0
FRANCO BONTEMPI 1
APPROCCIO SISTEMICO
AL PROGETTO DEI GRANDI PONTI
Franco Bontempi
Professore Ordinario di Tecnica delle C...
FRANCO BONTEMPI 2
FRANCO BONTEMPI 3
COMPLESSITA’
non linearita’
incertezze
interazioni
FRANCO BONTEMPI 4
LineareLineare NonlineareNonlineare
StrettaStretta
LascaLasca
COMPLESSITA’ DI UN SISTEMA
FRANCO BONTEMPI 5
FACTORS INFLUENCING
STRUCTURAL COMPLEXITY
NON LINEAR
BEHAVIOR
LINEAR
FRANCO BONTEMPI 6
3300183 183777 627
+77.00 m
+383.00 +383.00
+54.00
+118.00
+52.00 +63.00
3300183 183777 627
+77.00 m
+38...
FRANCO BONTEMPI 7
FACTORS INFLUENCING
STRUCTURAL COMPLEXITY
LOW
AMBIGUITY
UNCERTAINTY
HIGH
NON LINEAR
BEHAVIOR
LINEAR
FRANCO BONTEMPI 8
3300183 183777 627
+77.00 m
+383.00 +383.00
+54.00
+118.00
+52.00 +63.00
3300183 183777 627
+77.00 m
+38...
FRANCO BONTEMPI 9
FACTORS INFLUENCING
STRUCTURAL COMPLEXITY
LOW
AMBIGUITY
UNCERTAINTY
HIGH
TIGHT
COUPLING
INTERACTIONS
CON...
FRANCO BONTEMPI 10
3300183 183777 627
+77.00 m
+383.00 +383.00
+54.00
+118.00
+52.00 +63.00
Interazione Struttura - Traffi...
FRANCO BONTEMPI 11
LIVELLO GLOBALE
3300 m
livello locale
200 m
N.B. 1 - EFFETTO SCALA
FRANCO BONTEMPI 12
PROGETTO
COSTRUZIONE
(MATERIALI – COMPONENTI)
COMPORTAMENTO
UMANO
N.B. 2
FRANCO BONTEMPI 13
STRUCTURAL
QUALITY
- design life
- railway
runability
- highway
runability
- free channel
- robustness
...
FRANCO BONTEMPI 14
Qualita’ ISO 9000…
Codici Etici…
N.B. 3
FRANCO BONTEMPI 15
COMPLEXITY exists when there are manymany different partsparts that are
strictly connectedconnected; mo...
FRANCO BONTEMPI 16
APPROCCIO SISTEMICO
come affrontare
la complessita’
FRANCO BONTEMPI 17
ELEMENTI E COMPONENTI
STRUTTURALI
ORGANIZZAZIONE
Le relazioni stabili di funzione, funzionalità
e topol...
FRANCO BONTEMPI 18
PROCESSO
DECISIONALE
RISTRUTTURAZIONE E NEGOZIAZIONE PROBLEMA
PROCESSO DI NEGOZIAZIONE
E SPAZIO DECISIO...
FRANCO BONTEMPI 19
strategie
come pensare ed operare
FRANCO BONTEMPI 20
# 1 – SCOMPOSIZIONE:
visione olistica e gerarchica
Definizione delle
operazioni di dettaglio
passo-pass...
FRANCO BONTEMPI 21
# 2 – CONVERGENZA:
approccio costruttivo e storico
consapevolezza del problema
modelli / tempo
soluzione
FRANCO BONTEMPI 22
# 3 - SENSITIVITA’:
cosa e’ importante – cosa cambia
passo
esplorativo
elementare
FRANCO BONTEMPI 23
N.B. 1
Esplorazione:
Testo Unitario
DM. 14 settembre 2005
FRANCO BONTEMPI 24
# 4 – DELIMITAZIONE:
governance della complessita’
indipendenza
dalle ipotesi e
dalle assunzioni
FRANCO BONTEMPI 25p

p
MOLTIPLICATORE  COME FUNZIONE DEL
GENERICO PARAMETRO STRUTTURALE p
N.B. 2
FRANCO BONTEMPI 26
INCERTEZZA DEL MOLTIPLICATORE DELLO
STATO LIMITE  COME FUNZIONE DELLA
INCERTEZZA DEL PARAMETRO STRUTTU...
FRANCO BONTEMPI 27
INTERVALLO DI RISPOSTA COME SOLUZIONE DI
UN PROBLEMA DI (ANTI) OTTIMIZZAZIONE
 Il problema di determin...
FRANCO BONTEMPI 28
SCENARI DI CONTINGENZA
• Carico ferroviario
– 2 binari: #2 + #2
• Carico stradale
– 4 corsie:
#3 +#3+#3...
FRANCO BONTEMPI 29
# 5 – RIDONDANZA:
raddoppio di marcatura
Indipendent review
FRANCO BONTEMPI 30
Utilizzo di vari codici di calcolo
differenti configurazioni strutturali
specificita’ della modellazion...
FRANCO BONTEMPI 31
dependability
grado di confidenza nei
confronti delle prestazioni
di un sistema
FRANCO BONTEMPI 32
DEPENDABILITY
ROBUSTNESS
SECURITY: 9/11
naturale/colposo
doloso
FRANCO BONTEMPI 33
LCHP vs. HCLP Accidents
Eventi Frequenti con
Conseguenze Limitate
Eventi Rari con
Conseguenze Elevate
S...
FRANCO BONTEMPI 34
FAILURE
System vulnerability: Firewalls
FRANCO BONTEMPI 35
Hazard incursion: Synchronicity
FRANCO BONTEMPI 36
FMEA
Failure Modes and Effects Analysis
For identifying the consequences of the
failure of a structural...
FRANCO BONTEMPI 37
Variabile X
Valutazione
prestazionale
Limite
Prestazionale 1
Limite
Prestazionale 3
Limite
Prestazional...
FRANCO BONTEMPI 38
PERFORMANCE ROBUSTNESS
QUALITY
DAMAGE or ERROR
REQUIRED
PERFORMANCE
NOMINAL
PERFORMANCE
NOMINAL SITUATI...
FRANCO BONTEMPI 39
#1 CONTINUITA’
FRANCO BONTEMPI 40
#2 COMPARTIMENTAZIONE
FRANCO BONTEMPI 41
In particolare, secondo quanto stabilito nelle norme specifiche per le varie tipologie
strutturali, str...
FRANCO BONTEMPI 42
N.B. 2
Oltre alle azioni accidentali definite al Paragrafo 5.4, dovrà essere considerato lo scenario di...
FRANCO BONTEMPI 43
SCOMPOSIZIONE
STRUTTURALE
descrizione
sistemica dell’oggetto
FRANCO BONTEMPI 44
output
O(t)
decisioni
per l'analisi o la sintesi
del sistema reale
environment
E(t)
input
I(t)
modello ...
FRANCO BONTEMPI 45
Il MACROLIVELLO, che comprende il Ponte nella sua
globalità e i sistemi strutturali;
Il MESOLIVELLO, ch...
FRANCO BONTEMPI 46
SISTEMA
STRUTTURALE
PRINCIPALE
ZONE SPECIALI DI
IMPALCATO
SISTEMA DI
RITEGNO/SOSTEGNO
SISTEMA
STRUTTURA...
FRANCO BONTEMPI 47
Individuazione delle
VARIABILI di progetto
per ciascun elemento
Individuazione delle
VARIABILI di proge...
FRANCO BONTEMPI 48
Rappresentazione ipertestuale:
modellazione ad oggetti
e rappresentazione ad albero
del problema strutt...
FRANCO BONTEMPI 49
FRANCO BONTEMPI 50
FRANCO BONTEMPI 51
Criterio meccanico: B-D regions
(c)
struttura
FRANCO BONTEMPI 52
L'analisi di un sistema strutturale complesso difficilmente puo'
essere condotto in un'unica fase. All'...
FRANCO BONTEMPI 53
FRANCO BONTEMPI 54
ZONE NODALI
ZONE DIFFUSIVE
FRANCO BONTEMPI 55
Criterio funzionale: criticita’
Sistemastrutturale
FRANCO BONTEMPI 56
Ai differenti livelli strutturali sono associati differenti requisiti di affidabilità in termini di
pre...
FRANCO BONTEMPI 57
Macrolivello Mesolivello
Sistemi
strutturali
Strutture Sottostrutture
Componenti
Primari
(C1)
Component...
FRANCO BONTEMPI 58
STRUCTURAL DECOMPOSITION
FRANCO BONTEMPI 59
FRANCO BONTEMPI 60
FRANCO BONTEMPI 61
N.B. 1 modellazione per le verifiche di fatica
FRANCO BONTEMPI 62
FRANCO BONTEMPI 63
FRANCO BONTEMPI 64
FRANCO BONTEMPI 65
FRANCO BONTEMPI 66
FRANCO BONTEMPI 67
FRANCO BONTEMPI 68
APPROCCIO
SISTEMICO
• #1 SCOMPOSIZIONE
• #2 CONVERGENZA
• #3 SENSIBILITA’
• #4 DELIMITAZIONE
• #5 RIDON...
FRANCO BONTEMPI 69
FRANCO BONTEMPI 70
Modellazione
dell’impalcato
FRANCO BONTEMPI 71
deck arrangement
FRANCO BONTEMPI 72
deck arrangement
FRANCO BONTEMPI 73
highway girder section
FRANCO BONTEMPI 74
railway girder section
FRANCO BONTEMPI 75
FRANCO BONTEMPI 76
transverse element section
FRANCO BONTEMPI 77
FRANCO BONTEMPI 78
FRANCO BONTEMPI 79
FRANCO BONTEMPI 80
FRANCO BONTEMPI 81
FRANCO BONTEMPI 82
FRANCO BONTEMPI 83
FRANCO BONTEMPI 84
FRANCO BONTEMPI 85
FRANCO BONTEMPI 86
FRANCO BONTEMPI 87
FRANCO BONTEMPI 88
FRANCO BONTEMPI 89
Modellazione parametrica
macro6.mac Crea prolungamenti cassoni stradali all'interno del traverso.
macro...
FRANCO BONTEMPI 90
Modello totalmente parametrico g (kg/m3
) 7833
Cassone stradale p.p. (t/m) Cassone ferroviario p.p. (t/...
FRANCO BONTEMPI 91
Condensazione
della modellazione
FRANCO BONTEMPI 92
VALIDAZIONE DEI MODELLI LOCALI
Presentazione del modello Shell ISOP4
Elementi lastra-
piastra a 4 nodi
...
FRANCO BONTEMPI 93
VALIDAZIONE DEI MODELLI LOCALI
Presentazione del modello Shell ISOP8
Elementi lastra-
piastra a 8 nodi
...
FRANCO BONTEMPI 94
VALIDAZIONE DEI MODELLI LOCALI
Presentazione del modello Frame
Campata tipo: 177 nodi
Elementi trave
(B...
FRANCO BONTEMPI 95
CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME
Gruppo 1
Modello Frame
T = 0.390 s.
Modo ...
FRANCO BONTEMPI 96
CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME
Gruppo 2
Modello Frame
T = 0.272 s.
Modo ...
FRANCO BONTEMPI 97
CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME
Gruppo 3
Modello Frame
T = 0.190 s.
Modo ...
FRANCO BONTEMPI 98
CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME
Gruppo 4
Modello Frame
T = 0.126 s.
Modo ...
FRANCO BONTEMPI 99
CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME
Gruppo 5
Modello Frame
T = 0.137 s.
Modo ...
FRANCO BONTEMPI 100
CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME
Gruppo 6
Modello Frame
T = 0.107 s.
Modo...
FRANCO BONTEMPI 101
CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME
Gruppo 7
Modello Frame
T = 0.099 s.
Modo...
FRANCO BONTEMPI 102
CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME
Gruppo 8
Modello Frame
T = 0.094 s.
Modo...
FRANCO BONTEMPI 103
CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME
Gruppo 9
Modello Frame
T = 0.115 s.
Modo...
FRANCO BONTEMPI 104
CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME
Gruppo 10
Modello Frame
T = 0.079 s.
Mod...
FRANCO BONTEMPI 105
Spostamenti verticali (m)
modelli shell ISOP4 / ISOP8
soggetti ad azione verticale (1.0g)
FRANCO BONTEMPI 106
Spostamenti verticali del cassone stradale
-24,00
-21,00
-18,00
-15,00
-12,00
-9,00
-6,00
-3,00
0,00
0...
FRANCO BONTEMPI 107
Spostamenti verticali (m)
modelli shell ISOP4 / ISOP8
soggetti ad azione orizzonatle (0.1g)
FRANCO BONTEMPI 108
Spostamenti trasversali del cassone stradale
-12,00
-11,00
-10,00
-9,00
-8,00
-7,00
-6,00
-5,00
-4,00
...
FRANCO BONTEMPI 109
Modellazione
con sottostrutturazione
FRANCO BONTEMPI 110
FRANCO BONTEMPI 111
FRANCO BONTEMPI 112
FRANCO BONTEMPI 113
sottostruttura dell’impalcato
di dimensione complessiva pari a 1200 m
(40 campate)
FRANCO BONTEMPI 114
Condizioni di vincolo
per gli estremi dell’impalcato
FRANCO BONTEMPI 115
1
2 3
4
x
z
1
2 3
41
2 3
4
x
z
x
z
Figura 1: Posizione dei vincoli.
Vincolo Modello Fx (kN) Fy (kN) Fz...
FRANCO BONTEMPI 116
a
b c
d
e f
g
Sicilia Calabria
a
b c
d
e f
g
Sicilia Calabria
Figura 1: Punti di lettura del tiro nei ...
FRANCO BONTEMPI 117
Analisi modale: confronto dei periodi propri
FRANCO BONTEMPI 118
Figura 1: Deformata del primo modo proprio del modello shell-frame (a sinistra) e del modello frame (a...
