco-trave- ponti strallati- ponti sospesi

N.B. N.B. Nel Nuovo Testo Unico tutte le costruzioni sono suddivise in dueNel Nuovo Testo Unico tutte le costruzioni sono suddivise in due classi classi d’importanza:d’importanza:Classe 1: Vita utile 50 anni, periodo di ritorno per fenomeni naClasse 1: Vita utile 50 anni, periodo di ritorno per fenomeni naturali turali TrTr = 500 anni;= 500 anni;Classe 2: Vita utile 100 anni, periodo di ritorno per fenomeni Classe 2: Vita utile 100 anni, periodo di ritorno per fenomeni naturali naturali TrTr = 1000 anni.= 1000 anni.Tutte le opere devono soddisfare la sicurezza con il metodo deglTutte le opere devono soddisfare la sicurezza con il metodo degli Stati Limite SLU i Stati Limite SLU ––SLE e nel caso di azioni accidentali (urti, incendi, SLE e nel caso di azioni accidentali (urti, incendi, etcetc).).Per opere di classe 1, in presenza di materiali con modesto compPer opere di classe 1, in presenza di materiali con modesto comportamento plastico è ortamento plastico è possibile ancora applicare il possibile ancora applicare il Metodo delle Tensioni AmmissibiliMetodo delle Tensioni Ammissibili..


TRAVATE SEMLICEMENTE APPOGGIATE


TRAVATE CONTINUE


PONTE A TRAVATA CONTINUA

Aramon Bridge

Ponte stradaleUtilizzo

1992Anno completamento

210 mLUCE

ponte a travata in cls Precompresso a 6 campate

Tipologia


TRAVATE RETICOLARI


PONTE A TELAIO


SISTEMI ARCO TRAVE


ARCO A SPINTA ELIMINATA

BRUNO PALAZZO Università degli Studi di Salerno - Dipartimento Ingegneria CivileBarqueta Bridge


ARCO NIELSEN


PONTE STRALLATO A TRAVATA FLESSORIGIDA CON ANCORAGGI A TERRA


PONTE STRALLATO AUTOANCORATO A COMPORTAMENTO RETICOLARE


Seville, SpainOver the River Guadalquivir


PONTE SOSPESO

1991mCampata centrale

3911mLunghezza totale

Akashi Kaikyo Bridge, Giappone

Il più lungo al mondo

70m - +1000m

Lunghezza tipica delle campate

Ohnaruto BridgeHakata, Fukuoka, Japan


STOREBAELT BRIDGE

PONTI SOSPESI


OPERE CORRENTI


ELEMENTI STRUTTURALI DEL PONTEELEMENTI STRUTTURALI DEL PONTE

SEZIONE TRASVERSALE

PULVINO

PILA

TRAVE

SOLETTA

SPALLA

TRAVERSO

APPOGGIO

SEZIONE LONGITUDINALE

ELEMENTI STRUTTURALI:

- Soletta- Travi- Traversi - Appoggi- Pila - Pulvino- Spalle


DISPOSIZIONE APPOGGI IN TRAVATE SEMLICEMENTE APPOGGIATE


DISPOSIZIONE APPOGGI IN TRAVATE SEMLICEMENTE APPOGGIATE IN OBLIQUO


APPARECCHI DI APPOGGIO IN ELASTOMERO


APPARECCHI DI APPOGGIO ACCIAIO TEFLON E GOMMA INCAPSULATA

Cerniera sferica fissa

Cerniera sferica

unidirezionale


• 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.

GEOMETRIA DELLA SEDE STRADALEGEOMETRIA DELLA SEDE STRADALE


AZIONI SUI PONTI STRADALI

- Carichi mobili q1- Incremento dinamico dei carichi mobili q2- Azione di frenamento o di accelerazione q3- Azione centrifuga q4

• carichi permanenti:

• distorsioni

• azioni variabili da traffico

• azioni del vento

• azione sismiche

• azioni accidentali- 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)

- 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 e presollecitazioni di progetto: ε1.- Ritiro (ε2), variazioni termiche (ε3), e viscosità (ε4);- Cedimenti vincolari: ε5


AZIONI VARIABILI DA TRAFFICO (NUOVO TESTO UNICO)

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.

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:

2.500.00Altre corsie

2.50100Corsia n° 3

2.50200Corsia n° 2

9.00300Corsia n° 1

Carico distr. q1k[KN/m²]

Carico asse Q1k[KN]

Posizione

INCREMENTO DINAMICOL’entità dei carichi mobili deve essere maggiorata per tener conto degli effetti dinamici.

q2 = (φ -1) q1

φ = 1÷1.4


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.

AZIONI VARIABILI DA TRAFFICO

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:

3265.0

.6133.211 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

Lq a

3430.0

.6148.80 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

Lq b

RUOTA DI SVIO


AZIONI VARIABILI DA TRAFFICO (D.M. 04-05-1990)

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.

