Vulnerabilità sismica dei ponti ferroviari Presentazione sismica...Quadro normativo di riferimento...

Convegno CIFIPadova 24/05/2013

Vulnerabilità sismica dei ponti ferroviari

Quadro normativo di riferimento

O.P.C.M. n° 3274 del 20/03/2003:

Art. 2 comma 3: “…È fatto obbligo di procedere a verifica,da effettuarsi a cura dei rispettivi proprietari, ai sensi d ellenorme di cui ai suddetti allegati, sia degli edifici diinteresse strategico e delle opere infrastrutturali la cuifunzionalità durante gli eventi sismici assume rilievofondamentale per le finalità di protezione civile, sia degl iedifici e delle opere infrastrutturali che possono assumer erilevanza in relazione alle conseguenze di un eventualecollasso…”

"Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica"

1


“Verifiche di LIVELLO 0”

“Verifiche di LIVELLO 1 o 2”

D.P.C.M. del 21/10/2003

Il primo livello di verifica prevedeunicamente l'acquisizione di datisommari sull'opera ed èapplicabile in modo sistematico atutte le tipologie individuate

� La verifica di livello 1 si applica agli edifici edopere ad alta priorità, che possano esseredefiniti regolari, che non siano stati attribuiti acategorie di suolo S1 o S2 e che non sianorealizzati in prossimità di dirupi o creste o sucorpi franosi.

� La verifica di livello 2 si applica ad edifici edopere ad alta priorità, in tutti i casi in cui non èprevista la possibilità di limitarsi al livello 1

Disposizioni attuative dell'art. 2, commi 2, 3 e 4,dell'Ordinanza del Presidente del Consiglio deiMinistri n° 3274 del 20 marzo 2003, recante "Primielementi in materia di criteri generali per laclassificazione sismica del territorio nazionale e dinormative tecniche per le costruzioni in zonasismica"

Verifiche richieste

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Edifici ed opere infrastrutturali di interesse str ategico di competenza statale la cui funzionalità durante g li eventi sismici assume rilievo fondamentale per le finalità di protezione civile

Edifici ospitanti funzioni di comando, supervisione e controllo, sale operative, strutture ed impianti di trasmissione, banche dati, strutture di supporto logistico per il personale operativo ed adibite all’attività logistica di supporto alle operazioni di protezione civile di supporto logistico;

Grandi stazioni.

Edifici ed opere infrastrutturali di competenza statale che possono assumere rilevanza in relazione alle conseguenze di un eventuale collasso

Edifici pubblici o comunque destinati allo svolgimento di funzioni pubbliche, nonché aperti al pubblico suscettibili di grande affollamento, il cui collasso può provocare gravi conseguenze in termini di perdite di vite umane;

Opere d’arte relative al sistema di grande viabilità ferroviaria.

Elenco A Elenco B

D.P.C.M. del 21/10/2003 Oggetti delle verifiche

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Per l’applicazione dell’ordinanza

RFI ha definito il

Sistema di grande viabilità ferroviaria

Inteso come insieme di infrastruttureferroviarie caratterizzato dallacapacità di garantire i principalicollegamenti nel Paese e su cuitransita la gran parte del trafficoferroviario viaggiatori e merci

Definizione del sistema di grande viabilità ferrovia ria

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Sistema di grande viabilità ferroviaria

Modificato a Dicembre 2010 inaccordo con il Dipartimento dellaProtezione Civile

Sono state aggiunte:

� le linee afferenti ai Confini di Stato: verso Francia (via Ventimiglia e via Modane), Svizzera, (via Iselle e via Chiasso), Austria (via Brennero e via Tarvisio) e con la Slovenia;

� la rete ferroviaria Alta Velocità/Alta Capacità di recente attivazione.


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Linee della DTP di Venezia:

� Venezia- Milano

� Venezia – Bologna

� Venezia - Udine

� Venezia - Trieste

Esempio di connessione tra la rete digrande viabilità ferroviaria e i nodi ferroviarinell’ambito delle principali aree urbane


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Interpretazione della norma

Fabbricati viaggiatori e/o tecnologici ospitanti: funzioni di comando, supervisione e controllo, sale operative, strutture ed impianti di trasmissione e banche dati.