FRANCO BONTEMPI 119
Figura 1: Deformata del terzo modo proprio del modello shell-frame (a sinistra) e del modello frame (a...
FRANCO BONTEMPI 120
Meccanismi elementari e scenari
AZIONE DEL VENTO TEMPO DI RITORNO Vref (m/s) (h = 70 m)
Vento “ridotto...
FRANCO BONTEMPI 121
SCENARI DI CONTINGENZA AZIONI CONSIDERATE
1 PP + Perm.
2 PP + Perm. + Vento (Livello ridotto, 1, 2, 3)...
FRANCO BONTEMPI 122
o Scenario di contingenza n°2:
Azione del vento Von Mises (N/mm2
)
Vento “ridotto” 117
Vento livello ...
FRANCO BONTEMPI 123
CRUSTAL DISPLACEMENTS
FRANCO BONTEMPI 124
A
B
C
VON MISES (N/mmq)
FRANCO BONTEMPI 125
WIND
HG
TG
SICILIA’S TOWER LEG
WIND
SICILIA’S TOWER LEG CALABRIA’S TOWER LEG
CALABRIA’S TOWER LEG
TS
L...
FRANCO BONTEMPI 126
F [N]
L [cm]
-1000
-9.81E+08
Maxallowed
displacement
TENSION
0
F [N]
L [cm]
-1000
-9.81E+08
Maxallow...
FRANCO BONTEMPI 127
FRANCO BONTEMPI 128
FRANCO BONTEMPI 129
FRANCO BONTEMPI 130
TRANSVERSAL DISPLACEMENTS
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
-192 180 540 900 1260 1620 1980 2340 2700 3060 3420
L [m]...
FRANCO BONTEMPI 131
HORIZONTAL CURVATURE
-2.0E-05
0.0E+00
2.0E-05
4.0E-05
6.0E-05
-120 240 600 960 1320 1680 2040 2400 276...
FRANCO BONTEMPI 132
FRANCO BONTEMPI 133
SISMA
FRANCO BONTEMPI 134
Fondazione
Torri
Cavi principali
Pendini
Impalcato
Load transfer mechanism
FRANCO BONTEMPI 135
#3 sensibilita’
cosa e’ critico ?
FRANCO BONTEMPI 136
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
RESPONSE SPECTRUM – EC 8
Period (s)
FRANCO BONTEMPI 137
MODAL PARTECIPATING MASS RATIO
(CUMULATIVE)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 100 200 300 400 500 600...
FRANCO BONTEMPI 138
1st mode, T = 30 s
FRANCO BONTEMPI 139
2nd mode, T = 16 s
FRANCO BONTEMPI 140
3rd mode, T = 12 s
FRANCO BONTEMPI 141
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0
PARTECIPATING MODAL MASS -
TRANSVERSAL
Period (s)
85 % of the to...
FRANCO BONTEMPI 142
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0
20 %
15 %
11 %
PARTECIPATING MODAL MASS –
VERTICAL
Period (s)
60...
FRANCO BONTEMPI 143
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0
45 %
11 %
PARTECIPATING MODAL MASS -
LONGITUDINAL
Period (s)
35 ...
FRANCO BONTEMPI 144
#4 delimitazione
valutazione robusta
della risposta
FRANCO BONTEMPI 145-0.25
-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 10 20 30 40 50 60 70
tempo(s)
spostamento(m)
-0....
FRANCO BONTEMPI 146
400 TIME SIMULATIONS
PGA (longitudinal) = 4.71 m/s2 PGA (transversal) = 5.88 m/s2 PGA (vertical) = 4.4...
FRANCO BONTEMPI 147
LONGITUDINAL DISPLACEMENTS
-0.80 m
+0.93 m
FRACTILES 95% o 5%:
-0.67 m
+0.74 m
MEAN VALUES:
+
-
0
1
2
...
FRANCO BONTEMPI 148
1/2 SPAN TRANSVERSAL DISPLACEMENT
-3.2 m
+3.3 m
FRACTILES 95% o 5%:
-1.8 m
+1.9 m
MEAN VALUES:
+
-
0
0...
FRANCO BONTEMPI 149
TENSION IN THE MAIN CABLES
-19700 t
+22600 t
FRACTILES 95% o 5%:
-16800 t
+19600 t
MEAN VALUES:
0
0.05...
FRANCO BONTEMPI 150
Sisma con PGA = 2.60
in direzione longitudinale
Solo Permanente Media su 10
simulazioni
Massimo su 10
...
FRANCO BONTEMPI 151
Sisma con PGA = 2.60 con 3 treni
Solo Permanente Media su 10
simulazioni
Massimo su 10
simulazioni
350...
FRANCO BONTEMPI 152
Sisma con PGA = 5.70
in direzione longitudinale
Solo Permanente Media su 10
simulazioni
Massimo su 10
...
FRANCO BONTEMPI 153
incertezze cognitive
conoscenza imperfetta
FRANCO BONTEMPI 154
Spettri 1992 – Componente x
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0.0 0.1 1.0 10.0 100.0
T (secondi...
FRANCO BONTEMPI 155
Spettri 2004 (Eventi 1 – 10) - Componente x
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0.0 0.1 1.0 10.0 ...
FRANCO BONTEMPI 156
Spettri Casciati – Torre Sicilia - Componente x
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0.0 0.1 1.0 1...
FRANCO BONTEMPI 157
Spettri Casciati – Ancoraggio Sicilia - Componente x
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0.0 0.1 ...
FRANCO BONTEMPI 158
Tensioni nelle gambe delle torri (1992)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
-800 -600 -400 -200 0 200 400...
FRANCO BONTEMPI 159
Tiro nei cavi principali (1992)
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
1400000
1600000
Max Min
...
FRANCO BONTEMPI 160
Forze nei dispositivi di ritegno longitudinali (1992)
-35000
-30000
-25000
-20000
-15000
-10000
-5000
...
FRANCO BONTEMPI 161
VENTO
FRANCO BONTEMPI 162
RISPOSTA DINAMICA DEL PONTE SOGGETTO ALL’AZIONE DEL VENTO
INSERIMENTO NEL MODELLO
E ANALISI
FORZANTI
A...
FRANCO BONTEMPI 163
Modellazioni approssimate delle forze aeroelastiche
qtRqtQqtPqqqFse  ),(),(),();,,(  
...
FRANCO BONTEMPI 164
FRANCO BONTEMPI 165
ANALISI DINAMICHE
A TUTTI I NODI DELL’IMPALCATO
FERROVIARIO SONO STATE APPLICATE
LE STESSE FORZANTI AE...
FRANCO BONTEMPI 166
•Cassone ferroviario
•Distanza = L/2 dalla torre
Spostamenti TRASVERSALI Accelerazioni TRASVERSALIVelo...
FRANCO BONTEMPI 167
•Cassone ferroviario
•Distanza = L/2 dalla torre
Accelerazioni VERTICALISpostamenti VERTICALI Velocità...
FRANCO BONTEMPI 168
•Cassone ferroviario
•Distanza = L/2 dalla torre
Spostamenti LONGITUDINALI Spostamenti VERTICALISposta...
FRANCO BONTEMPI 169
•Cassone ferroviario
•Distanza = L/2 dalla torre
Velocità LONGITUDINALI Velocità VERTICALIVelocità TRA...
FRANCO BONTEMPI 170
•Cassone ferroviario
•Distanza = L/2 dalla torre
Accelerazioni LONGITUDINALI Accelerazioni VERTICALIAc...
FRANCO BONTEMPI 171
Spostamenti
InviluppodeiMassimieMinimilungotuttol’impalcato
VENTOSUIMPALCATO–VENTOSUCAVIEIMPALCATO
Dir...
FRANCO BONTEMPI 172
SPOSTAMENTI (m)
3.704.154.826.44UZ
5.625.976.667.46UY
0.590.660.780.96UX
f 90%f 95%f 99%Max
1.571.782....
FRANCO BONTEMPI 173
Spostamenti
InviluppodeiMassimieMinimilungotuttol’impalcato
VENTOSUCAVIEIMPALCATO–Velocità42e21m/s
Dir...
FRANCO BONTEMPI 174
RUNNABILITY
interazione
fra azioni ambientali ed
azioni antropiche
FRANCO BONTEMPI 175
21 bFaFR 
1221 - RbFaFR 
2R












 0R1
12R
1R
0R2 




2112 FcFR 
FRANCO BONTEMPI 176
Modelli di carico
Irregolarità della Superficie di percorrenza
Masse in moto: Effetti inerziali
Forze ...
FRANCO BONTEMPI 177
GRANDEZZE DINAMICHE NOTEVOLI PER IL GIUDIZIO DI PERCORRIBILITA’ DEL PONTE SULLO STRETTO
MODELLI DI CAR...
FRANCO BONTEMPI 178
GRANDEZZE DINAMICHE NOTEVOLI PER IL GIUDIZIO DI PERCORRIBILITA’ DEL PONTE SULLO STRETTO
PRESTAZIONI AT...
FRANCO BONTEMPI 179
Spostamenti LONGITUDINALI Spostamenti VERTICALISpostamenti TRASVERSALI
TRENOLM71TRENOEC3
GRANDEZZE DIN...
FRANCO BONTEMPI 180
TRENOLM71TRENOEC3
VALORI MASSIMI DELLE
GRANDEZZE CINEMATICHE DELL’IMPALCATO
ACCELERAZIONI
40
80
100
13...
FRANCO BONTEMPI 181
TRENOLM71TRENOEC3
GRANDEZZE DINAMICHE NOTEVOLI PER IL GIUDIZIO DI PERCORRIBILITA’ DEL PONTE SULLO STRE...
FRANCO BONTEMPI 182
TIRO CAVO ALL’ANCORAGGIO TIRO CAVO IN MEZZERIATIRO CAVO ALLA SELLA
CONFRONTO TRA AZIONE DEL VENTO E
AZ...
FRANCO BONTEMPI 183
TIRO NEI PENDINI FORZA NEI PISTONI LONGITUDINALIFORZA NEI PISTONI TRASVERSALI
CONFRONTO TRA AZIONE DEL...
FRANCO BONTEMPI 184
Danneggiamento su un pendino
determinato dal passaggio del treno
Prova 1Prova 1
D=0,1752
D=0,0000
D=0,...
FRANCO BONTEMPI 185
APPROCCIO
SISTEMICO
• #1 SCOMPOSIZIONE
• #2 CONVERGENZA
• #3 SENSIBILITA’
• #4 DELIMITAZIONE
• #5 RIDO...
FRANCO BONTEMPI 186
FASI COSTRUTTIVE
FRANCO BONTEMPI 187
Modi della Torre: Configurazione “free-standing”
Evoluzione del Problema strutturale: Modi di vibrare
...
FRANCO BONTEMPI 188
Envelope of Displacements (x) induced by the turbulent wind (x) (SLU)
N=2 ; tot=0.83%; 1.25%; 1.67%; ...
FRANCO BONTEMPI 189
Montaggio dell’impalcato: fronti di avanzamento
Fronte n° 1
I cassoni vengono montati a
partire dalla ...
FRANCO BONTEMPI 190
Modellazione per fasi: studio preliminare (birth and death)
generazione
dell'incastro in
mezzeria
4
ca...
FRANCO BONTEMPI 191
Processi di modellazione per fasi del ponte: BACK ANALYSIS
FRANCO BONTEMPI 192
Processi di modellazione per fasi del ponte: BACK ANALYSIS
Fronte 1
Storia delle configurazioni geomet...
FRANCO BONTEMPI 193
Processi di modellazione per fasi del ponte: BACK ANALYSIS
Fronte 2
Storia delle configurazioni geomet...
FRANCO BONTEMPI 194
Processi di modellazione per fasi del ponte: BACK ANALYSIS
Fronte 3
Storia delle configurazioni geomet...
FRANCO BONTEMPI 195
Livelli tensionali
FB-14-09-04 [Mpa]
PP PN QA VV CAVO TORRE
riferimento 1,00 1,00 0,00 0,00 650 155
SL...
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Approccio sistemico all'analisi e alla progettazione di grandi ponti. Systemic Approach for the Analysis and Design of Long Span Bridges.