CARICHI MOBILI q1

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.


AZIONI VARIABILI DA TRAFFICO (NUOVO TESTO UNICO)

AZIONE DI FRENAMENTO O DI ACCELERAZIONE q3

AZIONE CENTRIFUGA q4

0.00R > 1500

300/R60 < R < 1500

5.00R < 60

Intensità q4 [KN/m]R [m]

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.

Nei ponti con asse curvo di raggio R (in metri) l’azione centrifuga corrispondente ad ogni colonna di carico si assume convenzionalmente pari a:


AZIONE DEL VENTO q5

AZIONE SISMICA q6

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.

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.


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.


VALUTAZIONE DELLE PORTATE DI PIENA IN CORRISPONDENZA DEGLI ATTRAVERSAMENTI FLUVIALI PER EVENTI DI PERIODO DI

RITORNO CORRELATO ALLA VITA UTILE DELL’OPERARISPETTO DEL FRANCO MINIMO


COMBINAZIONI DI CARICO

QP = combinazione quasi permanente; FR = combinazione frequenteIl 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;

g1 g2 g3 ε1 ε2 ε3 ε4 q1 q2 q3 q4 q5 q6 q7 q8 q9

T I 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

T V 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

U I 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 -

Stat

o lim

ite

di e

serc

izio

Stat

o lim

ite U

ltim

oV

erifi

che

Ten

sion

ali

1a) perm.+ distors. + neve + resistenze passive dei vincoli + altre azioni2a) perm. + distors. + caric. mobili + amplif. din. + vento + resist. pass. dei vinc. + veic. in svio + altre azioni3a) perm. + distors. + caric. mobili + amplif. din. + frenam. + vento + resist. pass. dei vinc. + veic. in svio + altre azioni4a) perm. + distors. + caric. mobili + amplif. din. + centrif. + vento + resist. pass. dei vinc. + veic. in svio + altre azioni


VERIFICHE GLOBALI

VERIFICHE ALLO SLU

VERIFICHE ALLO SLE

Verifiche allo Stato Limite di FessurazionePer 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 DeformazioneL’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.

Si deve verificare che Ed < Rd, dove Ed è il valore di progetto degli effetti delle azioni e Rd la corrispondente resistenza di progetto.

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 LOCALI

CALCOLO DELLE STRUTTURE SECONDARIEPer 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.

DIFFUSIONE DEI CARICHI LOCALII 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.


CRITERI DI VERIFICA ALLO STATO LIMITE DI 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

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.


METODO SEMIPROBABILISTICO STATO METODO SEMIPROBABILISTICO STATO LIMITE ULTIMOLIMITE ULTIMO

dd RS ≤


IL CONCETTO DI LINEA DI INFLUENZA


LA PROBLEMATICALA PROBLEMATICA

LINEE LINEE D’INFLUENZAD’INFLUENZA

Le strutture da ponte sono generalmente Le strutture da ponte sono generalmente sollecitate da carichi accidentali “mobili” i quali sollecitate da carichi accidentali “mobili” i quali definiscono un numero illimitato di combinazioni definiscono un numero illimitato di combinazioni di carico.di carico.

Per le verifiche è necessario individuare le Per le verifiche è necessario individuare le condizioni in cui risulta essere massima/minima condizioni in cui risulta essere massima/minima una caratteristica di sollecitazione o di una caratteristica di sollecitazione o di deformazione nelle sezioni da verificaredeformazione nelle sezioni da verificare

Lo strumento che permette tale individuazione Lo strumento che permette tale individuazione prende il nome di prende il nome di “linea d’influenza”“linea d’influenza”


DEFINIZIONE LINEE DEFINIZIONE LINEE D’INFLUENZAD’INFLUENZA

PP azione viaggiante di posizione azione viaggiante di posizione

SS sezione di posizionesezione di posizione

GG effetto in effetto in SS

x

Sx

Il valore di Il valore di GG sarà in generale funzione di 3 variabili:sarà in generale funzione di 3 variabili:

-- l’intensità dell’azione applicata; essendoci l’intensità dell’azione applicata; essendoci proporzionalità diretta tra P e G, si assume P=1.proporzionalità diretta tra P e G, si assume P=1.

-- la posizione dell’azione applicatala posizione dell’azione applicata

-- la posizione della sezione considerata la posizione della sezione considerata

),,( PxxGG S=

Diagramma che con le sue ordinate lette in corrispondenza della generica posizione della causa soll. fornisce il valore dell’effetto ricercato nella sezione


Diagramma di statoDiagramma di stato

DIAGRAMMI DI STATO E DIAGRAMMI DI STATO E D’INFLUENZAD’INFLUENZA

Linea d’influenzaLinea d’influenza

M=PxM=Px

xs variabileSi ottengono i noti diagrammi Si ottengono i noti diagrammi di stato delle sollecitazioni, e la di stato delle sollecitazioni, e la linea elastica in termini di linea elastica in termini di deformazioni.deformazioni.

x variabilex variabile

diagramma che con la sua ordinata diagramma che con la sua ordinata ηη(x) letta in corrispondenza della (x) letta in corrispondenza della forza indicaforza indica l’effetto nella sezione l’effetto nella sezione fissata al variare della posizione del fissata al variare della posizione del carico.carico.