Fabbricati viaggiatori appartenenti alla network “Grandi stazioni”

Opere d’arte ricadenti nelle tratte di collegamento delle Grandi Stazioni al Sistema di grande viabilit à ferroviaria.

Fabbricati viaggiatori suscettibili di grande affollamento il cui collasso può provocare gravi conseguenze in termini di perdite di vite umane;

Fabbricati viaggiatori appartenenti alla network “Centostazioni”

Opere d’arte relative al sistema di grande viabilità ferroviaria.

Elenco A Elenco B

RFI ha così interpretato gli elenchi A e B:

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Edifici:� Fabbricati viaggiatori (Classe S20600, sottoclasse FV in IN.RETE);� Fabbricati con apparecchiature tecnologiche (Classe S20600, sottoclasse FT in

IN.RETE);� Fabbricati contenenti i C.E.D. (Classe S20600, sottoclasse FC in IN.RETE).

Opere d’arte:� Ponti (Classe S30650 in IN.RETE);� Viadotti (Classe S30650 in IN.RETE);� Sottovia (Classe S30650 in IN.RETE);� Sottopassaggi di località (Classe S27150 in IN.RETE);

Oggetti delle verifiche in ambito RFI

Interpretazione della norma

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( )RV

RR P

VT

−−=

1ln

La domanda sismica è nota se è noto il suo periodo di ritorno T R

individuato come:

VR è il periodo di riferimento della costruzione consid erata.

9


( )RV

RR P

VT

−−=

1ln

P VR è la probabilità di avere, durante V R anni, almeno 1 sisma di periodo di ritorno T R anni

PVR è definita, per ciascuno Stato Limite, nel § 3.2 del le NTC

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Valutazione del tempo di ritorno T R

Nell’ipotesi di VN (vita nominale) pari a 50 anni, si ha:

( )RV

RR P

VT

−−=

1ln

Edifici in elenco A (ai sensi del DPCM 3685del 21.10.2003)VR = VN * Cu = 50 * 2 = 100 anni

Edifici in elenco B (ai sensi del DPCM 3685del 21.10.2003)VR = VN * Cu = 50 * 1.5 = 75 anni

Edifici in Elenco A Edifici in Elenco B

SLD TR = VR = 100 anni TR = VR = 75 anni

SLV TR = 9.5*VR = 950 anni TR = 9.5*VR = 712.5 anni

11

Parametri da utilizzare in ambito RFI

12

Parametri da utilizzare in ambito RFI

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Programma temporale delle attività

FASE 1: definizione dei criteri per il censimento delle opere e degli edifici strategici

FASE 3: verifica di vulnerabilità sismica delle opere infrastrutturali e degli edifici presenti sulla rete ferroviaria strategica nazionale (Verifiche sismiche di livello “1” e “2”)

FASE 2: Verifiche sismiche di livello “0”

Attività propedeutiche alla fase 3 svolte con il supporto di Reluis

Giugno 2009 – Dicembre 2009

Gennaio 2010 - Dicembre 2011

Gennaio 2012 – Dicembre 2013

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Oggetti della classe

S30650AN00 BA00 BO00 CA00 FI00 GE00 MI00 NA00 PA00 RC00 RM00 TO00 TS00 VE00 VR00

Totale

complessivo

Cavalcavia 224 272 265 126 442 188 550 472 399 157 431 610 152 185 219 4692

Ponte 512 253 415 142 1119 310 809 365 665 979 389 835 159 333 270 7555

Sottovia 748 284 552 114 1403 738 1098 623 847 740 520 849 284 494 577 9871

Viadotto 169 80 128 10 156 90 84 190 75 81 183 96 41 26 15 1424

Altro 5 9 14

Totale complessivo 1653 889 1360 392 3120 1326 2541 1650 1986 1962 1523 2399 636 1038 1081 23556

Consistenza in ambito RFI dei ponti di luce maggiore di 3m per TDP

Consistenza ponti in ambito RFI

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Campo "Tipo opera" AN00 BA00 BO00 CA00 FI00 GE00 MI00 NA00 PA00 RC00 RM00 TO00 TS00 VE00 VR00 Totale complessivo