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  1. 1. FRANCO BONTEMPI 1 APPROCCIO SISTEMICO AL PROGETTO DEI GRANDI PONTI Franco Bontempi Professore Ordinario di Tecnica delle Costruzioni Facolta’ di Ingegneria – Universita’ degli Studi di Roma La Sapienza Via Eudossiana, 18 – 00184 ROMA franco.bontempi@uniroma1.it - franco.bontempi@francobontempi.org Ponti Strallati e Ponti Sospesi Politecnico di Milano, 20-23 giugno 2006
  2. 2. FRANCO BONTEMPI 2
  3. 3. FRANCO BONTEMPI 3 COMPLESSITA’ non linearita’ incertezze interazioni
  4. 4. FRANCO BONTEMPI 4 LineareLineare NonlineareNonlineare StrettaStretta LascaLasca COMPLESSITA’ DI UN SISTEMA
  5. 5. FRANCO BONTEMPI 5 FACTORS INFLUENCING STRUCTURAL COMPLEXITY NON LINEAR BEHAVIOR LINEAR
  6. 6. FRANCO BONTEMPI 6 3300183 183777 627 +77.00 m +383.00 +383.00 +54.00 +118.00 +52.00 +63.00 3300183 183777 627 +77.00 m +383.00 +383.00 +54.00 +118.00 +52.00 +63.00 Dispositivi di Dissipazione Comportamento del Suolo Non Linearità di Materiale Interfaccia Suolo-Struttura Non Linearità di Contatto Pendini Torri Cavi Principali Non Linearità Geometrica NON LINEARITA’
  7. 7. FRANCO BONTEMPI 7 FACTORS INFLUENCING STRUCTURAL COMPLEXITY LOW AMBIGUITY UNCERTAINTY HIGH NON LINEAR BEHAVIOR LINEAR
  8. 8. FRANCO BONTEMPI 8 3300183 183777 627 +77.00 m +383.00 +383.00 +54.00 +118.00 +52.00 +63.00 3300183 183777 627 +77.00 m +383.00 +383.00 +54.00 +118.00 +52.00 +63.00 Incertezze legate al modello strutturale Incertezze legate alla modellazione dei carichi Incertezze legate alla geometria ed ai materiali INCERTEZZE
  9. 9. FRANCO BONTEMPI 9 FACTORS INFLUENCING STRUCTURAL COMPLEXITY LOW AMBIGUITY UNCERTAINTY HIGH TIGHT COUPLING INTERACTIONS CONNECTIONS LOOSE NON LINEAR BEHAVIOR LINEAR
  10. 10. FRANCO BONTEMPI 10 3300183 183777 627 +77.00 m +383.00 +383.00 +54.00 +118.00 +52.00 +63.00 Interazione Struttura - Traffico Interazione Struttura - Vento Interazione Struttura - Terreno INTERAZIONI
  11. 11. FRANCO BONTEMPI 11 LIVELLO GLOBALE 3300 m livello locale 200 m N.B. 1 - EFFETTO SCALA
  12. 12. FRANCO BONTEMPI 12 PROGETTO COSTRUZIONE (MATERIALI – COMPONENTI) COMPORTAMENTO UMANO N.B. 2
  13. 13. FRANCO BONTEMPI 13 STRUCTURAL QUALITY - design life - railway runability - highway runability - free channel - robustness - durability - management GLOBAL GEOMETRY AND TOPOLOGY TOPOLOGY - suspension system - towers - towers foundation - anchor system - main deck - deck landing - ... GLOBAL GEOMETRY - main span - sx span - dx span SECTIONAL GEOMETRY - continuous girder sections - transverse section - main cables - hangers - towers - secondary elements MATERIALS CHARACTERISTICS - girders - cables SYNTHESIS OF STRUCTURAL SOLUTION AND DOCUMENTATION BOUNDARY CONDITIONS CONSTRAINTS: rigid and elastic constraints, imposed displacements NATURAL ACTIONS - temperature - wind - earthquake ANTROPIC ACTIONS a) permanent loading system b) variable - railway - highway c) accidental CONVENTIONALMODELING: QUASISTATICREPRESENTATION BASIC STRUCTURAL CONFIGURATION PARAMETERS - individuation - definition - uncertainty - description - bounding GLOBAL MODELING - 2D - 3D MODELING WITH DYNAMIC INTERACTION ALTERNATIVE STRUCTURAL CONFIGURATIONS GLOBAL OPTIMIZATION - topology - morphology - parametric LOCAL OPTIMIZATION - girders section - transverse section - restraint zone EXPERT AND FIXED CHOICES MEASURES a) qualitative b) materials volumes c) serviceability - modal characteristics - deflections - deformations - reversibility d) collapse scenarios - collapse characteristics - robustness e) accidental scenarios - configurations - risks DETAILED MODELING EXTENDED MODELING 1 2 3 4 5 6 7 Numerical Modeling for the Structural Analysis and Design of MESSINA STRAIT BRIDGE: subdivision and development of activities. FB - june 6, 2005 / franco.bontempi@uniroma1.it
  14. 14. FRANCO BONTEMPI 14 Qualita’ ISO 9000… Codici Etici… N.B. 3
  15. 15. FRANCO BONTEMPI 15 COMPLEXITY exists when there are manymany different partsparts that are strictly connectedconnected; moreover the way the elements are aggregated should not be reducible to a regular scheme COMPLEXUS =COMPLEXUS = “entwined”, “twisted together” DUALITY between parts that are at the same time DISTINCT CONNECTED a Systemic Approach permits to consider both the componentscomponents and their relationshiprelationship
  16. 16. FRANCO BONTEMPI 16 APPROCCIO SISTEMICO come affrontare la complessita’
  17. 17. FRANCO BONTEMPI 17 ELEMENTI E COMPONENTI STRUTTURALI ORGANIZZAZIONE Le relazioni stabili di funzione, funzionalità e topologia che danno significato agli elementi indipendentemente dalla loro specificità. STRUTTURA Elementi specifici che tramite le relazioni strutturali formano una configurazione persistente nel tempo SISTEMA Struttura durevole di elementi organizzati, che viene osservata come unità che presenta caratteristiche emergenti.
  18. 18. FRANCO BONTEMPI 18 PROCESSO DECISIONALE RISTRUTTURAZIONE E NEGOZIAZIONE PROBLEMA PROCESSO DI NEGOZIAZIONE E SPAZIO DECISIONALE 3300183 183777 627 +77.00 m +383.00 +383.00 +54.00 +118.00 +52.00 +63.00 AMBIENTE ATMOSFERICO (AZIONI DEL VENTO E VARIAZIONI TERMICHE) AMBIENTE TERRESTRE (SPOSATEMENTI IMPRESSI E SISMA) AZIONIANTROPICHE (CARICHISTRADALIEFERROVIARI) ENVIRONMENT DI PROGETTO (SCENARI DI CONTINGENZA) MODELLO RISPOSTASTRUTTURALE EANALISIPRESTAZIONALEQUADRO PRESTAZIONI
  19. 19. FRANCO BONTEMPI 19 strategie come pensare ed operare
  20. 20. FRANCO BONTEMPI 20 # 1 – SCOMPOSIZIONE: visione olistica e gerarchica Definizione delle operazioni di dettaglio passo-passo Definizione delle operazioni di dettaglio passo-passo Definizioni delle funzioni principali e delle loro relazioni Definizioni delle funzioni principali e delle loro relazioni
  21. 21. FRANCO BONTEMPI 21 # 2 – CONVERGENZA: approccio costruttivo e storico consapevolezza del problema modelli / tempo soluzione
  22. 22. FRANCO BONTEMPI 22 # 3 - SENSITIVITA’: cosa e’ importante – cosa cambia passo esplorativo elementare
  23. 23. FRANCO BONTEMPI 23 N.B. 1 Esplorazione: Testo Unitario DM. 14 settembre 2005
  24. 24. FRANCO BONTEMPI 24 # 4 – DELIMITAZIONE: governance della complessita’ indipendenza dalle ipotesi e dalle assunzioni
  25. 25. FRANCO BONTEMPI 25p  p MOLTIPLICATORE  COME FUNZIONE DEL GENERICO PARAMETRO STRUTTURALE p N.B. 2
  26. 26. FRANCO BONTEMPI 26 INCERTEZZA DEL MOLTIPLICATORE DELLO STATO LIMITE  COME FUNZIONE DELLA INCERTEZZA DEL PARAMETRO STRUTTURALE p p 
  27. 27. FRANCO BONTEMPI 27 INTERVALLO DI RISPOSTA COME SOLUZIONE DI UN PROBLEMA DI (ANTI) OTTIMIZZAZIONE  Il problema di determinare l’intervallo della risposta puo’ essere convenientemente formulato come un problema di ottimizzazione, in cui la funzione da ottimizzare e’ proprio l’ampiezza dell’intervallo stesso.  Nel caso generale in cui si abbiano n parametri indipendenti p, riassunti nel vettore T nppp ]...[ 21x , e sianno assegnati m stati limite, si possono introdurre le seguenti funzioni obiettivo:    m i iiF 1 min,max,)( x    m i iniF 1 min,om,)( x  La soluzione x del problema di ottimizzazione, rispettosa dei vincoli maxmin xxx  , puo’ essere ottenuta efficacemente attraverso algoritmi genetici.
  28. 28. FRANCO BONTEMPI 28 SCENARI DI CONTINGENZA • Carico ferroviario – 2 binari: #2 + #2 • Carico stradale – 4 corsie: #3 +#3+#3+#3 • Azione vento – #3 • Totale variabili per definire lo scenario: – #18 LUNGHEZZA IMPALCATO TRENO POSIZIONE TESTA TRENO LUNGHEZZA COLONNAINIZIO COLONNA FINE COLONNA LUNGHEZZA IMPALCATO INIZIO ZONA VENTO LUNGHEZZA ZONA VENTO LUNGHEZZA IMPALCATO FINE ZONA VENTO ANGOLO DI INCLINAZIONE
  29. 29. FRANCO BONTEMPI 29 # 5 – RIDONDANZA: raddoppio di marcatura Indipendent review
  30. 30. FRANCO BONTEMPI 30 Utilizzo di vari codici di calcolo differenti configurazioni strutturali specificita’ della modellazione N.B. 1
  31. 31. FRANCO BONTEMPI 31 dependability grado di confidenza nei confronti delle prestazioni di un sistema
  32. 32. FRANCO BONTEMPI 32 DEPENDABILITY ROBUSTNESS SECURITY: 9/11 naturale/colposo doloso
  33. 33. FRANCO BONTEMPI 33 LCHP vs. HCLP Accidents Eventi Frequenti con Conseguenze Limitate Eventi Rari con Conseguenze Elevate Stochastic Complexity Deterministic Analysis Methods Stochastic Complexity Deterministic Analysis Methods Qualitative Analysis Quantitative/Probabilistic Analysis Pragmatic Risk Scenarios
  34. 34. FRANCO BONTEMPI 34 FAILURE System vulnerability: Firewalls
  35. 35. FRANCO BONTEMPI 35 Hazard incursion: Synchronicity
  36. 36. FRANCO BONTEMPI 36 FMEA Failure Modes and Effects Analysis For identifying the consequences of the failure of a structural element.
  37. 37. FRANCO BONTEMPI 37 Variabile X Valutazione prestazionale Limite Prestazionale 1 Limite Prestazionale 3 Limite Prestazionale 2 Livello Prestazionale inaccettabile Liv. Prest. L1 Liv. Prest. L2 Liv. Prest. L3 Frequente Domanda prestazionale Rara Eccezionale I II III Limite Prestazionale 0 Passo PassoPasso Definizione degli SCENARI DI CARICO per lo studio della prestazione in esame Richiesta prestazionale Concessionaria per la progettazione, realizzazione e gestione del collegamento stabile tra la Sicilia e il Continente Organismo di Diritto Pubblico (Legge n° 1158 del 17 dicembre 1971, modificata dal D.Lgs n° 114 del 24 aprile 2003) PONTE SULLO STRETTO DI MESSINA Documento principale: INGEGNERIA – PROGETTAZIONE DEFINITIVA ED ESECUTIVA Titolo documento: Fondamenti Progettuali e Prestazioni Attese per l’Opera d’Attraversamento Codice documento: GCG.F.04.01 Data Emissione: 14 Gennaio 2005 MODEL PROGETTAZIONE PRESTAZIONALE
  38. 38. FRANCO BONTEMPI 38 PERFORMANCE ROBUSTNESS QUALITY DAMAGE or ERROR REQUIRED PERFORMANCE NOMINAL PERFORMANCE NOMINAL SITUATION
  39. 39. FRANCO BONTEMPI 39 #1 CONTINUITA’
  40. 40. FRANCO BONTEMPI 40 #2 COMPARTIMENTAZIONE
  41. 41. FRANCO BONTEMPI 41 In particolare, secondo quanto stabilito nelle norme specifiche per le varie tipologie strutturali, strutture ed elementi strutturali devono soddisfare i seguenti requisiti: - sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU): crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali, che possano compromettere l’incolumità delle persone ovvero comportare la perdita di beni, ovvero provocare gravi danni ambientali e sociali,ovvero mettere fuori servizio l’opera; - sicurezza nei confronti di stati limite dei esercizio(SLE): tutti i requisiti atti a garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio; - robustezza nei confronti di azioni accidentali: capacità di evitare danni sproporzionati rispetto all’entità delle cause innescanti quali incendio, esplosioni, urti o conseguenze di errori umani. Il superamento di uno stato limite ultimo ha carattere irreversibile e si definisce “collasso strutturale”. Robustezza: Testo Unitario DM. 14 settembre 2005 N.B. 1
  42. 42. FRANCO BONTEMPI 42 N.B. 2 Oltre alle azioni accidentali definite al Paragrafo 5.4, dovrà essere considerato lo scenario di contingenza che prevede, nella posizione più sfavorevole, il collasso della sospensione di un’estremità di un trasverso. L’analisi deve essere condotta in campo dinamico, ipotizzando una rottura istantanea dei pendini stessi. Oltre alle azioni accidentali definite al Paragrafo 5.4, dovrà essere considerato lo scenario di contingenza che prevede, nella posizione più sfavorevole, il collasso di un trasverso e dei componenti di impalcato corrente ad esso collegati: l’analisi deve essere condotta in campo dinamico, ipotizzando, quindi, un repentino distacco di una porzione di impalcato di lunghezza complessiva pari a 60 m. Il progetto e la costruzione dell’Opera di Attraversamento devono essere sviluppati in modo da:  garantire sicurezza e qualità funzionale per la vita utile prevista (Sicurezza strutturale e Funzionalità);  contenere, o in ogni caso non esaltare, gli effetti indotti da disturbi esterni (quali condizioni contingenti ambientali naturali ed antropiche) o disturbi interni (come alterazione dei materiali, dei componenti e variabilità dei processi produttivi e di assemblaggio), anche grazie ad intrinseche caratteristiche di duttilità a livello di materiale, di componente e di sistema (Robustezza strutturale);  perseguire una configurazione strutturale idonea ai fini: o dell’ispezionabilità, in modo da favorire il monitoraggio, la rilevazione e l’identificazione immediata di eventuali mancanze o difetti; o della manutenibilità e della sostituibilità degli elementi strutturali, in processi di manutenzione ordinaria e straordinaria. Concessionaria per la progettazione, realizzazione e gestione del collegamento stabile tra la Sicilia e il Continente Organismo di Diritto Pubblico (Legge n° 1158 del 17 dicembre 1971, modificata dal D.Lgs n° 114 del 24 aprile 2003) PONTE SULLO STRETTO DI MESSINA Documento principale: INGEGNERIA – PROGETTAZIONE DEFINITIVA ED ESECUTIVA Titolo documento: Fondamenti Progettuali e Prestazioni Attese per l’Opera d’Attraversamento Codice documento: GCG.F.04.01 Data Emissione: 14 Gennaio 2005 gen. S.L.U. S.L.I.S.