IMPIEGO DELLE LINEE IMPIEGO DELLE LINEE D’INFLUENZAD’INFLUENZA

Carico concentratoCarico concentrato

L’effetto massimo si ottiene posizionando il L’effetto massimo si ottiene posizionando il carico nella posizione in cui la linea carico nella posizione in cui la linea d’influenza ha valore massimo.d’influenza ha valore massimo.

η⋅= PG

Treno di carichi concentratiTreno di carichi concentrati

∑ ⋅=i

iiPG η

L’effetto massimo si ottiene per tentativi L’effetto massimo si ottiene per tentativi successivi.successivi.

Condizioni di carico che rendono massimo Condizioni di carico che rendono massimo e minimo l’effetto nella sezione Se minimo l’effetto nella sezione S

Carico segmentabileCarico segmentabile


METODI DI ANALISIMETODI DI ANALISI

Consiste nel costruire le linee d’influenza per punti, calcolandConsiste nel costruire le linee d’influenza per punti, calcolando la o la

grandezza grandezza GG per diverse posizione del carico. per diverse posizione del carico.

Metodo direttoMetodo diretto

Tale metodo utilizza i risultati del Tale metodo utilizza i risultati del Teorema di Betti generalizzatoTeorema di Betti generalizzato

permettendo di ottenere le linee di influenza come particolari permettendo di ottenere le linee di influenza come particolari

diagrammi di stato equivalenti di sistemi ausiliari di carico.diagrammi di stato equivalenti di sistemi ausiliari di carico.

Metodo di scambio (o indiretto)Metodo di scambio (o indiretto)



TEOREMA DI BETTI GENERALIZZATOTEOREMA DI BETTI GENERALIZZATO

)1()1( , iiF ∆)2()2( , jjF ∆

Enti sollecitantiEnti sollecitanti(forze e distorsioni)(forze e distorsioni)

)1()1( , ii Cδ)2()2( , jj Cδ

EffettiEffetti(spostamenti e (spostamenti e caratteristiche)caratteristiche)

)1(iF

)2(j∆

iS jS(1)(1)

(2)(2)

iS jS

)2(jF

)1()2()1()2()2()1()2()1(i

iij

jjj

jji

ii CFCF ∆+=∆+ ∑∑∑∑ δδ

Dati due sistemi risultano eguali i lavori mutui che gli enti foDati due sistemi risultano eguali i lavori mutui che gli enti forza rza dell’uno compiono per gli enti spostamento dell’altrodell’uno compiono per gli enti spostamento dell’altro



APPLICAZIONE DEL TEOREMA DI BETTIAPPLICAZIONE DEL TEOREMA DI BETTI

-- sistema (1): sistema effettivo soggetto all’ente sollecitante vsistema (1): sistema effettivo soggetto all’ente sollecitante viaggiante, iaggiante, -- sistema (2): sistema ausiliario nel quale determinare il diagrasistema (2): sistema ausiliario nel quale determinare il diagramma mma equivalente alla linea d’influenza voluta.equivalente alla linea d’influenza voluta.

Enti:Enti:

-- ente viaggiante (causa);ente viaggiante (causa);

-- effetto ricercato;effetto ricercato;

-- enti duali nel sistema ausiliario nel quale determinare enti duali nel sistema ausiliario nel quale determinare ololdiagramma equivalente.diagramma equivalente.

)1()2()1()2()2()1()2()1( ∆+=∆+ CFCF δδ



CASO 1CASO 1: ente viaggiante forza (F: ente viaggiante forza (F(1)(1)) ) -- linea d’influenza di una linea d’influenza di una caratteristica della sollecitazione caratteristica della sollecitazione (C(C(1)(1)))

)2()2()1( 1

∆⋅−= δC

““La linea d’influenza di una caratteristica della sollecitazione La linea d’influenza di una caratteristica della sollecitazione

per forza unitaria viaggiante coincide col diagramma dello per forza unitaria viaggiante coincide col diagramma dello

spostamento, duale della forza viaggiante, provocato da una spostamento, duale della forza viaggiante, provocato da una

distorsione ∆distorsione ∆(2)(2) unitaria e negativa duale della sollecitazione unitaria e negativa duale della sollecitazione

ricercata” ricercata”

0)1()2( =∆=F

)1()2()1()2()2()1()2()1( ∆+=∆+ CFCF δδ

0)2()1()2()1( =∆+ CF δ



CASO 2CASO 2: : ente viaggiante forza ente viaggiante forza -- linea d’influenza di uno linea d’influenza di uno spostamentospostamento

