Ing. Mattia Mairone(1), Ing. Rebecca Asso(2,) Ing. Pietro Palumbo(1), Ing. Ph.D. Davide Masera(1)
(1) Masera Engineering Group S.r.l., Research and Development, Torino.
(2) Politecnico di Torino, Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Edile e Geotecnica (DISEG), Torino.
La presente ricerca fornisce alcune metodologie di calcolo utilizzate in Italia intorno agli anni Ottanta e Novanta e le formulazioni analitiche della risposta torsionale che possono essere utilizzate per la validazione dei risultati restituiti da complessi modelli ad elementi finiti. L’articolo presenta il caso studio di un viadotto esistente nel Nord Italia che sarà analizzato con l’obiettivo di confrontare approcci analitici e modellazione numerica; il viadotto è caratterizzato da un asse curvo in due direzioni e da un breve tratto centrale rettilineo. L’analisi statica globale viene effettuata realizzando un accurato modello ad elementi finiti con particolare attenzione alla distribuzione del momento torcente dovuta ai carichi nel piano verticale. L’obiettivo di questa ricerca è approfondire la risposta torsionale dei ponti ad asse curvilinei sotto diversi vincoli e condizioni di carico, al fine di aumentare la consapevolezza dell’interazione reciproca tra risposta strutturale flessione e torsionale confrontando formulazioni analitiche semplificate ampiamente utilizzate negli anni Novanta per progettare ponti curvilinei nel piano orizzontale. L’esame del caso di studio si ottiene anche confrontando la risposta di travi a cassone in acciaio curvilinee in condizioni di vincolo sia isostatiche che iperstatiche.
INTRODUZIONE
L’uso di travature d’acciaio curve orizzontalmente nei ponti autostradali ha notevoli sviluppi negli ultimi decenni [1]. Quando furono introdotti gli impalcati da ponte curvilinei, essi erano generalmente composti da una serie di travi rettilinee che ricostruivano il tracciato [2]. Nei primi anni della moderna progettazione, infatti, vennero utilizzate travi curve a causa delle complessità matematiche [3] associate al loro progetto.
A volte sono necessari ponti con geometrie complesse o strutture con asse curvilineo con raggio variabile [4][5] per ottimizzare il tracciato stradale [6] e ridurre al minimo i materiali utilizzati. Per gestire la complessa distribuzione delle tensioni dovute alla torsione [7], le infrastrutture ad asse curvilineo possono essere caratterizzate da impalcati con particolari geometrie trasversali, quali:
• impalcati a cassone in c.a.p, struttura misto acciaio-calcestruzzo o acciaio (figura 1(a));
• cassoni monocellulari interconnessi da solette in calcestruzzo (figura 1 (b)).
• cassone pluricellulare in c.a.p. o struttura composita acciaio-calcestruzzo (figura 1 (c));
• impalcati con travi a “I” in c.a.o e c.a.p.
L’impiego di profilati chiusi si è rivelata una soluzione strutturale molto efficace per ponti e cavalcavia [8] grazie all’elevata rigidità torsionale e alla capacità di distribuire in modo efficace il carico variabile da traffico [9][10] tra i nuclei delle travi scatolari, insieme a manutenibilità, economia ed estetica. Tuttavia, i ponti curvilinei mostrano sempre deformazioni torsionali sotto carichi verticali [1], a causa dell’eccentricità tra i carichi applicati e i dispositivi di appoggio [11]. Di conseguenza, si verifica un’interazione tra momenti di flessione e torsione lungo le campate [12], che può essere analizzata sia con modelli ad elementi finiti che con calcoli analitici. Tuttavia, quando viene eseguito un calcolo analitico, i ponti con asse curvilineo sono trattati come travi curvilinee nel piano orizzontale [2].[…]
Leggi l’articolo completo su Costruzioni Metalliche n. 2/2023.