Ponte al km 0+193 della S.S.49 bis della Val Pusteria

Monitoraggio dinamico durante le volate

per la costruzione del tunnel pilota del Brennero


Testo e immagini per gentile concessione 4 EMME Service S.p.A.

 

 

Ponte al km 0+193 della S.S. 49 bis

 

 

La Società 4 EMME Service S.p.A. specializzata nell’esecuzione di prove sperimentali su strutture in sito, è stata incaricata di eseguire il monitoraggio dinamico sul ponte al km 0+193 della S.S. 49 bis per il controllo delle deformazioni-sollecitazioni prodotte dalle vibrazioni innescate dalle esplosioni durante le fasi di scavo del tunnel pilota del Brennero.

A questo scopo è stato analizzato il ponte attraverso l’esecuzione di un modello agli elementi finiti, calibrato sulla base di una serie di risultati sperimentali.

Dal modello calibrato sono stati calcolati i valori di spostamento ottenuti sia per effetto sismico sia per il passaggio dei carichi di categoria.

Sulla base dei valori ottenuti sono stati definiti degli spostamenti massimi, presentati nel Piano Esecutivo di Sicurezza, indicati come valori limite per il monitoraggio dinamico durante le fasi di volata.

 


DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA

Il viadotto sul fiume Isarco è costruito in c.a. ed è lungo 184,15 m. Lo schema statico è quello di una struttura isostatica, a 4 campate, di cui una, la prima e la più corta, semplicemente appoggiata sulla spalla lato Bressanone e sulla prima pila, mentre le altre tre sono intervallate da due pile che sorreggono due mensole a cavaliere ciascuna, reggenti a loro volta le travate di uguale luce. La struttura portante dell’impalcato è costituita da 3 travi principali e due mensole laterali. 
     

Vista dell’intradosso



 

Le principali caratteristiche dell’impalcato sono:

·        luce della I campata:             22,62 m;

·        luce delle tre travate:                  40 m;

·        luce mensole a cavaliere:           9,5 m;

·        n° di travi principali:                 3

·        larghezza travi principali:          0,70 m;

·        interasse travi principali:          3,30 m;

·        larghezza carreggiata:              7,50 m;

·        larghezza impalcato:                9,60 m.

 

                                                                         

 

 



Mensola a cavaliere della II pila



MODELLAZIONE NUMERICA CALIBRATA

La modellazione agli elementi finiti del ponte oggetto della presente analisi, è realizzata con il codice di analisi strutturale Straus7, release 2.3.6 distribuito dalla società H.S.H. srl di Padova.

 

Vista assonometrica dal basso del modello agli elementi finiti

 

Prospetto

 

Trave L= 40 m

 

La modellazione della struttura ha richiesto l’utilizzo di 90.887 nodi e 52.122 elementi solidi. Il modello strutturale viene calibrato tramite la simulazione delle caratteristiche dinamiche misurate sperimentalmente.

Di seguito si espongono i principali componenti parametrici di contorno del modello calibrato.

 

ELEMENTO

MATERIALE

N° ELEMENTI

E [MPa]

n

ρ [kN/m3]

Pile

Calcestruzzo

11.904

32.000

0,20

25,00

Plinti

Calcestruzzo

1.734

32.000

0,20

25,00

Travi longitudinali

Calcestruzzo

23.412

35.000

0,20

25,00

Traversi

Calcestruzzo

3.016

35.000

0,20

25,00

Soletta

Calcestruzzo

12.056

35.000

0.20

25,00

 

Nelle immagini successive si riportano le viste assonometriche dei principali modi di vibrare della struttura.

 

 


 

Vista assonometrica del I  modo di vibrare,  f1 = 0,75 Hz

 

 

Vista planimetrica del I  modo di vibrare,  f1 = 0,75 Hz  con sovrapposizione della configurazione indeformata



Vista assonometrica del II  modo di vibrare,  f2 = 0,81 Hz

 

 

Vista prospettica del II  modo di vibrare,  f2 =081 Hz con sovrapposizione della configurazione indeformata



 

Vista assonometrica del III  modo di vibrare,  f3 = 1,68 Hz

 

 

Vista planimetrica del III  modo di vibrare,  f3 = 1,68 Hz con sovrapposizione della configurazione indeformata



 

Vista assonometrica del IV  modo di vibrare,  f4 = 2,05 Hz

 

 

Vista prospettica del IV  modo di vibrare,  f4 = 2,05 Hz con sovrapposizione della configurazione indeformata



 

Vista assonometrica del V  modo di vibrare,  f5 = 2,50 Hz

 

 

Vista prospettica del V  modo di vibrare,  f5 = 2,50 Hz con sovrapposizione della configurazione indeformata



 

Vista assonometrica del VI  modo di vibrare,  f6 = 3,11 Hz

 

 

Vista assonometrica del VII  modo di vibrare,  f7 = 3,46 Hz

 


Le frequenze teoriche ottenute sono riportate di seguito.

 

FREQUENZE DEL MODELLO CALIBRATO

DESCRIZIONE

FREQUENZA (Hz)

I Modo

0,75 (trasversale)

II Modo

0,81 (longitudinale)

III Modo

1,68 (trasversale)

IV Modo

2,05 (verticale)

V Modo

2,50 (verticale)

VI Modo

3,11 (torsionale)

VII Modo

3,46 (verticale)

 

 


SIMULAZIONE DEI FENOMENI INDOTTI DALLE ESPLOSIONI

 

Per poter valutare le accelerazioni nei punti più sensibili della struttura indotte dalle esplosioni è stato simulato il passaggio di spettri di eccitazione sulle fondazioni corrispondente a quello dovuto ad un’azione sismica.

Gli spettri di eccitazione comportano delle tensioni nelle direzioni del piano orizzontale che, se rientranti nella normativa in vigore, vengono assunte, attraverso i rispettivi spostamenti/accelerazioni, come parametri di confronto.

 

Per la valutazione dell’azione sismica è stata eseguita un’analisi dinamica adottando come spettro di risposta, in termini di accelerazione, la seguente espressione:

 

   con  

dove:

C = coefficiente di intensità sismica

S = grado di sismicità  (S=6 bassa sismicità)

I = coefficiente di protezione sismica

R = coefficiente di risposta che vale               0,862/T02/3            per   T > 0,8 s

                                                                     1,0                     per   T ≤ 0,8 s

 

Spettro di risposta

 

L’analisi modale tiene conto dei primi 30 modi di vibrazione sufficienti ad assicurare l’eccitazione di più dell’85% della massa totale della struttura.


Di seguito sono riportati gli spostamenti della struttura per effetto del sisma in direzione longitudinale , trasversale e verticale.

 

Spostamenti longitudinali    Sisma in direzione longitudinale

 

Spostamenti trasversali    Sisma in direzione trasversale

 

Spostamenti verticali    Sisma in direzione verticale

 





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