)2()2()1( 1

F⋅= δδ

CASO 3CASO 3: : ente viaggiante distorsione ente viaggiante distorsione -- linea d’influenza di linea d’influenza di una caratteristicauna caratteristica

)2()2()1( 1

∆⋅= CC

CASO 4CASO 4: : ente viaggiante distorsione ente viaggiante distorsione -- linea d’influenza di linea d’influenza di uno spostamentouno spostamento

)2()2()1( 1

FC ⋅−=δ

““La linea d’influenza di un effetto in S per un ente viaggiante La linea d’influenza di un effetto in S per un ente viaggiante (causa), coincide con il diagramma di stato dell’ente duale di (causa), coincide con il diagramma di stato dell’ente duale di quello che viaggia, provocato dall’ente duale dell’effetto quello che viaggia, provocato dall’ente duale dell’effetto cercatocercato

ϕ∆= vMyFEsempio:Esempio:



Linee d’influenza Linee d’influenza reazioni vincolarireazioni vincolari

Trave appoggiataTrave appoggiata--appoggiataappoggiata

Linee d’influenza Linee d’influenza taglio in Staglio in S

Linee d’influenza Linee d’influenza momento in Smomento in S

)( xxxl

xlM SSS −−−

=lxRT

lxRT

BB

AA

/)/(1

==−−==

SAS

SBS

xxRTxxRT

>=≤=


LINEE DI INFLUENZALINEE DI INFLUENZA

Linee d’influenza del taglio e del Linee d’influenza del taglio e del momento per forza verticale momento per forza verticale

viaggianteviaggiante


Per carico uniformemente distribuito segmentabile

2

2

min lqxT s−=

2

'2max l

qxT s=

8maxqlT =

+

-

MASSIME E MINIME SOLLECITAZIONIMASSIME E MINIME SOLLECITAZIONI

MASSIMO E MINIMO TAGLIO


DIAGRAMMI DEI MASSIMI E MINIMIDIAGRAMMI DEI MASSIMI E MINIMI

Diagrammi dei massimi e Diagrammi dei massimi e minimi del momento in una minimi del momento in una

trave continuatrave continua


LA RIPARTIZIONE TRASVERSALE DEI CARICHI


RIPARTIZIONE TRASVERSALERIPARTIZIONE TRASVERSALE

COEFFICIENTE DI RIPARTIZIONECOEFFICIENTE DI RIPARTIZIONE

Impalcato a graticcioImpalcato a graticcioSi definisce coefficiente di Si definisce coefficiente di ripartizione ripartizione rrii,j,j la quota parte la quota parte del carico unitario che grava del carico unitario che grava sulla nervatura sulla nervatura “j”“j” quando quando P=1P=1si trova sulla nervatura si trova sulla nervatura “i”“i”

Dalla definizione deriva: Dalla definizione deriva:

∑ = 1, jir

PrP jij ,=

per l’equilibrio alla per l’equilibrio alla traslazione del traversotraslazione del traverso

se P≠1, per la se P≠1, per la sovrapposizione degli sovrapposizione degli effettieffetti

i j

P=1

trave

traverso


RIPARTIZIONE TRASVERSALERIPARTIZIONE TRASVERSALE

Il calcolo dei coefficienti si semplifica notevolmente nel caso Il calcolo dei coefficienti si semplifica notevolmente nel caso in in cui si ipotizzano traversi a cortina infinitamente rigidi e travcui si ipotizzano traversi a cortina infinitamente rigidi e travi i con rigidezza torsionale primaria nulla. In tal caso, infatti, lcon rigidezza torsionale primaria nulla. In tal caso, infatti, la a sua deformata è caratterizzata da soli due parametri.sua deformata è caratterizzata da soli due parametri.

G

δφ

yi

P=1 yp

ri

Ki

e

Coefficiente di ripartizione:Coefficiente di ripartizione:

ii

ii

pi

ii

iyi K

yKyy

KK

rP

⋅⋅

+=∑∑ 2,

Caso particolare di molle aventi rigidezza Caso particolare di molle aventi rigidezza uguale ed equidistantiuguale ed equidistanti

))1(

61(1)(+⋅

+=ne

nerbordo λ

Linea d’influenza del coefficiente Linea d’influenza del coefficiente di ripartizione della trave di di ripartizione della trave di bordobordo

λ


LA FATICA


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


NUMERO DI CICLI - ROTTURA FRAGILELa riduzione della tensione di rottura per “fatica” è tanto più sensibile quanto maggiore è il numero di cicli Nin 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 ∆σrdove

∆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


FATICA

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.