ALTRI 2 12 60 13 87 17 22 9 31 31 23 66 2 2 3 380

CAVALCAVIA FERROVIARIO 25 65 6 16 56 10 41 31 1 15 79 18 4 46 26 439

CAVALCAVIA PEDONALE 5 8 4 6 23 44 37 42 48 26 32 37 7 7 11 337

CAVALCAVIA VEICOLARE 115 166 231 71 313 102 304 293 304 125 210 471 59 85 181 3030

PONTE AD ARCO 366 137 153 28 541 236 417 216 321 321 192 522 60 158 109 3777

PONTE AD IMPALCATO 245 98 141 87 303 61 164 90 320 504 119 161 43 134 132 2602

PONTE SCATOLARE 15 52 86 10 107 13 122 66 73 126 33 229 36 40 38 1046

SOTTOPASSO AD ARCO 44 48 16 4 58 93 144 99 60 52 35 66 17 13 26 775

SOTTOPASSO AD IMPALCATO 48 11 18 6 58 20 86 38 11 48 17 28 11 8 15 423

SOTTOPASSO SCATOLARE 40 29 60 1 46 6 74 41 25 53 7 68 54 51 68 623

SOTTOVIA AD ARCO 104 72 112 15 392 403 324 171 339 232 207 321 56 44 151 2943

SOTTOVIA AD IMPALCATO 339 46 121 61 367 163 161 129 247 244 75 134 31 119 123 2360

SOTTOVIA SCATOLARE 138 58 204 9 269 36 180 101 61 93 117 169 59 191 160 1845

VIADOTTO AD ARCO 149 58 44 1 59 70 46 104 34 37 62 38 11 19 9 741

VIADOTTO AD IMPALCATO APPOGG. 3 8 69 9 62 12 26 63 40 39 102 37 15 1 4 490

VIADOTTO AD IMPALCATO CONTINUO 1 6 13 2 7 2 7 10 1 15 9 5 2 80

Campo vuoto 14 15 22 53 372 38 386 147 70 1 204 29 169 120 25 1665

Totale complessivo 1653 889 1360 392 3120 1326 2541 1650 1986 1962 1523 2399 636 1038 1081 23556

Suddivisione per tipologie e per DTP

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In generale, si darà priorità a tutte le opere

ubicate in zona sismica di 1^ e 2^ categoria

sulla base di quanto indicato dall’Ordinanza

e, tra queste, alle tipologie di opere che

ReLuiss ha individuato come più vulnerabili.

Criteri di priorità nello svolgimento delle verific he sismiche di livello 1 e 2

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In considerazione del notevole numero di edifici ed opere d’ arte (339 edifici e 1233 opere d’artericadenti nelle zone ex zone sismiche 1 e 2) da sottoporre a ve rifica sismica, è stata attivatanell’anno 2011 una consulenza con il Consorzio Interuniver sitario ReLUIS con i seguenti obiettivi:

Definire le modalità di esecuzione delle

verifiche per le diverse tipologie di

opere per le quali tali verifiche si

riterranno necessarie, attraverso la

redazione di appositi capitolati tecnici

Identificare le opere e gli edifici a cui è

opportuno dare priorità nelle verifiche

sismiche, in quanto aventi caratteristiche

geometriche e/o dei materiali tali da

corrispondere ad indicatori di rischio più

elevati;

Definire dei criteri in base ai

quali sarà possibile escludere

dalla pianificazione delle

verifiche di livello 1 e 2 opere ed

edifici che abbiano determinate

caratteristiche geometriche e/o

di materiale

Definire i dati geometrici e meccanici

che sono necessari affinché, per

ciascuna tipologia di opera, possa

essere effettuata la verifica sismica

Criteri di priorità nello svolgimento delle verific he sismiche di livello 1 e 2

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Criteri per la definizione delle opere prioritarie

Fabbricati in c.a.

Fabbricati in muraturaPonti ad arco in muraturaPonti in c.a., c.a.p

Ponti in acciaio Ponti ad arco in c.a.