  43. 43. FRANCO BONTEMPI 43 SCOMPOSIZIONE STRUTTURALE descrizione sistemica dell’oggetto
  44. 44. FRANCO BONTEMPI 44 output O(t) decisioni per l'analisi o la sintesi del sistema reale environment E(t) input I(t) modello del sistema reale S(t) parametri P(t) S(t) = struttura del modello: - analitica; - numerica; - algoritmica. P(t) = parametri che entrano nella struttura del modello. contesto - Normative; - Qualita'; - One off / mass production; - Progettazione evolutiva o innovativa.
  45. 45. FRANCO BONTEMPI 45 Il MACROLIVELLO, che comprende il Ponte nella sua globalità e i sistemi strutturali; Il MESOLIVELLO, che include le diverse strutture e sottostrutture che compongono il sistema strutturale; Il MICROLIVELLO, nel quale vengono descritti i componenti delle sottostrutture e i rispettivi elementi costituenti. Per ciascun livello devono essere poi identificate e definite le variabili di progetto. Il complesso sistema strutturale deve essere scomposto, ovvero sottostrutturato, in livelli crescenti di dettaglio: Scomposizione Strutturale
  46. 46. FRANCO BONTEMPI 46 SISTEMA STRUTTURALE PRINCIPALE ZONE SPECIALI DI IMPALCATO SISTEMA DI RITEGNO/SOSTEGNO SISTEMA STRUTTURALE SECONDARIO SISTEMA DI SOSPENSIONE IMPALCATO CORRENTE FONDAZIONI DELLE TORRI ANCORAGGI TORRI SELLE CAVI PRINCIPALI PENDINI CASSONI STRADALI CASSONE FERROVIARIO TRAVERSO INTERNE TERMINALI SISTEMA STRUTTURALE AUSILIARIO STRADALE FERROVIARIO FUNZIONAMENTO MANUTENZIONE EMERGENZA PONTE MACROLIVELLO MESOLIVELLO
  47. 47. FRANCO BONTEMPI 47 Individuazione delle VARIABILI di progetto per ciascun elemento Individuazione delle VARIABILI di progetto per ciascun elemento Individuazione degli ELEMENTI per ciascun componente Individuazione degli ELEMENTI per ciascun componente Individuazione dei COMPONENTI di ciascuna sottostruttura Individuazione dei COMPONENTI di ciascuna sottostruttura SOTTOSTRUTTURAZIONE del sistema globale per lo studio di dettaglio delle singole prestazioni SOTTOSTRUTTURAZIONE del sistema globale per lo studio di dettaglio delle singole prestazioni SISTEMA DI RITEGNO/SOSTEGNO FONDAZIONI DELLE TORRI ANCORAGGI TORRI
  48. 48. FRANCO BONTEMPI 48 Rappresentazione ipertestuale: modellazione ad oggetti e rappresentazione ad albero del problema strutturale Leggibilita’ del modello con facilita’ di debugging e manutenzione
  49. 49. FRANCO BONTEMPI 49
  50. 50. FRANCO BONTEMPI 50
  51. 51. FRANCO BONTEMPI 51 Criterio meccanico: B-D regions (c) struttura
  52. 52. FRANCO BONTEMPI 52 L'analisi di un sistema strutturale complesso difficilmente puo' essere condotto in un'unica fase. All'interno della struttura sono infatti presenti, generalmente, due classi di regioni, che presentano comportamenti meccanici qualitativamente differenti. Si possono infatti individuare le cosiddette:  B-REGIONS: regioni dove lo stato di sforzo e' conseguente ad un regime deformativo semplice (con andamenti lineari); la lettera B deriva da Bernoulli, che individuo' insieme a Navier l'ipotesi sul comportamento delle sezioni delle travi che ruotano, restando piane;  D-REGIONS: regioni dove l'assenza di una cinematica semplice, comporta stati di sforzo comunque complessi; si hanno quindi regioni genericamente sedi di stati di sforzo diffusivi, da cui deriva la lettera D.
  53. 53. FRANCO BONTEMPI 53
  54. 54. FRANCO BONTEMPI 54 ZONE NODALI ZONE DIFFUSIVE
  55. 55. FRANCO BONTEMPI 55 Criterio funzionale: criticita’ Sistemastrutturale
  56. 56. FRANCO BONTEMPI 56 Ai differenti livelli strutturali sono associati differenti requisiti di affidabilità in termini di prestazioni di sicurezza, durabilità e funzionalità, e livelli differenziati di intensità delle azioni applicate. Riguardo alle situazioni di crisi strutturale, tale scomposizione permette di ordinare in sequenza i singoli comportamenti critici, in funzione della pericolosità del meccanismo di collasso conseguente. In relazione alla funzione strutturale svolta, ai livelli di sicurezza richiesti ed alla riparabilità, le strutture e sotto-strutture vengono distinte in: 1. Componenti Primari (C1), critici, non riparabili o la cui riparabilità presume la protratta messa fuori servizio del Ponte; 2. Componenti Secondari (C2), riparabili, eventualmente con limitazioni all’esercizio del Ponte.
  57. 57. FRANCO BONTEMPI 57 Macrolivello Mesolivello Sistemi strutturali Strutture Sottostrutture Componenti Primari (C1) Componenti Secondari (C2) Fondazioni delle torri X Ancoraggi X Sistema di ritegno e sostegno Torri X Selle XSistema di sospensione principale Cavi principali X Sistema dei pendini XSistema di sospensione secondario Pendino singolo (1) X Trasverso X Cassone ferroviario XImpalcato corrente Cassoni stradali X Zone terminali e giunti di espansione X Principale Zone speciali di impalcato Prossimità torri e dispositivi di ritegno X Stradale X Secondario Ferroviario X Funzionamento X Manutenzione XAusiliario Emergenza X (1) Pendino: insieme di cavi verticali che sostengono ad ogni estremità ciascun trasverso di impalcato. I
  58. 58. FRANCO BONTEMPI 58 STRUCTURAL DECOMPOSITION
  59. 59. FRANCO BONTEMPI 59
  60. 60. FRANCO BONTEMPI 60
  61. 61. FRANCO BONTEMPI 61 N.B. 1 modellazione per le verifiche di fatica
  62. 62. FRANCO BONTEMPI 62
  63. 63. FRANCO BONTEMPI 63
  64. 64. FRANCO BONTEMPI 64
  65. 65. FRANCO BONTEMPI 65
  66. 66. FRANCO BONTEMPI 66
  67. 67. FRANCO BONTEMPI 67
  68. 68. FRANCO BONTEMPI 68 APPROCCIO SISTEMICO • #1 SCOMPOSIZIONE • #2 CONVERGENZA • #3 SENSIBILITA’ • #4 DELIMITAZIONE • #5 RIDONDANZA
  69. 69. FRANCO BONTEMPI 69
  70. 70. FRANCO BONTEMPI 70 Modellazione dell’impalcato
  71. 71. FRANCO BONTEMPI 71 deck arrangement
  72. 72. FRANCO BONTEMPI 72 deck arrangement
  73. 73. FRANCO BONTEMPI 73 highway girder section
  74. 74. FRANCO BONTEMPI 74 railway girder section
  75. 75. FRANCO BONTEMPI 75
  76. 76. FRANCO BONTEMPI 76 transverse element section
  77. 77. FRANCO BONTEMPI 77
  78. 78. FRANCO BONTEMPI 78
  79. 79. FRANCO BONTEMPI 79
  80. 80. FRANCO BONTEMPI 80
  81. 81. FRANCO BONTEMPI 81
  82. 82. FRANCO BONTEMPI 82
  83. 83. FRANCO BONTEMPI 83
  84. 84. FRANCO BONTEMPI 84
  85. 85. FRANCO BONTEMPI 85
  86. 86. FRANCO BONTEMPI 86
  87. 87. FRANCO BONTEMPI 87
  88. 88. FRANCO BONTEMPI 88
  89. 89. FRANCO BONTEMPI 89 Modellazione parametrica macro6.mac Crea prolungamenti cassoni stradali all'interno del traverso. macro4.mac Crea contorno esterno e rib del cassone ferroviario. Sezione rettangolare. Crea aree apposite per l'attacco dei pendini Crea rotaie sul cassone ferroviario e sul prolungamento all'interno del traverso Crea rib traverso macro11.mac macro10.mac Sequenza macro MODELLO TOTALMENTE PARAMETRICO DEFINITIVE Nome macro Descrizione operazioni macro0.mac Definisce le caratteristiche del materiale, gli spessori utilizzati ed il tipo di elementi Crea prolungamenti cassone ferroviario all'interno del traverso. Crea contorno esterno e rib del cassone stradale destro. Sezione trapezoidale non simmetrica macro9.mac macro7.mac macro8.mac Crea aree longitudinali, setti longitudinali e parte mancante del contorno esterno del traverso. macro12.mac crea traverso di chiusura macro13.mac Copia moduli campate Crea setti longitudinali e setti trasversali del cassone stradale destro macro5.mac Crea setti longitudinali e trasversali del cassone ferroviario. macro3.mac Crea secondo cassone stradale macro1.mac macro2.mac N.B.
  90. 90. FRANCO BONTEMPI 90 Modello totalmente parametrico g (kg/m3 ) 7833 Cassone stradale p.p. (t/m) Cassone ferroviario p.p. (t/m) Parametri Simbolo Valori assegnati Lato superiore 1.43 Lato superiore 0.603 Parametri Simbolo Valori assegnati Parametri Simbolo Valori assegnati Parametri Simbolo Valori assegnati Parametri Simbolo Valori assegnati lunghezza cassoni in campata lung 26 a1 0.19739556 Lato inferiore 1.25 Lato inferiore 0.603 distanza cassoni stradali dist 23.5 larghezza lato inclinato D 4 a2 arctg(C/D) numero elementi mesh linee costruzione NL 4 a1 0.19739556 altezza lato dritto traverso B 1.25 altezza lato dritto interno CS B 1 cos(a1) 0.980580676 Lati verticali 0.25 Lati verticali 0.564 lunghezza cassoni lung 26 dimensione mesh longitudinale dim 1 cosa2 dimensione mesh longitudinale dim 1 cosa1 0.980580676 larghezza attacco pendini larg 1.25 larghezza lato inclinato interno CS D 3.25 sen(a1) 0.196116135 Rib superiori 0.54 Rib superiori 0.056 altezza lato dritto B 2.25 distanza cassoni stradali dist 23.5 sena2 larghezza òato inclinato traverso G 16.25 sena1 0.196116135 profondità traverso D 4 altezza lato dritto esterno CS E 1.25 lFG 5.099019512 lunghezza lato inclinato esterno Rib altri lati 0.13 Rib altri lati 0.085 altezza lato inclinato C 0 Variabili interne Simbolo Valori assegnati lCD Ds/cosa2 lunghezza lato inclinato interno posizione setto centrale T 2.875 l 11.4727939 lunghezza lato inclinato esterno dimensione mesh longitudinale traver dim 1 altezza lato inclinato esterno CS F 1 Dl1 0.849836585 lungh. Elementi lato inclinato esterno Setti longitudinali 0.35 Setti longitudinali 0.564 larghezza lato inclinato D 1 n° rib lato 1 n1 6 Dl2 lCD/(n9+1) lungh. Elementi lato inclinatointerno altezza traverso Ht 4.5 Dl l/(NL+2) lungh. Elementi lato inclinato esterno Variabili interne Simbolo Valori assegnati larghezza lato inclinato esterno CS G 5 Dx1 0.833333333 proiezione di D1l in direzione x Tot. Contorno CS 3.95 Tot. Contorno CS 2.475 dimensione mesh longitudinale dim 2.6 n° rib lato 2 n2 4 Dx2 Dl2 cosa2 proiezione di D12 in direzione x Variabili interne Simbolo Valori assegnati Dx Dl cosa1 proiezione di D1 in direzione x distanza cassoni stradali dist 23.5 dimensione mesh longitudinale in campata dim 2.6 Dxy1 0.166666666 proiezione di D1l in direzione y Variabili interne Simbolo Valori assegnati n° rib lato 3 n3 4 Dy2 Dl2 sena2 proiezione di D12 in direzione y distanza cassoni stradali dist 23.5 Dy Dl sena1 proiezione di D1 in direzione y larghezza CS LCS 13 altezza rib lato superiore CS h1 0.25 posizione setto centrale P 0.5 n° rib lato 4 n4 9 larfghezza cassone ferroviario Af 5.5 h5 Hf/(nf4+1) altezze rib lato superiore traverso numero keypoint inizio macro 11 i11 2703 altezza rib altri lati CS h2 0.15 a2 0.367173834 Setti trasversali 1.56 Setti trasversali 0.9693 numero keypoint inizio macro 4 i4 1297 n° rib lato 5 n5 2 larghezza cassone stradale LCS 13 h6 (Ht-Hf)/NL altezze rib lato inferiore traverso numero linee inizio macro 11 l11 3664 Variabili interne Simbolo Valori assegnati cosa2 0.933345606 n° setti trasversali 11 n° setti trasversali 11 numero linee inizio macro 4 r4 1769 n° rib lato 6 n6 5 larghezza lato inclinato CF Df 1 numero aree inizio macro 11 w11 1215 posizione setto centrale CS P 0.875 sena2 0.358979079 Tot. Setti trasversali (t) 17.21 Tot. Setti trasversali (t) 10.6627 numero aree inizio macro 4 w4 598 n° rib lato 7 n7 3 posizione setti CF Pf 0.5 lunghezza cassoni lung 26 larghezza cassoni stradali A 13 lCD 3.48209707 lunghezza lato inclinato interno Distribuiti su lung (t/m) 0.66 Distribuiti su lung (t/m) 0.4101 larghezza cassone ferroviario A 5.5 n° rib lato 8 n8 3 altezza cassone ferroviario Hf 2.25 numero rib campo 5 CS n5 2 n° rib lato 1 n1 6 Dl2 lCD/(n9+1) lungh. Elementi lato inclinatointerno n° rib lato 1 nf1 2 n° rib lato 9 n9 3 larghezza lato inclinato esterno CS Gs 5 n° rib lato 2 n2 4 Dx2 Dl2 cosa2 proiezione di D12 in direzione x Tot. Cassone