Le curve di Wohler sono completamente definite valutando il delta di tensione per carichi sinusoidali in corrispondenza di 2x10 6 cicli

VERIFICA A DANNO CUMULATO

Negli altri casi si effettua la verifica a Danno cumulato nello spirito della teoria di Palmgren – Miner


VERIFICHE A FATICA

• 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.

VERIFICA CON VITA ILLIMITATA

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.


FATICA

• 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.

1≤= ∑∑i

i

ii N

nD

- 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.

MODELLO DI CARICO 4

VERIFICA DI DANNEGGIAMENTO

Lo spettro di carico è definito da 5 veicoli tipo, differenziati in base al numero di assi e al loro interasse .


ASPETTI SISMICI


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 DEGLI EFFETTI DEI RECENTI TERREMOTI

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.327420/03/03)

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.


SAN FRANCISCO BAY BRIDGE

Loma Prieta Earthquake, 1989 ML=7

INSUFFICIENZA LUNGHEZZE DI APPOGGIO


Showa Bridge.

Terremoto di Niigata, Giappone, 1964.

COLLASSO CAMPATE PER FENOMENI DI LIQUEFAZIONE


Nishinomiya – Ko Bridge

Kobe. 17 Gennaio 1995. Magnitudo 6.69.

COLLASSO CAMPATA


Nishinomiya BridgeKobe, Japan earthquake, Jan. 17, 1995 Magnitudo 6.69


INTERVENTI POVERI PER LA LIMITAZIONE DEGLI SPOSTAMENTI INTERVENTI POVERI PER LA LIMITAZIONE DEGLI SPOSTAMENTI ECCESSIVI MEDIANTE RESTRAINERS NEI PONTI ESISTENTIECCESSIVI MEDIANTE RESTRAINERS NEI PONTI ESISTENTI

PROGRAMMA DI RETROFIT DI PRIMO LIVELLO

(Caltrans 1971 -1990)

a)

b)

b)

a)


State Route 118, Balboa Boulevard Bridge.

Northridge, 17 Gennaio 1994. Magnitudo 6.69.

CONCENTRAZIONE AZIONI ORIZZONTALI SULLE SPALLE


ANCORAGGIO POSTERIORE DELLE SPALLEANCORAGGIO POSTERIORE DELLE SPALLE

8.7 SPALLE: TENER CONTO DELLA DEFORMABILITA’ DEL TERRENO RETROSTANTE – Azione di progetto valutata con q=1


GavinGavin Canyon Canyon -- bridge bridge no.no. 5353--17971797NorthridgeNorthridge, California , California earthearth., ., JanJan. 17 ’94, Magnitudo 6.69. 17 ’94, Magnitudo 6.69


VULNERABILITA’ SISMICA DEI VIADOTTI

BASSO GRADO DI IPERSTATICITÀ

CONCENTRAZIONE DELLE COMPONENTI ORIZZONTALI DELLE REAZIONI VINCOLARI

ELEVATE DIMENSIONI LONGITUDINALI

FONDAZIONI NON COLLEGATE – EFFETTI DELLE DISLOCAZIONI DOVUTE AL NON SINCRONISMO DEL MOTO DELLE FONDAZIONI

FREQUENTE IRREGOLARITA’ DELLA DISTRIBUZIONE DELLE RIGIDEZZE DELLE PILE

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


INFLUENZA DELLA INTENSITA’ DELL’AZIONE SISMICA SULLA VALUTAZIONE DELLE

SOLLECITAZIONI


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


VARIABILITÀ SPAZIALE DEL MOTOVARIABILITÀ SPAZIALE DEL MOTO

DEL CARATTERE INTRINSECAMENTE PROPAGATORIO DEL MOTODELLE DISOMOGENEITÀ E DELLE DISCONTINUITÀEVENTUALMENTE PRESENTIDELLA DIVERSA RISPOSTA LOCALE DEL TERRENO DOVUTA A PARTICOLARI CARATTERISTICHE MECCANICHE E MORFOLOGICHE

8.5.4 LUNGHEZZE DI SOVRAPPOSIZIONE (APPOGGIO)8.5.4 LUNGHEZZE DI SOVRAPPOSIZIONE (APPOGGIO)

Nelle zone di appoggio: EdegmS ddll ++=EEEd qddd == µ

SPOSTAMENTI RELATIVISPOSTAMENTI RELATIVI

22,

22,

2/

/

gigragritrasri

gigragrilongri

ddcvxd

ddcvxd

+≤=

+≤=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

deg: spostamento rel. dovuto al terreno

lm: apparecchio di appoggio


OBIETTIVI DEL PROGETTO SISMICO DEI PONTI OBIETTIVI DEL PROGETTO SISMICO DEI PONTI

DANNI STRUTTURALI DI ENTITÀ TRASCURABILE SENZA RIDUZIONE DEL TRAFFICO NÉ INTERVENTI URGENTI DI RIPRISTINO

EVENTO PROBABILEPERIODO MEDIO DI RITORNO

COMMISURATO ALL’IMPORTANZA DELL’OPERA T>150 ANNI

DANNI STRUTTURALI CHE NON COMPROMETTONO LA TRANSITABILITÀ CON CAPACITA’ RIDOTTA DI TRAFFICO PER LE OPERAZIONI DI SOCCORSO POST-SISMA

