Valutazione di vulnerabilità sismica di un ponte esistente: applicazione numerica

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Metodi di verifica

Spalla e pila

Verifica a flessione della pila: determinazione degli spostamenti limiti per i diversi SL

A partire dai valori di curvatura a snervamento e curvatura ultima della sezione e all’altezza della cerniera plastica della pila determinata utilizzando le formule proposte dalla norma si determinano gli spostamenti in sommità della pila che comportano il raggiungimento degli SLDL, SLDS e SLCO.

Verifica a taglio della pila

Non sono presenti staffe se non quelle perimetrali di confinamento della pila parete. Per cui si considera la resistenza a taglio di strutture non armate a taglio data dalla formula:

Si ottiene:

Plinto

La determinazione del PGA che innesca il collasso del plinto si ottiene per raggiungimento della resistenza a trazione del tirante inferiore del plinto (meccanismo tirante-puntone di trasferimento delle forze al palo). Il tirante inferiore del plinto è costituito da 4 ø18 come dedotto dai disegni di progetto.

Verifica strutturale a tenso-flessione e presso-flessione dei pali

La determinazione del momento resistente (MRd), è stata effettuata con un metodo di calcolo automatico.

La relazione tensione-deformazione dei materiali sono quelle tipiche del calcestruzzo e dell’acciaio. In dettaglio:

  • per il calcestruzzo si considera la resistenza a trazione nulla mentre per quanto riguarda la resistenza a compressione, si considera la relazione parabola-rettangolo con deformazione limite del tratto parabolico pari allo 0.2% e deformazione ultima pari allo 0.35%;
  • per l’acciaio si considera si considera la relazione bilineare elastica-perfettamente plastica con deformazione ultima pari al 1.0%, sia in trazione che compressione.

Dai documenti di contabilità si è ricavato che sono stati previsti pali prefabbricati battuti con diametro 40cm. Non è disponibile l’armatura longitudinale prevista per i pali, per cui a favore di sicurezza si ipotizza che sia stata prevista l’armatura minima pari al 0.5% dell’area di calcestruzzo del palo. Pertanto si è ipotizzata un’armatura di 8 ø8.

Verifica strutturale a taglio dei pali

Con molta probabilità il palo battuto presenta una spirale a formare una gabbia d’armatura con l’armatura longitudinale. A favore di sicurezza si
trascura il contributo a taglio della spirale per cui si considera la resistenza a taglio di strutture non armate a taglio data dalla formula:

dove d=0.8 &fipalo per tener conto della sezione circolare del palo.

Si ottiene:

Portanza dei pali

Non sono disponibili dati relativi alla stratigrafia del terreno, per cui si fa riferimento alla formulazione di Dörr reperibile in letteratura. I parametri geotecnici usati per la determinazione della resistenza ad attrito laterale e di punta sono dati dedotti dalla Relazione Geologica a disposizione:

Le portanze del palo per sforzi di trazione e compressione, tenuto conto dei coefficienti di sicurezza, sono riportati nel seguito:

Palo di fondazione delle pile (L=7.00m)

Palo di fondazione delle spalle (L=9.00m)

Verifiche: determinazione dei PGA che innescano i diversi meccanismi di collasso della struttura

Nelle verifiche degli elementi strutturali della spalla (pali e plinto), si grafica l’intersezione tra la curva di domanda del sisma e la resistenza limite del meccanismo di collasso considerato. L’intersezione delle due curve consente di determinare il PGA di innesco del meccanismo.

Nelle verifiche delle fondazioni della pila (pali e plinto) innanzitutto si determina il taglio sulla pila che comporta l’innesco del meccanismo di collasso. Noto tale livello di sollecitazione tagliante per la pila si determina (per intersezione con la curva di capacità della pila) lo spostamento della sommità della pila stessa che comporta tale livello di sollecitazione tagliante. Con tale procedura si dispone quindi degli spostamenti limite della sommità della pila associati a ciascun meccanismo di collasso indagato e si può quindi applicare l’analisi statica non lineare (presentata in precedenza) per la determinazione dei PGA di innesco dei meccanismi.

Nelle verifiche degli appoggi, della perdita d’appoggio dell’impalcato e nell’innesco del martellamento, si riportano gli spostamenti differenziali massimi ottenuti dalle analisi IDA: per ciascun valore di PGA e per ciascun dei 7 sismi considerati. Come valore di riferimento si considera la media degli spostamenti differenziali massimi ottenuti dai 7 sismi come previsto dalla norma NTC2008.

Plinto: verifica a rottura del tirante inferiore

Curva di domanda del sisma e resistenza del meccanismo considerato

Pali: Verifica alle sollecitazioni normali

In tal caso si considera la verifica della sezione del palo soggetta a momento massimo Mmax e quella soggetta a momento minimo Mmin

Curva di domanda del sisma e resistenza del meccanismo considerato

Pali: Verifica alle sollecitazioni di taglio

Curva di domanda del sisma e resistenza del meccanismo considerato

Pali: Verifica della portanza ai carichi verticali

Curva di domanda del sisma e resistenza del meccanismo considerato

PGA di innesco dei meccanismi di collasso considerati

Si riassumono nel seguito i valori numerici dei PGA di innesco dei meccanismi di collasso considerati, graficati nei paragrafi precedenti:

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5 thoughts on “Valutazione di vulnerabilità sismica di un ponte esistente: applicazione numerica

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