AUTORE: Marco Mattarocci
TUTOR: prof. Marco Zucca
STAGE: Ingegneri Polito s.r.l.
MASTER: Master in “Progettazione Sismica delle Strutture per Costruzioni Sostenibili” a.a 2023/24
Oggetto del presente lavoro di tesi è l’analisi di vulnerabilità sismica di un viadotto autostradale in calcestruzzo armato.
Nella fattispecie l’opera analizzata è il viadotto Lodo dell’Autostrada dei Fiori Tronco A6, ubicato tra l’interconnessione di Savona e lo svincolo di Altare in carreggiata direzione Torino nel Comune di Savona, è composto da 24 campate e 23 pile, ed ha uno sviluppo pari a 879 metri.
La struttura portante è composta da pile in c.a. di sezione ed altezza variabile. L’impalcato, composto da una piastra in calcestruzzo armato sostenuta da un graticcio di travi, è poggiato su pulvini anch’essi in c.a. ospitanti i dispositivi di appoggio che riportano i carichi sulle sottostrutture.
L’analisi di vulnerabilità sismica è stata condotta con un modello tridimensionale agli elementi finiti realizzato impiegando il software di calcolo Midas Gen. La capacità del viadotto è stata valutata con un un’analisi time history, che prevede l’applicazione al piede di una storia temporale.
Il focus del lavoro di tesi è stata la valutazione del livello di danneggiamento degli elementi non lineari per pervenire alla capacità in termini di forze e deformabilità della struttura sotto l’azione sismica.
Figura 1 – Legame di isteresi della sezione durante la storia temporale
A valle delle analisi si è pervenuti agli indicatori di rischio per i diversi stati limite così come previsto dalla normativa vigente, in termini di rapporti di accelerazione al piede e tempi di ritorno, propedeutici per pianificare eventuali interventi di rinforzo.
Figura 2 – Vista del modello di calcolo
Tutti gli elementi sono stati modellati come elementi beam, ad alcuni dei quali sono state assegnate proprietà anelastiche definite da cerniere plastiche a fibra.
Tale discretizzazione ha permesso di apprezzare i legami isteretici delle sezioni (Fig.2) durante la storia temporale, di valutare lo stato di deformazione e sforzo delle singole fibre costituenti la sezione e di individuare quei parametri di calcolo che nel rapporto di verifica definiscono la capacità.
Figura 3 – Discretizzazione della sezione in fibre
FOR INTERNATIONAL STUDENTS
The subject of this thesis is the seismic vulnerability analysis of a reinforced concrete motorway viaduct.
In this case, the work analyzed is the Lodo viaduct of the Autostrada dei Fiori Tronco A6, located between the Savona interconnection and the Altare junction on the carriageway towards Turin in the Municipality of Savona, it consists of 24 spans and 23 piers, and has a development of 879 meters.
The load-bearing structure is composed of reinforced concrete piers of variable section and height. The deck, consisting of a reinforced concrete slab supported by a lattice of beams, rests on pulvins also made of reinforced concrete that house the support devices that bring the loads back to the substructures.
The seismic vulnerability analysis was conducted with a three-dimensional finite element model made using the calculation software Midas Gen. The capacity of the viaduct was evaluated with a time history analysis, which involves the application of a time history at the foot.
The focus of the thesis work was the evaluation of the level of damage of the nonlinear elements in order to arrive at the capacity in terms of forces and deformability of the structure under seismic action.
Following the analysis, the risk indicators for the various limit states were arrived at as required by current legislation, in terms of acceleration ratios at the foot and return times, preparatory to planning any reinforcement interventions.
All elements have been modeled as beam elements, some of which have been assigned inelastic properties defined by bonds derived from plastic fiber hinges.
This discretization allowed to appreciate the hysteretic bonds of the sections (Fig.1) during the time history, to evaluate the state of deformation and stress of the individual fibers constituting the section and to identify those calculation parameters that define the capacity in the verification report.