EVENTO SEVEROPERIODO MEDIO DI RITORNO

COMMISURATO ALL’IMPORTANZA DELL’OPERA, T>475 ANNI

PRESTAZIONE SISMICADOMANDA SISMICA

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

le nuove norme dichiarano esplicitamente gli obiettivi prestazionali che intendono raggiungere


4. LIVELLI DI PROTEZIONE4. LIVELLI DI PROTEZIONE

1,0Ponti di importanza ordinariaII

1,3

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

I

Fattore di importanza

DescrizioneCategoria

LA NORMA RICHIEDE UNA VALUTAZIONE TRASPORTISTICA E LA NORMA RICHIEDE UNA VALUTAZIONE TRASPORTISTICA E SULLA RILEVANZA STRATEGICA NON SEMPRE DISPONIBILE SULLA RILEVANZA STRATEGICA NON SEMPRE DISPONIBILE NELL’AMBITO DI UN SINGOLO PROGETTONELL’AMBITO DI UN SINGOLO PROGETTO


AZIONE SISMICA SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO AZIONE SISMICA SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO COMPONENTI ORIZZONTALICOMPONENTI ORIZZONTALI

T (sec)0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5Suolo classe ASuolo classe B,C,E

Suolo classe D

a/ag,max

ξ=5% ⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪

⎨

⎧

≤⋅⋅⋅=

<≤⋅⋅⋅=

<≤⋅⋅=

<≤−⋅+=

TTTTTSaTS

TTTTTSaTS

TTTSaTS

TTTTSaTS

DCDge

DCCge

CBge

BB

ge

)(5,2)(

)(5,2)(

5,2)(

0 ))15,2(1()(

2η

η

η

η

)5(10 ξη +=

2,00,800,201,35D

2,00,500,151,25B,C,E2,00,400,151,0A

TDTCTBSSuolo

0,35g1

0,05g4

0,15g3

0,25g2

Valori di agZona sismica

x

yD

A


5.1 CATEGORIE DI SUOLO DI FONDAZIONE5.1 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


SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICOSPETTRO DI RISPOSTA ELASTICOCOMPONENTE VERTICALECOMPONENTE VERTICALE

)5(10 ξη +=

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.5

1

1.5

2

2.5

3Suolo classe A,B,C,D,E

ξ=5%

T (sec)

a/ag,max

( )

⎪⎪

⎩

⎪⎪

⎨

⎧

≤⋅⋅⋅=

<≤⋅⋅⋅=

<≤⋅⋅=

<≤−⋅+=

TTTTTSaTS

TTTTTSTS

TTTSaTS

TTTTSaTS

DCDge

DCCge

CBge

BBge

)(39,0)(

)(39,0)(

39,0)(

0 ))13(1(9,0)(

2η

η

η

η

1,00,150,051,0A,B,C,D,E

TDTCTBSSuolo

L’AZIONE SISMICA VERTICALE PUO’ ESSERE TRASCURATA PER TIPOLOGIE E LUCI ORDINARIE

DEVE ESSERE PRESA IN CONTO PER LUCI >60m E QUANDO I SUOI EFFETTISONO SIGNIFICATIVI


Eguaglianza degli spostamentiEguaglianza degli spostamenti

xe

p

d

dµ = µ

RFe

q ==

Eguaglianza dell’energiaEguaglianza dell’energia

1-2µRFe

q ==

R

Fe

D

F

xed ep dd = D

R

Fe

F

xed ed pd


COMBINAZIONE DELL’AZIONE SISMICA COMBINAZIONE DELL’AZIONE SISMICA CON LE ALTRE AZIONI CON LE ALTRE AZIONI -- SLUSLU

KKI PGE ++γ

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

E Azione sismica per lo stato limite in esame

KG

KPValore caratteristico carichi permanenti

Iγ Fattore d’importanza

Combinazione Azioni nelle Tre direzioniCombinazione Azioni nelle Tre direzioni

222zyx EEEE ++= EzEyEx AAA 30,0""30,0"" ++

EFFETTI VALUTATI SEPARATAMENTE AZIONI

(PERMUTAZIONE INDICI)


Cerniere plastiche alla base delle pileNorthridge, 17 Gennaio 1994. Magnitudo 6.69

INADEGUATA DUTTILITA’ SEZIONALEINADEGUATA DUTTILITA’ SEZIONALE

8.4.2 Armature per la duttilità

8.4.2 Armature di confinamento


Interstatale 10, Fairfax Avenue –Washington Boulevard, colonna della curva n°3.

Route 118, Bull Creek Canyon Channel Bridge.

