Nel presente articolo viene effettuata la valutazione del rischio sismico con il metodo SCN al Viadotto sul fosso Ponticelli ubicato sull’ Autostrada A1 Milano-Napoli al km. 705+129. Lo scopo dell’analisi è di definire la vulnerabilità sismica del ponte in oggetto con riferimento ai diversi stati limite definiti dalla normativa.
Nell’articolo successivo tale valutazione sarà all’influenza che il degrado per corrosione ha sulla vulnerabilità sismica in funzione dello scenario proposto.Caso di studio – Valutazione del viadotto Ponticelli A1 Milano Napoli
Lo scopo dell’analisi è di definire la vulnerabilità sismica del ponte in oggetto con riferimento ai diversi stati limite definiti dalla normativa.
L’analisi è eseguita utilizzando il programma di calcolo a elementi finiti SAP2000. Il programma SAP2000 consente di valutare il comportamento anelastico degli elementi strutturali e dei dispositivi di appoggio/collegamento mediante legami a plasticità concentrata Momento–Rotazione e Forza–Spostamento secondo il metodo SCN e con riferimento al Manuale AVS2.0.
Posizionamento geografico del viadotto in oggetto Descrizione del modello
Il Viadotto in oggetto è costituito da due carreggiate a tre corsie e composto da n.6 campate uguali che hanno lunghezza pari a 32 m. Il ponte originario risale al 1959 ed aveva due carreggiate e due corsie.
Nel 1989 sono iniziati i lavori di allargamento per la realizzazione della terza corsia. Le opere strutturali prevedevano l’inserimento di doppie pile cave alle estremità della pila esistente costituita da un telaio in c.a. il tutto collegato con un nuovo pulvino che inglobava quello esistente.
Le spalle sono state adeguate alla nuova sede stradale con la realizzazione di fondazioni profonde. L’impalcato ha previsto n°2 travi in c.a.p. per carreggiata. Tutte le campate sono costituite da impalcati in c.a.p. con travi a doppio T e soletta in c.a. Le travi sono di due tipologie per i lavori della terza corsia. Le singole campate sono appoggiate su dispositivi in neoprene/acciaio. Lo schema di calcolo dell’impalcato è di trave continua su più appoggi. Nel modello sono state considerate le travate costituenti l’impalcato da ponte e i vari dispositivi di appoggio/collegamento di quest’ultimo.
LO STUDIO COMPLETOParte I: Classe di attenzione, meccanismi di collasso, modelli di calcolo e metodi di valutazione;Parte II: Applicazione del metodo SCN ad un caso di studio. Il viadotto Ponticelli;Parte III: Influenza del degrado per corrosione delle armature sulla Vulnerabilità sismica del Viadotto Ponticelli.
Al fine di definire correttamente le masse sismiche della struttura, sono stati considerati anche i carichi associati agli elementi non strutturali (pavimentazione, cordoli, marciapiedi). Le non-linearità dovute al materiale sono state applicate a tutti gli elementi strutturali e dispositivi di appoggio/collegamento, ad esclusione degli elementi costituenti l’impalcato.
Le travate dell’impalcato da ponte e relativa soletta sono state modellate con elementi membrana priva di peso, rigidamente connessa nel piano orizzontale mediante elementi gap per simulare il giunto tra le campate.
Gli appoggi delle travate sulle pile sono stati modellati mediante molle non lineari in grado di tenere conto, in funzione dell’entità degli spostamenti relativi orizzontali, della caduta dell’impalcato sulla sommità della pila, dell’attrito calcestruzzo-calcestruzzo.
Analogamente, sono stati modellati gli appoggi sulle spalle e l’interazione spalla terreno tramite link non lineari reagenti a sola compressione fino all’attivazione della resistenza passiva.
Modello agli elementi finiti del Viadotto in oggetto. (Direzione longitudinale Y- trasversale X)
Modello agli elementi finiti solido del Viadotto in oggetto Normative di riferimento
La verifica è svolta in accordo con le seguenti normative:D.M. 17/01/2018 – Aggiornamento delle “Norme tecniche per le Costruzioni”.CIRCOLARE 21/1/2019 n.7 C.S.L.L. – Istruzioni per l’applicazione dell’“Aggiornamento delle “Norme tecniche delle costruzioni”;ATC – Applied Technology Council (1996) Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Building Report No. ATC-40, Redwood City, CA.Norme Californiane Caltrans - California Dept. Of Transportation (2006), Seismic Design Criteria ver. 1.4, Sacramento, CA.
Caratteristiche dei materiali e resistenze di calcoloPile e impalcato
Le caratteristiche meccaniche dei materiali utilizzati per l’opera in oggetto, sono differenziate in funzione dei periodi di realizzazione iniziale e dei lavori di allargamento per la terza corsia.
Gli elementi strutturali in c.a. a comportamento non lineare (pile) sono stati modellati nel dettaglio mediante elementi strutturali, caratterizzati da legami elasto-plastici Momento-Rotazione e elasto-fragili Taglio-Deformazione coerenti con i modelli proposti in D.M. 17/01/2018 e relativa Circolare; per definirne le proprietà meccaniche di resistenza e duttilità, si è fatto riferimento alle geometrie ed armature indicate nelle tavole di progetto e ai seguenti diagrammi tensione-deformazione:
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