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Ottimizzazione della risposta sismica di ponti isolati con dispostivi ad attrito considerando la variabilità spaziale del moto = Optimisation of seismic response of isolated bridges with friction devices considering spatial variability of motion

Alessandro Mansueto

Ottimizzazione della risposta sismica di ponti isolati con dispostivi ad attrito considerando la variabilità spaziale del moto = Optimisation of seismic response of isolated bridges with friction devices considering spatial variability of motion.

Rel. Paolo Castaldo, Elena Miceli, Guglielmo Amendola. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Ingegneria Civile, 2025

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Abstract:

Gli effetti dannosi che i terremoti asincroni possono avere sulle infrastrutture estese come i ponti, sono diventati un tema di grande interesse nell’ingegneria civile. I danni registrati in passato hanno portato ad un’indagine approfondita sulle principali cause della variabilità spaziale del moto sismico del suolo (SVEGM). Le stesse includono: l’effetto dovuto al passaggio delle onde; la perdita di coerenza delle onde sismiche; gli effetti locali del sito dovuti alle diverse condizioni del terreno sotto gli appoggi. Lo scopo di questa tesi è migliorare la comprensione degli effetti dovuti ai sismi asincroni sui ponti isolati, focalizzandosi su quelli dotati di isolatori a pendolo scorrevole. Tale obiettivo viene raggiunto tramite un’analisi sismica deterministica, in cui si è tenuto conto dell’aleatorietà del sisma, confrontando la risposta sismica del ponte in condizioni di input sincroni e asincroni, con lo scopo di valutare la risposta sismica delle pile. Il ponte esistente analizzato, situato vicino alla città dell'Aquila, è in calcestruzzo armato di lunghezza pari a 163,0 m, semplicemente appoggiato su quattro pile e due spalle alle estremità, e dotato di un sistema di isolamento sismico a pendolo scorrevole (FPS). Inoltre, è stata esaminata una configurazione di ponte a 7 campate derivata dal progetto originale per esplorare gli effetti della SVEGM all'aumentare della lunghezza del ponte. Per eseguire l’analisi parametrica sono stati considerati in modo deterministico 15 diversi coefficienti d’attrito per l’isolatore a pendolo scorrevole, tre raggi di curvatura diversi e, di conseguenza, tre diversi periodi di isolamento. L'intera serie di modelli strutturali del ponte è stata implementata in Opensees, un software open-source agli elementi finiti, adottando un approccio tridimensionale basato su un modello unifilare. Quest’ultimo permette di modellare l’impalcato come se fosse una singola trave avente sezione quella dell’intero impalcato (5 travi più una soletta soprastante). Tale approccio è vantaggioso per i ponti isolati, poiché si presume che l’impalcato abbia un comportamento simile ad un corpo rigido al di sopra degli isolatori, facendo sì che le non linearità si concentrino sulle pile. La risposta del ponte è valutata attraverso un'analisi non lineare nel dominio del tempo (NRHA) con input sismici relativi ad un periodo di ritorno TR=475 anni e scalati rispetto ad una misura d’intensità (IM) che nella presente tesi si riferisce allo spostamento spettrale Sd(T1), per ciascuno dei 3 modelli, considerando il primo periodo di isolamento, T1=2,3,4sec. L'analisi include anche due diversi angoli di incidenza, pari a 30° e 60° rispetto all'asse longitudinale del ponte. I risultati ottenuti sono espressi da curve mediante grafici; gli stessi hanno sulle ordinate i rapporti di spostamento delle pile, considerati come parametri di domanda ingegneristica (EDP) e sulle ascisse i coefficienti d’attrito dell’isolatore sismico. Pertanto, analizzando le curve ottenute viene valutata la risposta sismica ottimale del ponte isolato. Questa si ricava dall’effetto minore registrato a livello della pila, in termini rapporto di spostamento della stessa associato ad un determinato coefficiente d’attrito, che tende a minimizzare la risposta sismica. I risultati evidenziano che la variabilità spaziale del moto sismico è sempre dannosa rispetto alle condizioni di input uniformi, in particolar modo all'aumentare della lunghezza complessiva del ponte e del periodo di isolamento.

Relatori: Paolo Castaldo, Elena Miceli, Guglielmo Amendola
Anno accademico: 2024/25
Tipo di pubblicazione: Elettronica
Numero di pagine: 147
Soggetti:
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Ingegneria Civile
Classe di laurea: Nuovo ordinamento > Laurea magistrale > LM-23 - INGEGNERIA CIVILE
Aziende collaboratrici: NON SPECIFICATO
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/35866
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