Northridge, 17 Gennaio 1994. Magnitudo 6.69

INADEGUATO CONFINAMENTOINADEGUATO CONFINAMENTO

L’ARMATURA TRASVERSALE CONTRASTA L’INSTABILITA’ DELLE BARRE COMPRESSE

E INTODUCE UNO STATO TRIASSIALE BENEFICO NEL CALCESTRUZZO


MECCANISMI DUTTILI E FRAGILIMECCANISMI 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


ROTTURA FRAGILE PER TAGLIO

Interstate-10/La Cienega-Venice Blvd.

Northridge, California Earthquake, Jan. 17, 1994

M=6.69


HanshinHanshin ExpresswayExpresswayKobeKobe, , JapanJapan earthquakeearthquake, , JanJan. 17, 1995 Magnitudo 6.69. 17, 1995 Magnitudo 6.69


Kobe. 17 Gennaio 1995. Magnitudo 6.69. Route 3 Hanshin Expressway

DETTAGLI COSTRUTTIVI: PREMATURA ERRATA

INTERRUZIONE DELL’ARMATURA LONGITUDINALE


MomentoResistente

Sollecitazionedi calcolo

φ3.30m

12,30m

3,50m

Sollecitazionemassime

Deficienza di resistenza

HanshinHanshin ExpresswayExpresswayKobeKobe, , JapanJapan earthquakeearthquake, , JanJan. 17, 1995 Magnitudo 6.69. 17, 1995 Magnitudo 6.69

ANALISI DEL DANNOANALISI DEL DANNO


CypressCypress ViaductViaduct, , InterstateInterstate 880880LomaLoma PrietaPrieta, California , California earthquakeearthquake, , OctOct. 17, 1989 . 17, 1989 Mag.Mag. 7.047.04


Cypress Viaduct, Interstatale 880.

Loma Prieta, 17 Ottobre 1989. Magnitudo 7.04.

DETTAGLI COSTRUTTIVIDETTAGLI COSTRUTTIVI :

ROTTURA A TAGLIO DEL ROTTURA A TAGLIO DEL NODONODO

azione sismica

azione sismica

accelerazione al suolo


CypressCypress ViaductViaduct, , InterstateInterstate 880880LomaLoma PrietaPrieta, California , California earthquakeearthquake, , OctOct. 17, 1989 . 17, 1989 Mag.Mag. 7.047.04


Golden State Freeway Interchange

S. Fernando Eq. 1871

INSUFFICIENTE LUNGHEZZA DI ANCORAGGIO SFILAMENTO DELL’ARMATURA DEL FUSTO DALLA FODAZIONE

GRAN PARTE DELLA NORMA E’ DEDICATA AI DETTAGLI COSTRUTTIVI ( PUNTO 8)

L’ANALISI DEL DANNEGGIAMENTO SISMICO HA EVIDENZIATO LA ASSOLUTA RILEVANZA DEI DETTAGLI COSTRUTTIVI


CRITERI DI PROGETTO NORME SISMICHECRITERI 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


Elementi, parti o componenti strutturali che esibiscono Elementi, parti o componenti strutturali che esibiscono meccanismi di collasso fragile meccanismi di collasso fragile –– devono essere progettati devono essere progettati per rimanere in campo elasticoper rimanere in campo elastico

ZONE DISSIPATIVEZONE DISSIPATIVE

Elementi, parti o componenti strutturali che possono Elementi, parti o componenti strutturali che possono esibire cicli esibire cicli istereticiisteretici ampi e stabili ampi e stabili –– progetto adeguato progetto adeguato dei dettagli costruttividei dettagli costruttivi

ZONE NON DISSIPATIVEZONE NON DISSIPATIVE

NORME TECNICHE PER IL PROGETTO NORME TECNICHE PER IL PROGETTO SISMICO DEI PONTI SISMICO DEI PONTI -- ORD. 3274ORD. 3274


1.1. Creazione di meccanismi dissipativi stabili nelle pileCreazione di meccanismi dissipativi stabili nelle pile

2.2. Creazione di meccanismi dissipativi Creazione di meccanismi dissipativi flessionaliflessionali

3.3. Esclusione di meccanismi dissipativi a taglioEsclusione di meccanismi dissipativi a taglio

4.4. Esclusione di meccanismi dissipativi negli impalcati, Esclusione di meccanismi dissipativi negli impalcati, negli appoggi, nelle spalle e nelle fondazioninegli appoggi, nelle spalle e nelle fondazioni

5.5. Esclusione di meccanismi di martellamentoEsclusione di meccanismi di martellamento

MECCANISMI DISSIPATIVIMECCANISMI DISSIPATIVI



1.1. Selezione delle zone Selezione delle zone dissipativedissipative

2.2. Le zone Le zone dissipativedissipative vanno progettate in considerazione vanno progettate in considerazione delle caratteristiche di sollecitazione valutate per le delle caratteristiche di sollecitazione valutate per le azioni di progettoazioni di progetto

