ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI BERGAMO

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Berta Carrara
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1 ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI BERGAMO Corso di aggiornamento professionale Dott. Ing. Giulio Pandini IX Corso Università degli Studi di Bergamo - Facoltà di Ingegneria Dalmine 21 novembre 2003 Progetto di Ponti Prof. Paolo Emilio Pinto Università di Roma La Sapienza

2 Progetto dei ponti Obiettivi di sicurezza Azione sismica Criteri generali di progetto Metodi di analisi Verifiche impalcato, pile, spalle, appoggi 2

3 Obiettivi di sicurezza PONTI Al verificarsi dell azione sismica di progetto: E d - Danni che non compromettono la transitabilità e consentono una capacità di traffico sufficiente per l emergenza Al verificarsi dell azione sismica E d / Danni di entità trascurabile, tali da non richiedere riduzione di traffico né interventi urgenti di ripristino 3

4 Azione sismica Spettri elastici di Sito a g S 2.5 a g S (2.5 a g S) T C /T (2.5 a g S) T C T D /T 2 T T B T C T D CLASSE S T B T C T D A B,C,E D

5 Azione sismica DS e (T) DS e (T) = S e (T) (T /2π) 2 Spettri elastici in spostamento T B T C T D T T E PGD = a g S T C T D T F CLASSE T E T F A B C,D,E

6 Variabilità spaziale del moto sismico Cause fisiche: - Natura propagatoria delle onde sismiche - Riflessioni e rifrazioni differenziate dovute alla disomogeneità e/o discontinuità del terreno in punti diversi - Diversità del moto in superficie dovuta ad effetti di sito 6

7 Variabilità spaziale del moto sismico Considerazione obbligatoria quando il terreno di fondazione delle pile appartiene a categorie di suolo diverse (fattore S) Criterio di minimo: - Uso di uno spettro di risposta unico, relativo alla categoria di suolo che induce le sollecitazioni più severe - Sovrapposizioni degli effetti dinamici valutati con lo spettro di risposta con gli effetti pseudo-statici dovuti dovuti ad un sistema di spostamenti relativi impressi 7

8 Azione Sismica di progetto Spettri di Progetto per analisi lineari (statiche o dinamiche) 2.5 a g S a g S 2.5 a g S/q 0.2 a g S T B T C T D T 8

9 Criteri di progettazione PONTI Concezione della struttura e dimensionamento degli elementi tali da assicurare una distribuzione uniforme della richiesta inelastica, di tipo flessionale, limitata alla base delle pile Elementi strutturali il cui comportamento deve rimanere elastico (progetto secondo il criterio di gerarchia delle resistenze): - Impalcato - Apparecchi di appoggio - Spalle - Meccanismi resistenti a taglio - Fondazioni 9

10 Criteri di progettazione PONTI Concezione della struttura corretta dal punto di vista cinematico, con ridotti spostamenti relativi tra parti contigue La valutazione degli spostamenti relativi è caratterizzata da intrinseca incertezza, ed il loro assorbimento con prevenzione di urti e perdite di appoggio è tecnicamente ed economicamente oneroso 10

13 Metodi di analisi Analisi statica lineare (+ spettro di risposta) Consentita in direzione longitudinale per ponti a travata continua Consentita in direzione trasversale per ponti simmetrici rispetto la mezzeria longitudinale Consentita per ponti a travi semplicemente appoggiate Distribuzione delle forze in direzione trasversale: secondo la prima forma modale, valutata in modo approssimato N.B.: nei casi previsti, è da aggiungere l effetto degli spostamenti relativi tra le pile 11

14 Metodi di analisi Analisi statica lineare Forze equivalenti all azione sismica Sistemi ad 1 gdl: F ( T ) = M S con d S d (T) = ordinata dello spettro di progetto F i 4π = 2 T 2 S d ( T ) g i G Sistemi a molti gdl nella quale G i = peso relativo al gdl i i d d i = spostamento del gdl i della struttura soggetta ad un sistema di forze statiche trasversali f i = G i Valore approssimato del periodo: i T = 2π g G d i i 2 i G d i 11bis

15 Metodi di analisi Analisi dinamica lineare (+ spettro di risposta) Consentita in ogni caso, con riferimento ad un modello completo dell intera struttura (2D o 3D) Numero di modi da considerare: fino al 90% della massa totale Combinazione delle risposte modali: regola del modulo, oppure combinazione quadratica completa 12

16 Metodi di analisi Analisi statica non-lineare (push-over) Ponti: consentita in ogni caso (deve essere accompagnata da una analisi modale completa) Passi del metodo Determinazione del legame tra risultante delle forze applicate (distribuite secondo forme prescritte) e spostamento di un nodo di riferimento (push-over) Determinazione delle caratteristiche di un oscillatore anelastico equivalente Determinazione dello spostamento massimo dell oscillatore con impiego dello spettro di risposta elastico Conversione dello spostamento dell oscillatore in quello della struttura e verifica delle deformazioni e delle resistenze degli elementi 13

17 Metodi di analisi Analisi dinamica non-lineare Ponti: consentita in ogni caso (deve essere accompagnata da una analisi modale completa) Azione sismica: accelegrammi artificiali o naturali, coerenti con lo spettro di risposta elastico nella fascia dei periodi attorno al periodo fondamentale della struttura 14

18 PONTI: coefficiente di struttura Massimo valore di q per ponti a travata e pile in c.a. q = 3.5 Riduzioni - Per pile tozze - Per il calcolo delle spalle q = 1 - Per pile fortemente compresse q( ν) - Per ponti a geometria non regolare = q ν N A ( q 1) ( ν = ) f C 15

19 PONTI: gerarchie delle resistenze Criterio: le sollecitazioni di progetto negli elementi che devono mantenersi in regime lineare si ottengono assumendo che in tutte le zone dove è prevista la formazione di cerniere plastiche i momenti resistenti assumano il valore (frattile superiore): γ 0 M R γ = q 1 = fattore di sovraresistenza 0 16

20 PONTI: gerarchie delle resistenze Pile: Verifica a taglio V γ 0 = VE M M ( V E, M E = sforzo di taglio e momento flettente alla base della pila) E R Apparecchi d appoggio: Resistenza elastica orizzontale in grado di produrre alla base della pila un momento flettente pari a M γ 0 R Fondazioni: Spalle: Sollecitazioni sulle strutture e sul terreno determinate sulla base dei momenti resistenti alla base delle pile moltiplicabili per γ0 Analisi trasversale: azione sismica a g Analisi longitudinale: modello ponte-spalle-terreno con q=1 17

21 PONTI: spostamenti Spostamento massimo orizzontale del terreno d g = S T C T D a g Spostamenti relativi tra due punti r ed i Vg -trasversali dri = xri C - longitudinali d ri = x ri a Vg 2C a V g = velocità massima del suolo C a = velocità di propagazione apparente delle onde Spostamenti della struttura (caso di analisi lineare) d = µ E d Ed µ = q 1.5 T µ = ( q 1) T C per + 1 per ( d Ed spostamento dovuto all azione sismica di progetto) T T 1.5 T 1.5 T C C 18

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