stradale (t/m) 4.61 Tot. Cassone ferroviario (t/m) 2.8853 n° rib lato 2 nf2 4 n° rib lato 10 n10 2 altezza lato sritto interno CS Bs 1 n° rib lato 3 n3 4 Dy2 Dl2 sena2 proiezione di D12 in direzione y Totale CS (t) 119.83 Totale CF (t) 75.0186 n° rib lato 3 nf3 2 larghezza cassoni stradali As 13 n° rib lato 4 nf4 2 n° rib lato 4 n4 9 n° rib lato 4 nf4 2 larghezza lato inclinato esterno CS Gs 5 n° rib lato 5 nf5 2 Parametri Simbolo Valori assegnati n° rib lato 5 n5 2 n° rib lato 5 nf5 2 posizione setto centrale CS Ps 0.875 n° rib lato 6 nf6 4 altezza lato dritto traverso B 1.25 n° rib lato 6 n6 5 Traverso n° rib lato 6 nf6 4 larghezza lato inclinato interno CS Ds 3.25 n° rib lato 7 nf7 2 lunghezza cassoni in campata lung 26 n° rib lato 7 n7 3 Lato superiore 7.75467 n° rib lato 7 nf7 2 altezza lato dritto interno CS Bs 1 n° rib lato 5 n5 2 Variabili interne Simbolo Valori assegnati n° rib lato 8 n8 3 Lato inferiore 7.855500579 n° rib lato 8 nf8 2 numero keypoint inizio macro 2 w2 92 n° rib lato 6 n6 5 numero setti trasversali in campata N 11 n° rib lato 9 n9 3 Lati verticali 0.39165 altezza rib superiori h3 0.15 numero keypoint inizio macro 6 i6 1759 numero aree inizio macro 2 w2 92 dimensione mesh long. Traverso dim 1 n° rib lato 10 n10 2 Rib superiori altezza rib inferiori h4 0.15 numero linee inizio macro 6 l6 2411 numero aree inizio macro 5 w5 646 distanza cassoni stradali dist 23.5 Rib altri lati numero aree inizio macro 6 w6 817 numero keypoint inizio macro 9 i9 2364 numero aree inizio macro 2 w2 92 Setti longitudinali 4.22982 numero linee inizio macro 9 l9 3266 numero aree inizio macro 3 w3 299 macro 2.mac Prolung. CS 1.362733634 numero aree inizio macro 9 w9 1101 numero aree inizio macro 5 w5 646 Parametri Simbolo Valori assegnati Prolung.CF 1.167 numero aree inizio macro 6 w6 817 interasse setti trasversali L 2.6 Tot. Contorno 24.12422485 Parametri Simbolo Valori assegnati Parametri Simbolo Valori assegnati numero aree inizio macro 10 w10 1171 numero setti trasversali compresi gli estrem N 11 interasse setti trasversali CF L 2.6 larghezza lato inclinato D 4 numero aree inizio macro 12 w12 1227 Variabili interne Simbolo Valori assegnati numero setti trasversali compresi gli estrem N 11 dimensione mesh longitudinale dim 1 Parametri Simbolo Valori assegnati n° rib lato 1 n1 6 Setto trasversale 23.4402525 Variabili interne Simbolo Valori assegnati distanza cassoni stradali dist 23.5 larghezza lato inclinato dist 23.5 n° rib lato 2 n2 4 faccia traverso 14.0641515 numero linee inizio macro 4 l4 1769 larghezza cassone ferroviario A 5.5 dimensione mesh longitudinale HB 0.186 n° rib lato 3 n3 4 Tot. Setti trasversali (t) 51.5685555 numero keypoint inizio macro 5 i5 1463 Variabili interne Simbolo Valori assegnati larghezza lato inclinato CF D2 1 Parametri Simbolo Valori assegnati n° rib lato 4 n4 9 numero linee inizio macro 5 l5 1948 n° rib lato 1 nf1 2 distanza cassoni stradali P 0.5 lunghezza cassoni in campata lung 26 n° rib lato 5 n5 2 totale traverso (t) 148.0654549 numero aree inizio macro 5 w5 646 n° rib lato 2 nf2 4 Variabili interne Simbolo Valori assegnati profondità traverso D 4 n° rib lato 6 n6 5 n° rib lato 1 nf1 2 n° rib lato 3 nf3 2 lunghezza cassoni in campata lung 26 numero moduli N 5 n° rib lato 7 n7 3 n° rib lato 2 nf2 4 n° rib lato 4 nf4 2 dimensione mesh longitudinale in campa dim 2.6 Variabili interne Simbolo Valori assegnati n° rib lato 8 n8 3 Totale 610.8067374 n° rib lato 3 nf3 2 n° rib lato 5 nf5 2 dimensione mesh long. Nel traverso dimt 1 numero aree inizio macro 12 w12 1227 n° rib lato 9 n9 3 n° rib lato 4 nf4 2 n° rib lato 6 nf6 4 profodità traverso D 4 n° rib lato 10 n10 2 n° rib lato 5 nf5 2 n° rib lato 7 nf7 2 dimensioni mesh altezza binari M 0.186 altezza rib lato superiore CS h1 0.25 n° rib lato 6 nf6 4 n° rib lato 8 nf8 2 lrghezza CF A 5.5 altezza rib altri lati CS h2 0.15 n° rib lato 7 nf7 2 altezza lato dritto CF Bf 2.25 numero keypoint inizio macro 10 i10 2532 numero keypoint inizio macro 2 i2 351 n° rib lato 8 nf8 2 larghezza lato dritto CF Df 1 numero linee inizio macro 10 l10 3490 numero linee inizio macro 2 l2 352 altezza rib superiori h3 0.15 posizione setti long. Centrali CF Pf 0.5 numero aree inizio macro 10 w10 1171 numero aree inizio macro 2 w2 92 altezza rib inferiori h4 0.15 numero keypoint inizio macro 5 w5 646 numero keypoint inizio macro 7 i7 2075 numero linee inizio macro 7 l7 2853 Variabili interne Simbolo Valori assegnati numero aree inizio macro 7 w7 965 numero aree inizio macro 3 w3 299 distanza bordi interni cassoni stradali dist 23.5 Parametri Simbolo Valori assegnati distanza cassoni stradali dist 23.5 larghezza CF Af 5.5 larghezza lato inclinato esterno CS Gs 5 altezza CS Hs 2.25 larghezza lato inclinato traverso G 16.25 profondità traverso D 4 altezza CF Hf 2.25 altezza traverso Ht 4.5 posizione setti intermedi T 2.875 Variabili interne Simbolo Valori assegnati dimensione mesh longitudinale dim 1 posizione setto long. CS Ps 0.875 larghezza lato inclinato interno CS Ds 3.25 altezza lato dritto interno CS Bs 1 posizione setto long. CF Pf 0.5 larghezza lato inclinato CF Df 1 larghezza CS LCS 13 n° rib lato 7 n7 3 n° rib lato 8 n8 3 n° rib lato 9 n9 3 n° rib lato 10 n10 2 n° rib lato 4 nf4 2 n° rib lato 5 nf5 2 n° rib lato 6 nf6 4 n° rib lato 7 nf7 2 n° rib lato 8 nf8 2 numero elementi mesh linee costruzion NL 4 numero keypoint inizio macro8 i8 2215 numero linee inizio macro 8 l8 3047 numero aree inizio macro 8 w8 1029 numero linee inizio macro 6 l6 2411 macro 11.mac Calcoli preventivi Calcoli preventivi Calcoli preventivi macro 1.mac macro 4.mac macro 6.mac macro 9.mac angolo lato inclinato esterno con l'orizzontale angolo lato inclinato interno con l'orizzontale angolo lato inclinato esterno con l'orizzontale angolo lato inclinato interno con l'orizzontale macro 13.mac macro 3.mac macro 8.mac macro 12.mac macro 5.mac macro 7.mac macro 10.mac Macro per la generazione automatica del modello
  91. 91. FRANCO BONTEMPI 91 Condensazione della modellazione
  92. 92. FRANCO BONTEMPI 92 VALIDAZIONE DEI MODELLI LOCALI Presentazione del modello Shell ISOP4 Elementi lastra- piastra a 4 nodi (Shell 63) Passo discretizzazione Direzione longitudinale Campata: 2.6 m Trasverso: 1m Direzione trasversale Variabile in funzione dell’interasse tra i rib Campata tipo: 10923 nodi
  93. 93. FRANCO BONTEMPI 93 VALIDAZIONE DEI MODELLI LOCALI Presentazione del modello Shell ISOP8 Elementi lastra- piastra a 8 nodi (Shell 99) Passo discretizzazione Direzione longitudinale Campata: 2.6 m Trasverso: 2 m Direzione trasversale Variabile in funzione dell’interasse tra i setti Campata tipo: 2112 nodi
  94. 94. FRANCO BONTEMPI 94 VALIDAZIONE DEI MODELLI LOCALI Presentazione del modello Frame Campata tipo: 177 nodi Elementi trave (Beam 4) Passo discretizzazione 10 elementi per ogni tratto
  95. 95. FRANCO BONTEMPI 95 CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME Gruppo 1 Modello Frame T = 0.390 s. Modo 1 Modello Shell ISOP4Modello Shell ISOP8 T = 0.365 s. Modo 1 T = 0.360 s. Modo 97
  96. 96. FRANCO BONTEMPI 96 CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME Gruppo 2 Modello Frame T = 0.272 s. Modo 2 Modello Shell ISOP4Modello Shell ISOP8 T = 0.275 s. Modo 2 T = 0.280 s. Modo 98
  97. 97. FRANCO BONTEMPI 97 CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME Gruppo 3 Modello Frame T = 0.190 s. Modo 3 Modello Shell ISOP4Modello Shell ISOP8 T = 0.186 s. Modo 3 T = 0.197 s. Modo 101
  98. 98. FRANCO BONTEMPI 98 CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME Gruppo 4 Modello Frame T = 0.126 s. Modo 5 Modello Shell ISOP4Modello Shell ISOP8 T = 0.171 s. Modo 4 T = 0.172 s. Modo 118
  99. 99. FRANCO BONTEMPI 99 CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME Gruppo 5 Modello Frame T = 0.137 s. Modo 4 Modello Shell ISOP4Modello Shell ISOP8 T = 0.150 s. Modo 5 T = 0.170 s. Modo 119
  100. 100. FRANCO BONTEMPI 100 CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME Gruppo 6 Modello Frame T = 0.107 s. Modo 7 Modello Shell ISOP4Modello Shell ISOP8 T = 0.147 s. Modo 6 T = 0.154 s. Modo 132
  101. 101. FRANCO BONTEMPI 101 CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME Gruppo 7 Modello Frame T = 0.099 s. Modo 8 Modello Shell ISOP4Modello Shell ISOP8 T = 0.135 s. Modo 7 T = 0.142 s. Modo 145
  102. 102. FRANCO BONTEMPI 102 CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME Gruppo 8 Modello Frame T = 0.094 s. Modo 9 Modello Shell ISOP4Modello Shell ISOP8 T = 0.131 s. Modo 8 T = 0.138 s. Modo 146
  103. 103. FRANCO BONTEMPI 103 CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME Gruppo 9 Modello Frame T = 0.115 s. Modo 6 Modello Shell ISOP4Modello Shell ISOP8 T = 0.124 s. Modo 9 T = 0.131 s. Modo 147
  104. 104. FRANCO BONTEMPI 104 CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME Gruppo 10 Modello Frame T = 0.079 s. Modo 11 Modello Shell ISOP4Modello Shell ISOP8 T = 0.100 s. Modo 10 T = 0.101 s. Modo 234
  105. 105. FRANCO BONTEMPI 105 Spostamenti verticali (m) modelli shell ISOP4 / ISOP8 soggetti ad azione verticale (1.0g)
  106. 106. FRANCO BONTEMPI 106 Spostamenti verticali del cassone stradale -24,00 -21,00 -18,00 -15,00 -12,00 -9,00 -6,00 -3,00 0,00 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 z(m) uz(mm) ISO-P4 ISOP8 Frame Spostamenti verticali del cassone ferroviario -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 z(m) uz(mm) ISO-P4 ISOP8 Frame Spostamenti verticali del trasverso centrale -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -3 2 7 12 17 22 27 32 37 42 47 52 z(m) uz(mm) ISO-P4 ISOP8 Frame
  107. 107. FRANCO BONTEMPI 107 Spostamenti verticali (m) modelli shell ISOP4 / ISOP8 soggetti ad azione orizzonatle (0.1g)
  108. 108. FRANCO BONTEMPI 108 Spostamenti trasversali del cassone stradale -12,00 -11,00 -10,00 -9,00 -8,00 -7,00 -6,00 -5,00 -4,00 -3,00 -2,00 -1,00 0,00 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 z(m) u(mm) ISO-P4 ISOP8 Frame Spostamenti trasversali del cassone ferroviario -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 z(m) u(mm) ISO-P4 ISOP8 Frame Spostamenti trasversali del trasverso centrale -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 z(m) u(mm) ISO-P4 ISOP8 Frame
  109. 109. FRANCO BONTEMPI 109 Modellazione con sottostrutturazione
  110. 110. FRANCO BONTEMPI 110
  111. 111. FRANCO BONTEMPI 111
  112. 112. FRANCO BONTEMPI 112
  113. 113. FRANCO BONTEMPI 113 sottostruttura dell’impalcato di dimensione complessiva pari a 1200 m (40 campate)
  114. 114. FRANCO BONTEMPI 114 Condizioni di vincolo per gli estremi dell’impalcato
  115. 115. FRANCO BONTEMPI 115 1 2 3 4 x z 1 2 3 41 2 3 4 x z x z Figura 1: Posizione dei vincoli. Vincolo Modello Fx (kN) Fy (kN) Fz (kN) Mx (kNm) My (kNm) Mz (kNm) 1 Frame -1.08E+06 -1.34E+00 -7.03E+05 6.22E+00 -3.41E+03 5.57E+00 Shell-Frame -1.09E+06 -1.28E+00 -7.03E+05 5.96E+00 -3.48E+03 5.98E+00 2 Frame 1.65E+02 4.73E+04 1.24E+06 1.04E+05 4.09E+04 1.48E+03 Shell-Frame 1.38E+02 4.69E+04 1.24E+06 1.04E+05 4.23E+04 1.55E+03 3 Frame -0.84E+02 4.02E+04 1.21E+06 4.47E+04 2.80E+04 8.62E+02 Shell-Frame 0.85E+02 4.02E+04 1.21E+06 4.53E+04 2.60E+04 8.00E+02 4 Frame 1.09E+06 -1.42E+00 7.01E+05 6.61E+00 3.24E+03 -6.531E+00 Tabella 1: Valori assunti dalle reazioni vincolari nei due diversi modelli soggetti a peso proprio ed ai carichi permanenti non strutturali.