3.3. Le zone non dissipative vanno progettate in Le zone non dissipative vanno progettate in considerazineconsiderazine delle massime caratteristiche di delle massime caratteristiche di sollecitazione che le zone sollecitazione che le zone dissipativedissipative sono in grado di sono in grado di trasmetteretrasmettere

CAPACITY DESIGNCAPACITY DESIGN



CRITERIO DI GERARCHIA DELLE RESISTENZECRITERIO DI GERARCHIA DELLE RESISTENZE

La nuova normativa prevede l’adozione dei concetti del “capacitydesign” 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:

iRdM ,0γ

0γ Fattore di sovraresistenza: 12,07,00 ≥+= qγ

iRdM ,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

!


dRR ⋅> 0* γ

Distribuzione probabilistica delle resistenze

CONCETTO DI OVERSTRENGTHCONCETTO DI OVERSTRENGTH

Rd γ0Rd

R* : RESISTENZA DEI MECCANISMI DA INIBIRE


ESEMPIO DI APPLICAZIONE DELLA GERARCHIA ESEMPIO DI APPLICAZIONE DELLA GERARCHIA DELLE RESISTENZEDELLE RESISTENZE

6.266>RdVRESISTENZA TAGLIANTE DEL FUSTO

da “Seismic Design and Retrofit of Bridges” Priestley – Seible - Calvi


TT

xx

xx

x

F

xe

Fe

xpxy

Fy

IL COMPORTAMENTO DUTTILEIL COMPORTAMENTO DUTTILEFATTORE DI STRUTTURAFATTORE DI STRUTTURA

µ=xp/xy Duttilità

qFF

y

e = Fattore di struttura

Ee

Ee+Ep


SPETTRO DI PROGETTO SLUSPETTRO DI PROGETTO SLU

Fattore di struttura q”

a/ag,max

0 1 2 3 4 50

0.5

1

1.5

2

2.5

3

q

Fattore di struttura

Suolo classe Aξ=5%

Spettro di progettoSpettro elastico

T (sec)

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

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


-- ponti con pile a comportamento ponti con pile a comportamento flessionaleflessionale (H/L 3,5) (H/L 3,5) q = 3,5q = 3,5

-- ponti con pile tozze (H/L 1) ponti con pile tozze (H/L 1) q = 1,0q = 1,0

-- valore di q per il calcolo delle spallevalore di q per il calcolo delle spalle q = 1,0q = 1,0

COEFFICIENTI DI STRUTTURA COEFFICIENTI DI STRUTTURA –– PONTI REGOLARIPONTI REGOLARI

Valori diValori di q>1 q>1 per sforzo normaleper sforzo normale µµkk = = NNEdEd //AAccffckck < 0,3< 0,3



Valori diValori di q q per sforzo normaleper sforzo normale 0,3 < 0,3 < ηηkk < 0,6< 0,6

( ) ( )1q13,0

qq kk −⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡−

µ−=µ

COEFFICIENTI DI STRUTTURA COEFFICIENTI DI STRUTTURA –– PONTI REGOLARIPONTI REGOLARI

H/L



Un ponte è regolare se i rapportiUn ponte è regolare se i rapporti rii valutati per ogni pila:valutati per ogni pila:

MMEdEd,i ,i momento di calcolo alla basemomento di calcolo alla base

MMRdRd,i,i momento resistentemomento resistente

DEFINIZIONE PONTI REGOLARIDEFINIZIONE PONTI REGOLARI

i,Rd

i,Edi M

Mr =

SeSe 2min,

max, <j

i

rr


RegolareRegolare


Nel caso di ponti irregolari il coefficiente di struttura si ridNel caso di ponti irregolari il coefficiente di struttura si riduce:uce:

RIDUZIONE DEI COEFFICIENTI DI STRUTTURA PER PONTI RIDUZIONE DEI COEFFICIENTI DI STRUTTURA PER PONTI IRREGOLARIIRREGOLARI

min,

max,~i

i

rr

r =r

qqr ~2

= concon

Per ponti a tipologia diversa da quella a pile e travi, oppure pPer ponti a tipologia diversa da quella a pile e travi, oppure per er ponti a geometria irregolare si adotterà un fattore globale di ponti a geometria irregolare si adotterà un fattore globale di riduzione q pari a 1. Valori maggiori di 1, e comunque non riduzione q pari a 1. Valori maggiori di 1, e comunque non superiori a 3.5, potranno essere adottati solo se le richieste dsuperiori a 3.5, potranno essere adottati solo se le richieste di i duttilità vengono verificate mediante analisi dinamica non lineaduttilità vengono verificate mediante analisi dinamica non lineare.re.



ConfinamentoConfinamento delle sezionidelle sezioni

Metodologie di confinamento


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

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