Dynamic behaviour of the Streicker Bridge under human-induced loads

Nell’ambito dell’ingegneria strutturale, la progettazione di passerelle soggette a carichi indotti dall’uomo, come quelli dovuti alla camminata o alla corsa, richiede una delicata fase di modellazione della struttura e delle azioni che i pedoni esercitano sulla struttura stessa con l’obiettivo di poter prevenire vibrazioni del ponte che compromettano il comfort degli utenti, come successe negli anni 2000 sul Millenium Bridge di Londra o più tardi sulla Passerelle Solférino di Parigi. Data la complessità e l’aleatorietà dei carichi che possono agire sulle passerelle, sempre di più negli ultimi anni si sta accentuando il bisogno di validazione di modelli numerici. In Europa esistono normative di riferimento per la verifica in esercizio di passerelle soggette all’azione dinamica dei pedoni, come le linee guida Hivoss e Setra le quali introducono diverse classi di comfort, a ciascuna delle quali corrisponde un limite di accelerazione del ponte. Nel mio lavoro di tesi l’obiettivo è stato quello di validare un modello agli elementi finiti di una passerella reale, lo Streicker Bridge nel campus dell’università di Princeton, rispetto alle azioni statiche e dinamiche sulla passerella, attraverso il confronto con dati sperimentali presenti in letteratura. La passerella è lunga 104 m ed è composta da una campata principale e quattro raccordi che la vincolano nel piano orizzontale. Nel piano verticale, la campata principale è sostenuta da un arco metallico e i raccordi curvilinei da pile metalliche ad “Y”. La passerella presenta un impalcato composto da sezione mista in calcestruzzo post-teso e acciaio ad alte prestazioni. A partire da studi precedenti sulla passerella, in questo elaborato sono stati sviluppati tre modelli agli elementi finiti (FE): il modello A, sviluppato in SAP2000 con soli elementi monodimensionali di tipo beam; il modello B, sviluppato in ANSYS con soli elementi beam; il Modello C, sviluppato in ANSYS, con elementi di tipo beam ed elementi bidimensionali di tipo shell per l’impalcato. Successivamente, sono stati utilizzati i dati sperimentali messi a disposizione dall’Università di Princeton per la validazione dei tre modelli FEM in termini di comportamento statico e modale. Dalla validazione è emerso che il modello C riproduce in modo soddisfacente le proprietà modali ricavate dalle misure condotte sulla passerella e le linee di influenza calcolate tramite una prova di carico viaggiante. Successivamente alla validazione, è stata condotta un’analisi dinamica considerando diversi casi di azione pedonale sulla passerella, adottando un modello di carico proposto in letteratura: •??un singolo pedone che corre, adottando un approccio a linee di influenza per distribuire il carico mobile sull’impalcato tridimensionale; •??più pedoni che corrono. Queste condizioni vogliono riprodurre alcuni test condotti sulla passerella e i risultati delle simulazioni numeriche sono stati confrontati con le misure condotte. Il risultato di questo studio è un modello validato, che può essere utilizzato per condurre indagini numeriche più avanzate, come quella transiente, anche in condizioni di carico diverse da quelle testate sperimentalmente, con l’obiettivo di valutare il comportamento in esercizio della passerella.