  116. 116. FRANCO BONTEMPI 116 a b c d e f g Sicilia Calabria a b c d e f g Sicilia Calabria Figura 1: Punti di lettura del tiro nei cavi. VALORE NUMERICO CALCOLATO (KN) PUNTI DI LETTURA DEL TIRO Frame Shell-frame a 1.28E+06 1.29E+06 b 1.34E+06 1.34E+06 c 1.31E+06 1.31E+06 d 1.24E+06 1.23E+06 e 1.31E+06 1.31E+06 f 1.33E+06 1.32E+06 g 1.28E+06 1.29E+06 Tabella 1: Valori del tiro nei cavi nei due diversi modelli soggetti al peso proprio ed ai carichi permanenti non strutturali.
  117. 117. FRANCO BONTEMPI 117 Analisi modale: confronto dei periodi propri
  118. 118. FRANCO BONTEMPI 118 Figura 1: Deformata del primo modo proprio del modello shell-frame (a sinistra) e del modello frame (a destra). Figura 2: Deformata del secondo modo proprio del modello shell-frame (a sinistra) e del modello frame (a destra).
  119. 119. FRANCO BONTEMPI 119 Figura 1: Deformata del terzo modo proprio del modello shell-frame (a sinistra) e del modello frame (a destra). Figura 2: Deformata del quarto modo proprio del modello shell-frame (a sinistra) e del modello frame (a destra).
  120. 120. FRANCO BONTEMPI 120 Meccanismi elementari e scenari AZIONE DEL VENTO TEMPO DI RITORNO Vref (m/s) (h = 70 m) Vento “ridotto” --------- 27 Vento livello 1 T = 50 anni 47 Vento livello 2 T = 400 anni 55 Vento livello 3 T = 2000 anni 60 Tabella 1: Velocità e tempi di ritorno delle azioni del vento considerate. vento AZIONE DESCRIZIONE Carico ferroviario 2 treni tipo LM71 (52 KN/m per rotaia) Carico stradale 4 corsie caricate a 5 KN/m Tabella 1: Valori del carico da traffico considerati. Figura 1: Schema di distribuzione del carico da traffico. treno Figura 1: Schema dei cedimenti dei blocchi di ancoraggio dei cavi. cedimenti
  121. 121. FRANCO BONTEMPI 121 SCENARI DI CONTINGENZA AZIONI CONSIDERATE 1 PP + Perm. 2 PP + Perm. + Vento (Livello ridotto, 1, 2, 3) 3 PP + Perm. + Vento Livello1 + Carico da traffico 4 PP + Perm + Cedimenti dei vincoli Tabella 1: Scenari di contingenza considerati. Figura 1: Tensioni ideali di Von Mises (N/m2 ) in prossimità della torre (scenario 1). A B Figura 1: Tensioni ideali di Von Mises (N/m2 ) per la zona terminale dell’impalcato (scenario 1). C
  122. 122. FRANCO BONTEMPI 122 o Scenario di contingenza n°2: Azione del vento Von Mises (N/mm2 ) Vento “ridotto” 117 Vento livello 1 222 Vento livello 2 289 Vento livello 3 330 Tabella 1: Tensioni di Von Mises massime per i diversi livelli di vento (punto A) Azione del vento Von Mises (N/mm2 ) Vento “ridotto” 85 Vento livello 1 94 Vento livello 2 116 Vento livello 3 131 Tabella 2: Tensioni di Von Mises massime per i diversi livelli di vento (punto C) o Scenario di contingenza n°3: Zona Von Mises (N/mm2 ) A 423 B 390 C 257 Tabella 1: Tensioni di Von Mises massime nelle diverse zone. o Scenario di contingenza n°1: Zona Von Mises (N/mm2 ) A 79 B 130 C 72 Tabella 1: Tensioni di Von Mises massime nelle zone esaminate. Figura 1: Tensioni ideali di Von Mises (N/m2 ) in prossimità della torre (scenario 1). A B Figura 1: Tensioni ideali di Von Mises (N/m2 ) per la zona terminale dell’impalcato (scenario 1). C
  123. 123. FRANCO BONTEMPI 123 CRUSTAL DISPLACEMENTS
  124. 124. FRANCO BONTEMPI 124 A B C VON MISES (N/mmq)
  125. 125. FRANCO BONTEMPI 125 WIND HG TG SICILIA’S TOWER LEG WIND SICILIA’S TOWER LEG CALABRIA’S TOWER LEG CALABRIA’S TOWER LEG TS LS Sicilia Calabria RG HG TG LS TS WIND HG TG SICILIA’S TOWER LEG WIND SICILIA’S TOWER LEG CALABRIA’S TOWER LEG CALABRIA’S TOWER LEG TS LS Sicilia Calabria RG HG TG LS TS Transversal slack (TS) and longitudinal slack (LS) arrangement along the suspension bridge. (HG: Highway box girder; RG: Railway box girder; TG: Transverse box girder.)
  126. 126. FRANCO BONTEMPI 126 F [N] L [cm] -1000 -9.81E+08 Maxallowed displacement TENSION 0 F [N] L [cm] -1000 -9.81E+08 Maxallowed displacement TENSION 0 129921325050 147351497630 17094173140 [kN][kN][cm] Calabria’s tower reaction Sicilia’s tower reaction Max allowed displacement TRANSVERSAL SLACK
  127. 127. FRANCO BONTEMPI 127
  128. 128. FRANCO BONTEMPI 128
  129. 129. FRANCO BONTEMPI 129
  130. 130. FRANCO BONTEMPI 130 TRANSVERSAL DISPLACEMENTS -1 0 1 2 3 4 5 6 7 -192 180 540 900 1260 1620 1980 2340 2700 3060 3420 L [m] Uy[m] 0 cm 30 cm 50 cm
  131. 131. FRANCO BONTEMPI 131 HORIZONTAL CURVATURE -2.0E-05 0.0E+00 2.0E-05 4.0E-05 6.0E-05 -120 240 600 960 1320 1680 2040 2400 2760 3120 L [m] [m -1 ] 0 cm 30 cm 50 cm
  132. 132. FRANCO BONTEMPI 132
  133. 133. FRANCO BONTEMPI 133 SISMA
  134. 134. FRANCO BONTEMPI 134 Fondazione Torri Cavi principali Pendini Impalcato Load transfer mechanism
  135. 135. FRANCO BONTEMPI 135 #3 sensibilita’ cosa e’ critico ?
  136. 136. FRANCO BONTEMPI 136 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 RESPONSE SPECTRUM – EC 8 Period (s)
  137. 137. FRANCO BONTEMPI 137 MODAL PARTECIPATING MASS RATIO (CUMULATIVE) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 100 200 300 400 500 600 700 Longitudinal Transversal Vertical Numero modi considerati %massaconsiderata
  138. 138. FRANCO BONTEMPI 138 1st mode, T = 30 s
  139. 139. FRANCO BONTEMPI 139 2nd mode, T = 16 s
  140. 140. FRANCO BONTEMPI 140 3rd mode, T = 12 s
  141. 141. FRANCO BONTEMPI 141 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 PARTECIPATING MODAL MASS - TRANSVERSAL Period (s) 85 % of the total mass 45 % 8 %
  142. 142. FRANCO BONTEMPI 142 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 20 % 15 % 11 % PARTECIPATING MODAL MASS – VERTICAL Period (s) 60 % of the total mass
  143. 143. FRANCO BONTEMPI 143 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 45 % 11 % PARTECIPATING MODAL MASS - LONGITUDINAL Period (s) 35 % of the total mass
  144. 144. FRANCO BONTEMPI 144 #4 delimitazione valutazione robusta della risposta
  145. 145. FRANCO BONTEMPI 145-0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 10 20 30 40 50 60 70 tempo(s) spostamento(m) -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 10 20 30 40 50 60 70 tempo(s) spostamento(m) -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 10 20 30 40 50 60 70 tempo(s) spostamento(m) Sisma longitudinale Sisma trasversale Sisma verticale Zona B Zona A Zona C Zona D x y zdA(t) x y z dB(t) x y z dD(t)x y z dC(t) APPLICATION OF THE SEISMIC ACTION
  146. 146. FRANCO BONTEMPI 146 400 TIME SIMULATIONS PGA (longitudinal) = 4.71 m/s2 PGA (transversal) = 5.88 m/s2 PGA (vertical) = 4.41 m/s2 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 DIR X DIR Y DIR Z 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 0 0 5 …….1° 2° 0 5 10 15 20 25 30 SEISMIC ACTION GENERATION
  147. 147. FRANCO BONTEMPI 147 LONGITUDINAL DISPLACEMENTS -0.80 m +0.93 m FRACTILES 95% o 5%: -0.67 m +0.74 m MEAN VALUES: + - 0 1 2 3 4 5 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 Spostamento massimo (m) 0 1 2 3 4 5 -1.5 -1.25 -1 -0.75 -0.5 -0.25 0 Spostamento minimo (m) DISPLACEMENTS (m) DISPLACEMENTS (m)
  148. 148. FRANCO BONTEMPI 148 1/2 SPAN TRANSVERSAL DISPLACEMENT -3.2 m +3.3 m FRACTILES 95% o 5%: -1.8 m +1.9 m MEAN VALUES: + - 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 -8 -6 -4 -2 0 2 Spostamento minimo (m) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 -2 0 2 4 6 8 Spostamento massimo (m)DISPLACEMENTS (m) DISPLACEMENTS (m)
  149. 149. FRANCO BONTEMPI 149 TENSION IN THE MAIN CABLES -19700 t +22600 t FRACTILES 95% o 5%: -16800 t +19600 t MEAN VALUES: 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 -25 -20 -15 -10 -5 Variazione azione minima (t x 1000) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 10 15 20 25 30 Variazione azione massima (t x 1000)NORMAL ACTION INCREASE (t*1000) NORMAL ACTION DECREASE (t*1000) NORMAL TENSION FOR SELF WEIGHT: 127000 t
  150. 150. FRANCO BONTEMPI 150 Sisma con PGA = 2.60 in direzione longitudinale Solo Permanente Media su 10 simulazioni Massimo su 10 simulazioni 330 Mpa150 Mpa 290 Mpa
  151. 151. FRANCO BONTEMPI 151 Sisma con PGA = 2.60 con 3 treni Solo Permanente Media su 10 simulazioni Massimo su 10 simulazioni 350 Mpa300 Mpa170 Mpa
  152. 152. FRANCO BONTEMPI 152 Sisma con PGA = 5.70 in direzione longitudinale Solo Permanente Media su 10 simulazioni Massimo su 10 simulazioni 550 Mpa440 Mpa150 Mpa
  153. 153. FRANCO BONTEMPI 153 incertezze cognitive conoscenza imperfetta
  154. 154. FRANCO BONTEMPI 154 Spettri 1992 – Componente x 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) 1 TS 1 TC 2 TS 2 TC 3 TS 3 TC 4 TS 4 TC Spettro Spettri 1992 – Componente y 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) 1 TS 1 TC 2 TS 2 TC 3 TS 3 TC 4 TS 4 TC Spettro Spettri 1992 – Componente z 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) 1 TS 1 TC 2 TS 2 TC 3 TS 3 TC 4 TS 4 TC Spettro Figura 1: Spettri di risposta 1992. Source #1
  155. 155. FRANCO BONTEMPI 155 Spettri 2004 (Eventi 1 – 10) - Componente x 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) 1 TS 1 TC 2 TS 2 TC 3 TS 3 TC 4 TS 4 TC 5 TS 5 TC 6 TS 6 TC 7 TS 7 TC 8 TS 8 TC 9 TS 9 TC 10 TS 10 TC Spettro Spettri 2004 (Eventi 1 -10) – Componente y 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) 1 TS 1 TC 2 TS 2 TC 3 TS 3 TC 4 TS 4 TC 5 TS 5 TC 6 TS 6 TC 7 TS 7 TC 8 TS 8 TC 9 TS 9 TC 10 TS 10 TC Spettro Spettri 2004 (Eventi 1 – 10) – Componente z 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) 1 TS 1 TC 2 TS 2 TC 3 TS 3 TC 4 TS 4 TC 5 TS 5 TC 6 TS 6 TC 7 TS 7 TC 8 TS 8 TC 9 TS 9 TC 10 TS 10 TC Spettro Figura 2: Spettri di risposta 2004 – Eventi 1–10. Source #2
  156. 156. FRANCO BONTEMPI 156 Spettri Casciati – Torre Sicilia - Componente x 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) Spettri Casciati – Torre Sicilia - Componente y 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) Spettri Casciati – Torre Sicilia - Componente z 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) Figura 5: Spettri di risposta Casciati – Torre Sicilia. Spettri Casciati – Torre Calabria - Componente x 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) Spettri Casciati – Torre Calabria - Componente y 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) Spettri Casciati – Torre Calabria - Componente z 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) Figura 6: Spettri di risposta Casciati –Torre Calabria. Source #3 (towers)
  157. 157. FRANCO BONTEMPI 157 Spettri Casciati – Ancoraggio Sicilia - Componente x 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) Spettri Casciati – Ancoraggio Sicilia - Componente y 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) Spettri Casciati – Ancoraggio Sicilia - Componente z 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) Figura 7: Spettri di risposta Casciati – Ancoraggio Sicilia. Spettri Casciati – Ancoraggio Calabria - Componente x 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) Spettri Casciati – Ancoraggio Calabria - Componente y 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) Spettri Casciati – Ancoraggio Calabria - Componente z 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 T (secondi) A(cm/s 2 ) Figura 8: Spettri di risposta Casciati – Ancoraggio Calabria. Source #3b (anchorages)
