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

More documents

Recommendations

Info

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 .
Figura 1 – “Ponte di mare” Per l’insieme timpani-riempimento si è ipotizzato un comportamento elastico con modulo di elasticità E=8 kN/cm 2 , coefficiente di Poisson ν=0.4 e peso specifico 69 kN/m 3 (ρ=717.7 kg/m 3 ). Quest’ultima ipotesi è stata già adottata da altri autori (Loo e Yang, 1991), e mira a mo dellare il comportamento dell’arco tenendo conto dell’effetto di contenimento esercitato dai timpani e ancor più del significativo effetto dovuto al riempimento che, anche se estremamente deformabile, esercita una benefica azione di confinamento sull’arco vero e proprio. Gli elementi utilizzati sono quelli definiti “3D-solid” caratterizzati 20 nodi e tre gradi di libertà traslazionale per nodo, con un totale di 132 elementi per gli archi, 96 elementi per l’insieme timpano-riempimento e di 1539 nodi e la mesh risultante è riportata in figura 3. Le dimensioni degli elementi impiegati per le varie zone del ponte sono state scelte in modo da garantire l’accuratezza della soluzione con tempi di calcolo non troppo elevati. Nell’analisi dinamica vengono complessivamente considerati sei modi propri di vibrare ipotizzando un unico coefficiente di smorzamento ζ=0.025. A 2 A 1 A 3 a) b) Figura 2 – Caratteristiche geometriche in centimetri del “Ponte di mare”: a) vista frontale; b) pianta
Page 1: Analisi dinamica di ponti ad arco i
Page 5 and 6: 2 ( g c I 0. 862) ( ω 2π) 4ζ S (
Page 7 and 8: Il carico sulla struttura viene pos
Page 9 and 10: 0.08 0.04 Abbassamenti punto A2 [cm

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

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?