ReLuis, per ciascuna categoria di opere ha provveduto alla:

�Definizione di classi omogenee per struttura, tipologia edilizia e materiale;

�Individuazione di opere rappresentative di ciascuna classe omogenea (opere master);

�Esecuzione delle verifiche sismiche di livello 1 e 2 delle opere master evalutazione della vulnerabilità sismica della classe;

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Fabbricati in muratura

� FV2 = Fabbricato viaggiatori con due piani

� D = indicatore di superficie espresso in m2 (da A<50 m2 a E > 600 m2)

� I oppure ALL = indicano irregolarità in pianta del fabbricato

� MA o MB = muratura di alta qualità o di media qualità

� OA o OCA= rispettivamente orizzontamenti in acciaio o in cemento armato

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Fabbricati in cemento armato

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FABBRICATI IN MURATURA FABBRICATI IN CAn. opere 1°

fasen. opere totali

n. opere 1°fase

n. opere totali

ANCONA 23 59 4 14BARI 7 7 0 0

BOLOGNA 4 25 0 0FIRENZE 1 8 0 0GENOVA 0 1 0 0MILANO 0 0 0 0NAPOLI 12 32 1 3

PALERMO 3 42 7 14REGGIO

CALABRIA 3 32 5 14ROMA 2 11 0 0

TORINO 0 1 0 0TRIESTE 3 7 1 4VENEZIA 1 5 0 0

59 230 18 49

fabbricati in muraturasono stati selezionati inprima fase quelli aventivulnerabilità alta e medio– alta (fabbricati con n.piani ≥ 2 con irregolaritàin elevazione)

fabbricati in c.a.sono stati selezionati inprima fase quelli convulnerabilità alta e media(fabbricati con irregolaritàin pianta e in elevazione)


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Ponti ad arco

Dati necessari:

� Luce dell’arco

� Spessore dell’arco

� Freccia dell’arco

� Altezza del timpano

� Altezza delle pile/spalle

� Larghezza delle pile/spalle

� Spessore delle pile/spalle

ares_long > asoll_sito_slvnota: asoll_sito_slv = ag Ss /q

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Ponti in carpenteria metallica e misti

Dati necessari:

� Luce del ponte

� Altezza delle pile

� Tipologia appoggi

� Materiale pile/spalle

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PONTI IN CA E CAP

PONTI IN FERRO E MISTI

PONTI AD ARCO IN MURATURA

PONTI AD ARCO IN CA

PONTI AD ARCO IBRIDI

n. opere 1° fase

n. opere totali

n. opere 1° fase

n. opere totali

n. opere 1° fase

n. opere totali

n. opere 1° fase

n. opere totali

n. opere 1° fase

n. opere totali

41 793 120 352 349 486 128 142 28 36

per i ponti in c.a. e c.a.p.: sono stati selezionati in primafase solo i multicampata con luce delle singole campatemaggiore di 15 m.

per i ponti in ferro: sono stati esclusi dalla prima fase 55ponti aventi vulnerabilità bassa (prevalentementemonocampata con pile di ridotta altezza), mentre per isolettoni a travi in ferro incorporate sono stati esclusi i177 ponti monocampata

per i ponti ad arco in muratura, c.a. eibridi:sono stati selezionati quasi tutti in primafase sulla base degli esiti delle verifichedi vulnerabilità eseguite da Reluiss


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Verifiche sismiche – Dati necessari per le verifiche

Costruzioni in muratura

Geometria: rilievo geometrico completo della costruzione.

Dettagli costruttivi: rilievi di tipo visivo, per investigare: qualità del collegamento tra pareti verticali,qualità del collegamento tra orizzontamenti e pareti ed eventuale presenza di cordoli di piano o di altridispositivi di collegamento, esistenza di architravi strutturalmente efficienti al di sopra delle aperture,presenza di elementi strutturalmente efficienti atti ad eliminare le spinte eventualmente presenti,presenza di elementi, anche non strutturali, ad elevata vulnerabilità, tipologia della muratura (a unparamento, a due o più paramenti, con o senza riempimento a sacco, con o senza collegamentitrasversali, etc.), e sue caratteristiche costruttive (eseguita in mattoni o in pietra, regolare, irregolare,etc.).