  158. 158. FRANCO BONTEMPI 158 Tensioni nelle gambe delle torri (1992) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 -800 -600 -400 -200 0 200 400 Tensione (N/m m 2 ) Quota(m) Evento 1 Evento 2 Evento 3 Traversi Tensioni nelle gambe delle torri (2004) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 -800 -600 -400 -200 0 200 400 Tensione (N/m m 2 ) Quota(m) Evento 3 Evento 10 Evento 13 Traversi Tensioni nelle gambe delle torri (Casciati) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 -800 -600 -400 -200 0 200 400 Tensione (N/m m 2 ) Quota(m) Hollister_diff_X (69A) Gillroy1_X (71B) Newhall_X (71A) Traversi Figura 18: Tensioni nelle gambe delle torri. Towers
  159. 159. FRANCO BONTEMPI 159 Tiro nei cavi principali (1992) 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 1600000 Max Min Tiro(kN) Evento 1 Evento 2 Evento 3 Tiro nei cavi principali (2004) 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 1600000 Max Min Tiro(kN) Evento 3 Evento 10 Evento 13 Tiro nei cavi principali (Casciati) 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 1600000 Max Min Tiro(kN) Hollister_diff_X (69A) Gillroy1_X (71B) Newhall_X (71A) Figura 19: Tiro nei cavi principali. Cables
  160. 160. FRANCO BONTEMPI 160 Forze nei dispositivi di ritegno longitudinali (1992) -35000 -30000 -25000 -20000 -15000 -10000 -5000 0 Sicilia Sud Sicilia Nord Calabria Sud Calabria Nord Forza(kN) Evento 1 Evento 2 Evento 3 Forze nei dispositivi di ritegno longitudinali (2004) -35000 -30000 -25000 -20000 -15000 -10000 -5000 0 Sicilia Sud Sicilia Nord Calabria Sud Calabria Nord Forza(kN) Evento 3 Evento 10 Evento 13 Forze nei dispositivi di ritegno longitudinali (Casciati) -35000 -30000 -25000 -20000 -15000 -10000 -5000 0 Sicilia Sud Sicilia Nord Calabria Sud Calabria Nord Forza(kN) Hollister_diff_X (69A) Gillroy1_X (71B) Newhall_X (71A) Figura 21: Forze nei dispositivi di ritegno longitudinali. Forze nei dispositivi di ritegno trasversali (1992) -35000 -30000 -25000 -20000 -15000 -10000 -5000 0 Sicilia Sud Sicilia Nord Calabria Sud Calabria Nord Forza(kN) Evento 1 Evento 2 Evento 3 Forze nei dispositivi di ritegno trasversali (2004) -35000 -30000 -25000 -20000 -15000 -10000 -5000 0 Sicilia Sud Sicilia Nord Calabria Sud Calabria Nord Forza(kN) Evento 3 Evento 10 Evento 13 Forze nei dispositivi di ritegno trasversali (Casciati) -35000 -30000 -25000 -20000 -15000 -10000 -5000 0 Sicilia Sud Sicilia Nord Calabria Sud Calabria Nord Forza(kN) Hollister_diff_X (69A) Gillroy1_X (71B) Newhall_X (71A) Figura 22: Forze nei dispositivi di ritegno trasversali. Devices
  161. 161. FRANCO BONTEMPI 161 VENTO
  162. 162. FRANCO BONTEMPI 162 RISPOSTA DINAMICA DEL PONTE SOGGETTO ALL’AZIONE DEL VENTO INSERIMENTO NEL MODELLO E ANALISI FORZANTI AERODINAMICHE STORIE DI VELOCITA’ DEL VENTO STORIE DI VELOCITA’ DEL VENTO Componente Y Componente Z 0 10 20 30 40 50 60 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 T (secondi) Vy(m/s) -15 -10 -5 0 5 10 15 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 T (secondi) Vz(m/s) INCIDENZA DEL VENTO SULL’IMPALCATO Drag valore medio 6324 N/m Lift valore medio -2241 N/m Moment valore medio -121600 Nm/m Drag valore medio 6324 N/m Lift valore medio -2241 N/m Moment valore medio -121600 Nm/m -4,E+05 -4,E+05 -3,E+05 -3,E+05 -2,E+05 -2,E+05 -1,E+05 -5,E+04 0,E+00 0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0 3000,0 -5,E+04 -4,E+04 -3,E+04 -2,E+04 -1,E+04 0,E+00 1,E+04 2,E+04 0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0 3000,0 0,E+00 5,E+03 1,E+04 2,E+04 2,E+04 3,E+04 3,E+04 0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0 3000,0 -4,E+05 -4,E+05 -3,E+05 -3,E+05 -2,E+05 -2,E+05 -1,E+05 -5,E+04 0,E+00 0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0 3000,0 -5,E+04 -4,E+04 -3,E+04 -2,E+04 -1,E+04 0,E+00 1,E+04 2,E+04 0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0 3000,0 0,E+00 5,E+03 1,E+04 2,E+04 2,E+04 3,E+04 3,E+04 0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0 3000,0 -0,05 -0,045 -0,04 -0,035 -0,03 -0,025 -0,02 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8  (gradi) -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8  (gradi) 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8  (gradi)
  163. 163. FRANCO BONTEMPI 163 Modellazioni approssimate delle forze aeroelastiche qtRqtQqtPqqqFse  ),(),(),();,,(   Formulazioni (teorie) aeroelastiche
  164. 164. FRANCO BONTEMPI 164
  165. 165. FRANCO BONTEMPI 165 ANALISI DINAMICHE A TUTTI I NODI DELL’IMPALCATO FERROVIARIO SONO STATE APPLICATE LE STESSE FORZANTI AERODINAMICHE (Drag, Lift, Moment) RICAVATE DA UN UNICA STORIA DI VENTO ANALISI CON VENTO UNIFORME SUL SOLO IMPALCATO AD OGNI NODO DELL’IMPALCATO FERROVIARIO SONO STATE APPLICATE FORZANTI AERODINAMICHE (Drag, Lift, Moment) DIVERSE RICAVATE DALLE RELATIVE STORIE DI VENTO ANALISI CON VENTO NON UNIFORME SUL SOLO IMPALCATO ANALISI CON VENTO NON UNIFORME SU IMPALCATO E CAVI AD OGNI NODO DELL’IMPALCATO FERROVIARIO E DEL CAVO SONO STATE APPLICATE FORZANTI AERODINAMICHE (Drag, Lift, Moment) DIVERSE RICAVATE DALLE RELATIVE STORIE DI VENTO Vento = f(t)Vento = f(t) Vento = f(s,t)Vento = f(s,t) Vento = f(s,t) Vento = f(s,t) Vento = f(s,t) Vento = f(s,t) RISPOSTA DINAMICA DEL PONTE SOGGETTO ALL’AZIONE DEL VENTO
  166. 166. FRANCO BONTEMPI 166 •Cassone ferroviario •Distanza = L/2 dalla torre Spostamenti TRASVERSALI Accelerazioni TRASVERSALIVelocità TRASVERSALI InterarafficaIntervallotra1500e1700sec. Sicilia Calabria A L CONFRONTO TRA CODICI - VENTO UNIFORME - Accelerazione Trasversale -1,50 -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 1500 1550 1600 1650 1700 Tempo (s) Accelerazione(m/s2 ) Straus U Ansys U Velocità Trasversale -4,00 -3,00 -2,00 -1,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 1500 1550 1600 1650 1700 Tempo (s) Velocità(m/s) Straus U Ansys U Spostamento Trasversale -10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 1500 1550 1600 1650 1700 Tempo (s) Spostamento(m) Ansys U Straus U Accelerazione Trasversale -2,50 -2,00 -1,50 -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Tempo (s) Accelerazione(m/s2 ) Straus U Ansys U Velocità Trasversale -4,00 -3,00 -2,00 -1,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Tempo (s) Velocità(m/s) Straus U Ansys U Spostamento Trasversale -10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Tempo (s) Spostamento(m) Ansys U Straus U RISPOSTA DINAMICA DEL PONTE SOGGETTO ALL’AZIONE DEL VENTO
  167. 167. FRANCO BONTEMPI 167 •Cassone ferroviario •Distanza = L/2 dalla torre Accelerazioni VERTICALISpostamenti VERTICALI Velocità VERTICALI InterarafficaIntervallotra1500e1700sec. Sicilia Calabria A L CONFRONTO TRA CODICI - VENTO UNIFORME - Accelerazione Verticale -2,00 -1,50 -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 1500 1550 1600 1650 1700 Tempo (s) Accelerazione(m/s2 ) Straus U Ansys U Velocità Verticale -2,00 -1,50 -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 1500 1550 1600 1650 1700 Tempo (s) Velocità(m/s) Straus U Ansys U Spostamento Verticale -5,00 -4,00 -3,00 -2,00 -1,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 1500 1550 1600 1650 1700 Tempo (s) Spostamento(m) Straus U Ansys U Accelerazione Verticale -2,00 -1,50 -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Tempo (s) Accelerazione(m/s2 ) Straus U Ansys U Velocità Verticale -4,00 -3,00 -2,00 -1,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Tempo (s) Velocità(m/s) Ansys U Straus U Spostamento Verticale -10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Tempo (s) Spostamento(m) Ansys U Straus U RISPOSTA DINAMICA DEL PONTE SOGGETTO ALL’AZIONE DEL VENTO
  168. 168. FRANCO BONTEMPI 168 •Cassone ferroviario •Distanza = L/2 dalla torre Spostamenti LONGITUDINALI Spostamenti VERTICALISpostamenti TRASVERSALI Sicilia Calabria A L VENTO NON UNIFORME Su impalcato – Su impalcato e cavi VENTOSUIMPALCATOVENTOSUIMPALCATOECAVI Spostamento Verticale -6,00 -4,00 -2,00 0,00 2,00 4,00 6,00 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Spostamento(m) Spostamento Trasversale 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Spostamento(m) Spostamento Longitudinale -2,00 -1,50 -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Spostamento(m) Spostamento Verticale -6,00 -4,00 -2,00 0,00 2,00 4,00 6,00 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Spostamento(m) Spostamento Trasversale 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Spostamento(m) Spostamento Longitudinale -2,00 -1,50 -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Spostamento(m) RISPOSTA DINAMICA DEL PONTE SOGGETTO ALL’AZIONE DEL VENTO
  169. 169. FRANCO BONTEMPI 169 •Cassone ferroviario •Distanza = L/2 dalla torre Velocità LONGITUDINALI Velocità VERTICALIVelocità TRASVERSALI Sicilia Calabria A L VENTO NON UNIFORME Su impalcato – Su impalcato e cavi VENTOSUIMPALCATOVENTOSUIMPALCATOECAVI Velocità Verticale -3,00 -2,00 -1,00 0,00 1,00 2,00 3,00 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Velocità(m/s) Velocità Trasversale -1,00 -0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Velocità(m/s) Velocità Longitudinale -0,60 -0,40 -0,20 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Velocità(m/s) Velocità Verticale -3,00 -2,00 -1,00 0,00 1,00 2,00 3,00 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Velocità(m/s) Velocità Trasversale -1,00 -0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Velocità(m/s) Velocità Longitudinale -0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Velocità(m/s) RISPOSTA DINAMICA DEL PONTE SOGGETTO ALL’AZIONE DEL VENTO
  170. 170. FRANCO BONTEMPI 170 •Cassone ferroviario •Distanza = L/2 dalla torre Accelerazioni LONGITUDINALI Accelerazioni VERTICALIAccelerazioni TRASVERSALI Sicilia Calabria A L VENTO NON UNIFORME Su impalcato – Su impalcato e cavi VENTOSUIMPALCATOVENTOSUIMPALCATOECAVI Accelerazione Verticale -2,00 -1,50 -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Accelerazione(m/s2 ) Accelerazione Trasversale -0,40 -0,30 -0,20 -0,10 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Accelerazione(m/s2 ) Accelerazione Longitudinale -0,60 -0,40 -0,20 0,00 0,20 0,40 0,60 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Accelerazione(m/s2 ) Accelerazione Verticale -2,00 -1,50 -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Accelerazione(m/s2 ) Accelerazione Trasversale -0,40 -0,30 -0,20 -0,10 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Accelerazione(m/s2 ) Accelerazione Longitudinale -0,60 -0,40 -0,20 0,00 0,20 0,40 0,60 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 Tempo (s) Accelerazione(m/s2 ) RISPOSTA DINAMICA DEL PONTE SOGGETTO ALL’AZIONE DEL VENTO
