Analisi dinamica di ponti ad arco in muratura soggetti a ... - Anidis

1 INTRODUZIONE
Lo studio del comportamento dinamico di strutture da ponte ad arco in muratura per effetto di
sismi e carichi viaggianti costituisce un settore di ricerca ancora in via di sviluppo ma di particolare
interesse anche per l’importanza storico-culturale, oltre che funzionale, ricoperta da tale tipologia
strutturale nel nostro paese. Negli ultimi anni si sono sviluppati numerosi studi e ricerche
finalizzati alla caratterizzazione dei legami costitutivi delle strutture murarie al fine di poter
essere implementati in codici di calcolo agli elementi finiti (Borino, 1989; Fuschi, 1993; Crisfield,
1985; Crisfield, 1990; Harvey, 1988; Loo, 1991 a,b; Chao, 1991; Heyman, 1982). La
complessità di tali legami ha concentrato l’attenzione dei ricercatori in particolare sui problemi
di natura statica. D’altro canto recentemente è stata evidenziata l’importanza dei fenomeni dinamici
per una analisi realistica di tali strutture ed in particolare il ruolo del traffico veicolare
sui fenomeni di fatica sulle strutture da ponte (Stanisic, 1974; Ricciardi, 1994). Scopo del lavoro
è quello di analizzare una struttura da ponte ad arco in muratura costruita alla fine del 700 nella
città di Palermo di cui costituisce una delle vie di accesso. Nel lavoro si vogliono mettere in e-
videnza gli effetti dinamici dovuti sia a terremoti spettro-compatibili, sia quelli legati ai carichi
in movimento nell’ipotesi sia di velocità di transito costante sia in frenata. Lo studio è condotto
considerando dapprima separatamente i due fenomeni e poi combinandoli assieme per mettere
in evidenza eventuali accoppiamenti indesiderati sulle vibrazioni. Per il calcolo della risposta
strutturale è stato utilizzato il programma agli elementi finiti ADINA utilizzando elementi tridimensionali
isoparametrici e modello costitutivo tipo “concrete” opportunamente caratterizzato
(ADINA, 1997). La procedura numerica utilizzata per la integrazione delle equazioni differenziali
di equilibrio è quella di Newmark mentre la tecnica iterativa usata all’interno del generico
passo temporale è quella di Newton- Raphson. I risultati ottenuti dimostrano l’importanza del
traffico veicolare sul comportamento dinamico del ponte in esame.
I risultati ottenuti dimostrano che gli effetti del traffico veicolare non sono trascurabili e risultano
essere dello stesso ordine di grandezza di quelli dovuti al sisma, confermando la –necessità
di tenere in considerazione i carichi mobili anche per le strutture da ponte in muratura
2 ANALISI DINAMICA DEL "PONTE DI MARE"
2.1 Alcune notizie storiche
La costruzione di questo ponte (Villabianca; Palermo, 1858), comunemente indicato come
“Ponte di mare” e riportato in figura 1, avvenne nel 1584 per decisione del Senato di Palermo.
Ingrandito ed abbellito nel 1718 per merito del governo pretorio subì gravissimi danneggiamenti
qualche decennio dopo a causa prima di un terremoto nel 1751 e poi con l’inondazione del
1772. In entrambe le circostanze si procedette alla sua ricostruzione effettuando anche lavori di
miglioramento della struttura del ponte. In occasione di tali ricostruzioni il ponte fu edificato in
un nuovo sito più distante dalle azioni dirette delle onde e su strati di roccia più viva. Questa è
rimasta l’attuale locazione, anche se nel tempo il ponte ha subito notevoli rimaneggiamenti.
2.2 Descrizione della struttura e del modello numerico utilizzato
Dalla figura 1 si deduce che il ponte in esame è un ponte stradale a tre campate, costituito da
tre archi a sesto ribassato ed avente una corsia per ciascun senso di marcia le cui caratteristiche
geometriche sono riportate in figura 2.
Il modello meccanico impiegato per descrivere il comportamento costitutivo dell’arco è quello
”concrete” presente nella libreria ADINA [ADINA, 1997], ipotizzando la muratura omogeneizzata
con un peso specifico pari a 27 kN/m 3 (ρ=280.8 kg/m 3 ), modulo di elasticità E=500
kN/cm 2 , coefficiente di Poisson ν=0.3 e bassa resistenza a trazione σ t =0.05 kN/cm 2 .