Effetti bidirezionali nella protezione sismica di ponti con FPS = bi-directional effects in Seismic retrofitting of bridges with FPS

Analisi dinamica su un ponte a travata Questa ricerca nasce dalla necessità di condurre uno studio sulle prestazioni sismiche di ponti a travata isolati con FPS (Friction Pendulum System), superando l’analisi monodimensionale per approdare ad una modellazione 3D più raffinata dei dispositivi in esame. I ponti hanno da sempre avuto un ruolo strategico non solo per il sistema di traffico del nostro Paese ma per l’impatto economico e sociale che questo determina. Più di recente, invece, si è osservato come, durante un terremoto (Kawashima, 2000), queste opere debbano garantire la migliore operatività permettendo alle squadre di soccorso di raggiungere rapidamente i siti colpiti dal sisma. I danni di un ponte, infatti, non solo ostacolano o addirittura bloccano i percorsi di recupero delle squadre ma comportano importanti dispendi di tempo ed elevati costi. La progettazione tradizionale dei ponti si focalizzava di fornire un’adeguata resistenza e duttilità cioè permettere alla struttura di rispondere in maniera efficace all’input sismico. Questo risultato veniva raggiunto progettando spalle molto rigide, in grado di assorbire tutti gli spostamenti, e pile notevolmente armate in modo da conferire un’adeguata duttilità. Sfortunatamente, si è osservato, come terremoti di media intensità ma lungo periodo costringevano ad importanti opere di manutenzione delle pile e dell’impalcato o addirittura alla sostituzione di tutto o di una parte del singolo elemento. Recentemente, lo sviluppo di nuove tecnologie ha permesso la nascita di una nuova branchia della sismica interamente dedicata all’isolamento e alla prevenzione sismica capace di rivoluzionare le basi del “seismic design”. Le strutture infatti non dovevano possedere grandi duttilità o importanti flessibilità poiché l’intero spostamento dell’elemento veniva assorbito da un dispositivo progettato appositamente per assorbire grandi deformazioni a taglio. Risulta, quindi, comprensibile come l’intera ricerca si sia mossa nel trovare dispositivi sempre più performanti e ad un basso costo, facilmente installabili e resistenti agli sforzi e al tempo. Da queste considerazioni nasce il desiderio di analizzare, nel suddetto lavoro, oltre al comportamento traslazionale degli FPS anche quello rotazionale valutando una sorta di rigidezza rotazionale del dispositivo capace di assorbire i momenti torsionali che la pila trasferirebbe all’impalcato. Inoltre, particolare attenzione è stata riservata al problema dell’interazione spalla-pila, partendo da schemi statici semplici, già analizzati in altri lavori, per poi approdare a sistemi a più pile in modo da indagare l’influenza del tipo di schema costruttivo sulle prestazioni degli FPS. Lo studio si pone come obiettivo di valutare la risposta sismica in termini di spostamenti e forze agenti sia, sulle differenti componenti del ponte (impalcato, spalla e pila) che sui diversi schemi statici analizzati individuando anche gli ottimi di attrito che minimizzano i differenti percentili della risposta sismica della pila al variare dei principali parametrici dinamici del sistema strutturale. Infine, vengono proposte opportune leggi di regressione per il dimensionamento degli isolatori e delle differenti componenti di un ponte al variare delle caratteristiche dinamiche del complesso strutturale.