Caratteristiche dei materiali: esame della superficie muraria con saggi superficiali ed interni per ognitipo di muratura presente. Prove con martinetto piatto doppio e prove di caratterizzazione della malta(tipo di legante, tipo di aggregato, rapporto legante/aggregato, etc.), e eventualmente di pietre e/o mattoni(caratteristiche fisiche e meccaniche) per l’individuazione della tipologia della muratura. È opportuna unaprova per ogni tipo di muratura presente. Inoltre, metodi di prova non distruttivi (prove soniche, provesclerometriche, penetrometriche per la malta, etc.) possono essere impiegati a complemento delle proverichieste.

Informazioni necessarie per raggiungere il livello di conoscenza LC2

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Costruzioni in cemento armato

Geometria: in assenza del progetto esecutivo dell’opera, è necessario il rilievo

geometrico completo della costruzione.

Dettagli costruttivi: qualora non si abbia a disposizione il progetto dell’opera,

sarà necessario procedere con il progetto simulato, accompagnato dalla verifica

della quantità e disposizione dell’armatura per il 35% degli elementi principali

della costruzione.

Caratteristiche dei materiali: sono necessari almeno 2 provini di cls per ogni

300 m2 di superficie investigata e il prelievo di almeno un campione di armatura,

ad esempio per ciascun piano.

Informazioni necessarie per raggiungere il livello di conoscenza LC2

Verifiche sismiche – Dati necessari per le verifiche

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Ponti ad Arco in Muratura: LC2

rM1 e rM2 : prova con martinetto piatto doppio e singolo per indagare le proprietà meccanica della pila/spalla e dell’arco.

S3, S4: microcarotaggiper indagare lo spessore dell’arco in chiave e all’imposta.Esame endoscopico.

S5 microcarotaggioper indagare lo spessore del timpano e la qualità del materiale.Esame endoscopico.

S6 sondaggio orizzontale per determinazione della qualità del materiale e la tipologia della spalla.Esame endoscopico.

S7: Sondaggi verticali e obliqui per determinare le dimensioni del plinto di fondazione, minimo 3 sondaggi.

Analisi chimica per determinare la qualità della malta.

Per i ponti con più di tre campate vengono inoltre eseguiti 4 rM ( pila ,spalla e due archi)e un sondaggio conoscitivo su una pila.

Prove da effettuare per la ricerca dei dati necessa ri alle verifiche

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3 C

1 TT

1 P

3 C

1 TT

N° 3 CAMPATE

3 C

1 TT

1 C1 TT

1 P

3 C

1 TT

1 P

1 C1 TT

1P 1 P1 P

Ponti ad Arco in c.a.: LC2

Tipo Prova N°Prove

Carota (compressione) C

3

Prelievo armatura TT 1PacometroP 1

Tipo Prova N°Prove


3


Tipo Prova N°Prov

e

Elemento Interessato

SonReb 3 Per ogni arco oltre il primo

il numero massimo di prove da realizzare in situsulle pile/spalle è pari a 21, indipendentemente dalnumero di elementi strutturali che costituisconol’opera oggetto di studio ( massimo sette tra pile espalle).

Pila / spalla :

1°Arco : Archi successivi:

Tipo Prova N°Prove


1


in alternativa a un carotaggio:


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Sondaggio geognostico ad andamento verticale o con inclinazione inferiore o uguale a 15 gradi eseguito a carotaggio continuoProva penetrometrica dinamica tipo SPT

Prove in laboratorio:Analisi granulometricaLimiti di AtterbergProva consolidata non drenataProva di taglio diretto con scatola di Casagrande

Prospezione sismica in foro di sondaggio eseguita con tecnica DOWN-HOLE;

Sondaggi geognostici e prove in laboratorio:

Stratigrafia del sottosuolo

Parametri meccanici del sottosuolo:

Peso specificoAngolo di attritoCoesione

Velocità onde di taglio Vs 30Categoria sismica del sottosuolo


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Definizione del sistema di grande viabilità

Interpretazione degli elenchi A e B

Censimento delle opere e definizione dei criteri di priorità

Definizione delle modalità di verifica redazione dei capitolati

Avvio della campagna di indagini

PERCORSO SIN QUI SEGUITO:

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Vulnerabilità sismica dei ponti ferroviari Presentazione sismica...Quadro normativo di riferimento...

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