  171. 171. FRANCO BONTEMPI 171 Spostamenti InviluppodeiMassimieMinimilungotuttol’impalcato VENTOSUIMPALCATO–VENTOSUCAVIEIMPALCATO DirezioneLongitudinaleDirezioneTrasversaleDirezioneVerticale Velocità Accelerazioni Inviluppo Accelerazioni Verticali -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) AZ(m/s2 ) Max Vento su Imp. Max Vento su Imp. e Cavi Min Vento su Imp. Min Vento su Imp. e Cavi Inviluppo Velocità Verticali -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) VZ(m/s) Max Vento su Imp. Max Vento su Imp. e Cavi Min Vento su Imp. Min Vento su Imp. e Cavi Inviluppo Spostamenti Verticali -6 -4 -2 0 2 4 6 8 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) UZ(m) Max Vento su Imp. Max Vento su Imp. e Cavi Min Vento su Imp. Min Vento su Imp. e Cavi Inviluppo Accelerazioni Trasversali -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) AY(m/s2 ) Max Vento su Imp. Max Vento su Imp. e Cavi Min Vento su Imp. Min Vento su Imp. e Cavi Inviluppo Velocità Trasversali -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) VY(m/s) Max Vento su Imp. Max Vento su Imp. e Cavi Min Vento su Imp. Min Vento su Imp. e Cavi Inviluppo Spostamenti Trasversali 0 2 4 6 8 10 12 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) UY(m) Max Vento su Imp. Max Vento su Imp. e Cavi Min Vento su Imp. Min Vento su Imp. e Cavi Inviluppo Accelerazioni Longitudinali -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) AX(m/s2 ) Max Vento su Imp. Max Vento su Imp. e Cavi Min Vento su Imp. Min Vento su Imp. e Cavi Inviluppo Velocità Longitudinali -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) VX(m/s) Max Vento su Imp. Max Vento su Imp. e Cavi Min Vento su Imp. Min Vento su Imp. e Cavi Inviluppo Spostamenti Longitudinali -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) UX(m) Max Vento su Imp. Max Vento su Imp. e Cavi Min Vento su Imp. Min Vento su Imp. e Cavi RISPOSTA DINAMICA DEL PONTE SOGGETTO ALL’AZIONE DEL VENTO
  172. 172. FRANCO BONTEMPI 172 SPOSTAMENTI (m) 3.704.154.826.44UZ 5.625.976.667.46UY 0.590.660.780.96UX f 90%f 95%f 99%Max 1.571.782.112.76VZ 0.600.720.921.32VY 0.290.340.420.55VX f 90%f 95%f 99%Max 0.840.991.181.66AZ 0.300.370.490.70AY 0.180.250.360.52AX f 90%f 95%f 99%Max VELOCITA’ (m/s) ACCELERAZIONI (m/s2) Grandezze cinematiche dell’impalcato per VENTO NON UNIFORME SU IMPALCATO E CAVI X (m)-200 0 550 1100 1650 2200 2750 3300 3500 RISPOSTA DINAMICA DEL PONTE SOGGETTO ALL’AZIONE DEL VENTO
  173. 173. FRANCO BONTEMPI 173 Spostamenti InviluppodeiMassimieMinimilungotuttol’impalcato VENTOSUCAVIEIMPALCATO–Velocità42e21m/s DirezioneLongitudinaleDirezioneTrasversaleDirezioneVerticale Velocità Accelerazioni RISPOSTA DINAMICA DEL PONTE SOGGETTO ALL’AZIONE DEL VENTO Inviluppo Accelerazioni Verticali -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) AZ(m/s2 ) Max V. 21 m/s Max V. 42 m/s Min V. 21 m/s Min V. 42 m/s Inviluppo Velocità Verticali -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) VZ(m/s) Max V. 21 m/s Max V. 42 m/s Min V. 21 m/s Min V. 42 m/s Inviluppo Spostamenti Verticali -6 -4 -2 0 2 4 6 8 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) UZ(m) Max V. 21 m/s Max V. 42 m/s Min V. 21 m/s Min V. 42 m/s Inviluppo Accelerazioni Trasversali -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) AY(m/s2 ) Max V. 21 m/s Max V. 42 m/s Min V. 21 m/s Min V. 42 m/s Inviluppo Velocità Trasversali -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) VY(m/s) Max V. 21 m/s Max V. 42 m/s Min V. 21 m/s Min V. 42 m/s Inviluppo Spostamenti Trasversali 0 2 4 6 8 10 12 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) UY(m) Max V. 21 m/s Max V. 42 m/s Min V. 21 m/s Min V. 42 m/s Inviluppo Accelerazioni Longitudinali -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) AX(m/s2 ) Max V. 21 m/s Max V. 42 m/s Min V. 21 m/s Min V. 42 m/s Inviluppo Velocità Longitudinali -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) VX(m/s) Max V. 21 m/s Max V. 42 m/s Min V. 21 m/s Min V. 42 m/s Inviluppo Spostamenti Longitudinali -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ascissa Impalcato (m) UX(m) Max V. 21 m/s Max V. 42 m/s Min V. 21 m/s Min V. 42 m/s
  174. 174. FRANCO BONTEMPI 174 RUNNABILITY interazione fra azioni ambientali ed azioni antropiche
  175. 175. FRANCO BONTEMPI 175 21 bFaFR  1221 - RbFaFR  2R              0R1 12R 1R 0R2      2112 FcFR 
  176. 176. FRANCO BONTEMPI 176 Modelli di carico Irregolarità della Superficie di percorrenza Masse in moto: Effetti inerziali Forze in moto Effetto di velocità, frequenza strutturale, frequenza dei carichi (treni di impulsi) Oscillatori in moto: Effetti di comfort
  177. 177. FRANCO BONTEMPI 177 GRANDEZZE DINAMICHE NOTEVOLI PER IL GIUDIZIO DI PERCORRIBILITA’ DEL PONTE SULLO STRETTO MODELLI DI CARICO FERROVIARIO PER LE ANALISI DINAMICHE LM71 TRENO L (m) p (t/m) 750 270 270 390 750 750 750 750 8.80 2.53 1.89 2.44 8.00 4.30 5.27 4.87 150 2.20 Vmax (km/h) 135 200 160 250 80 100 120 100 120 EC 1 EC 2 EC 3 EC 4 EC 5 EC 6 EC 7 EC 8 EC 9 EC 10 EC 11 Categoria Treno passeggeri trainato da locomotore Treno passeggeri trainato da locomotore Treno passeggeri alta velocità Treno passeggeri alta velocità Treno merci trainato da locomotore Treno merci trainato da locomotore Treno merci trainato da locomotore Treno merci trainato da locomotore Treno urbano Metropolitana Treno merci trainato da locomotore Treno merci trainato da locomotoreEC 12 240 120 210 210 2.15 2.78 5.72 5.34 250 120 120 100
  178. 178. FRANCO BONTEMPI 178 GRANDEZZE DINAMICHE NOTEVOLI PER IL GIUDIZIO DI PERCORRIBILITA’ DEL PONTE SULLO STRETTO PRESTAZIONI ATTESE DALL’UTENZA FERROVIARIA SIMULAZIONI NUMERICHE FINALIZZATE: GRUPPO 2 (due treni in transito) LM71+LM71 TRENI L (m) p (t/m) 750 8.80 V (km/h) 80 80LM71+LM71 750 8.80 • Modelli di carico tipo forze mobili; • Modelli di carico tipo masse mobili. t01 (s) tu1 (s) 115 0 315 200 • t0=istante di ingresso testa treno; • tu=istante di uscita coda treno; • ttot=durata della simulazione. ttot (s) 500 400 t02 (s) tu2 (s) 0 0 200 200 Treno 1 Treno 2 Sicilia Calabria 80LM71+LM71 750 8.80 132 332 5000 200 SIMULAZIONE S9 S10 S11
  179. 179. FRANCO BONTEMPI 179 Spostamenti LONGITUDINALI Spostamenti VERTICALISpostamenti TRASVERSALI TRENOLM71TRENOEC3 GRANDEZZE DINAMICHE NOTEVOLI PER IL GIUDIZIO DI PERCORRIBILITA’ DEL PONTE SULLO STRETTO •Cassone ferroviario •Distanza = L/2 dalla torre Sicilia Calabria A L Spostamenti longitudinali in mezzeria -0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 400 500 600 700 800 900 Spostamenti(m) 40 80 100 135 Spostamenti trasversali in mezzeria -0,006 -0,004 -0,002 0,000 0,002 0,004 0,006 400 500 600 700 800 900 Spostamenti(m) 40 80 100 135 Spostamenti verticali in mezzeria -6,0 -5,0 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 400 500 600 700 800 900 Spostamenti(m) 40 80 100 135 Spostamenti verticali in mezzeria -6,0 -5,0 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 400 500 600 700 800 900 Spostamenti(m) 40 80 135 Spostamenti trasversali in mezzeria -0,006 -0,004 -0,002 0,000 0,002 0,004 0,006 400 500 600 700 800 900 Spostamenti(m) 40 80 135 Spostamenti longitudinali in mezzeria -0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 400 500 600 700 800 900 Spostamenti(m) 40 80 135 RISULTATI DELLE SIMULAZIONI S1, S2, S3, S4 - S5, S6, S7 (UN TRENO IN TRANSITO)
  180. 180. FRANCO BONTEMPI 180 TRENOLM71TRENOEC3 VALORI MASSIMI DELLE GRANDEZZE CINEMATICHE DELL’IMPALCATO ACCELERAZIONI 40 80 100 135 Acc. Y Acc. X Acc. Z 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 Accelerazioni(m/s 2 ) Velocità del treno (Km/h) Accelerazioni massime dell'impalcato 40 80 135 Acc. Y Acc. X Acc. Z 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 Accelerazioni(m/s 2 ) Velocità del treno (Km/h) Accelerazioni massime dell'impalcato VELOCITà 40 80 100 135 Vel. Y Vel. X Vel. Z 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 Velocità(m/s) Velocità del treno (Km/h) Velocità massime dell'impalcato 40 80 135 Vel. Y Vel. X Vel. Z 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 Velocità(m/s) Velocità del treno (Km/h) Velocità massime dell'impalcato SPOSTAMENTI 40 80 100 135 Disp. Y Disp. X Disp. Z 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Spostamenti(m) Velocità del treno (Km/h) Spostamenti massimi dell'impalcato 40 80 135 Disp. Y Disp. X Disp. Z 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Spostamenti(m) Velocità del treno (Km/h) Spostamenti massimi dell'impalcato RISULTATI DELLE SIMULAZIONI S1, S2, S3, S4 - S5, S6, S7 (UN TRENO IN TRANSITO) GRANDEZZE DINAMICHE NOTEVOLI PER IL GIUDIZIO DI PERCORRIBILITA’ DEL PONTE SULLO STRETTO
  181. 181. FRANCO BONTEMPI 181 TRENOLM71TRENOEC3 GRANDEZZE DINAMICHE NOTEVOLI PER IL GIUDIZIO DI PERCORRIBILITA’ DEL PONTE SULLO STRETTO RISULTATI DELLE SIMULAZIONI S1, S2, S3, S4 - S5, S6, S7 (UN TRENO IN TRANSITO) Forza nei pistoni Forza nel pistone longitudinale in Sicilia, lato nord -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100 400 450 500 550 600 650 Forza(Ton) 40 80 100 135 Forza nel pistone longitudinale in Sicilia, lato nord 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 400 450 500 550 600 650 Forza(Ton) 40 80 135 Tiro nei pendini Tiro nel pendino alla sella in Sicilia, lato nord 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 Forza(Ton) 40 80 100 135 Tiro nel pendino alla sella in Sicilia, lato nord 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 Forza(Ton) 40 80 135 Tiro nel cavo alla sella in Sicilia, lato nord 129000 130000 131000 132000 133000 134000 135000 136000 137000 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 Forza(Ton) 40 80 100 135 Tiro nel cavo Tiro nel cavo alla sella in Sicilia, lato nord 129000 130000 131000 132000 133000 134000 135000 136000 137000 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 Forza(Ton) 40 80 135 Sicilia CalabriaL
  182. 182. FRANCO BONTEMPI 182 TIRO CAVO ALL’ANCORAGGIO TIRO CAVO IN MEZZERIATIRO CAVO ALLA SELLA CONFRONTO TRA AZIONE DEL VENTO E AZIONE DEL VENTO CON PASSAGGIO DI UN TRENO VENTOVENTOETRENO RISPOSTA DINAMICA DEL PONTE SOGGETTO ALL’AZIONE DEL VENTO Vento non uniforme (21 m/s) Treno LM71 (velocità 80 Km/h) Tirocavi allasella 115000 120000 125000 130000 135000 140000 600 1100 1600 2100 2600 3100 Tempo (s) Tiro(Ton) Spondasiciliana, latonord Spondacalabrese, latonord Spondasiciliana, latosud Spondacalabrese, latosud Tirocavi inmezzeria 115000 120000 125000 130000 135000 140000 600 1100 1600 2100 2600 3100 Tempo (s) Tiro(Ton) Tirocavoinmezzeria, latonord Tirocavoinmezzeria, latosud Tirocavi all'ancoraggio 115000 120000 125000 130000 135000 140000 600 1100 1600 2100 2600 3100 Tempo (s) Tiro(Ton) Spondasiciliana, latonord Spondacalabrese, latonord Spondasiciliana, latosud Spondacalabrese, latosud Tirocavi inmezzeria 115000 120000 125000 130000 135000 140000 600 1100 1600 2100 2600 3100 Tempo (s) Tiro(Ton) Tirocavoinmezzeria, latonord Tirocavoinmezzeria, latosud Tirocavi allasella 115000 120000 125000 130000 135000 140000 600 1100 1600 2100 2600 3100 Tempo (s) Tiro(Ton) Spondasiciliana, latonord Spondacalabrese, latonord Spondasiciliana, latosud Spondacalabrese, latosud Tirocavi all'ancoraggio 115000 120000 125000 130000 135000 140000 600 1100 1600 2100 2600 3100 Tempo (s) Tiro(Ton) Spondasiciliana, latonord Spondacalabrese, latonord Spondasiciliana, latosud Spondacalabrese, latosud
  183. 183. FRANCO BONTEMPI 183 TIRO NEI PENDINI FORZA NEI PISTONI LONGITUDINALIFORZA NEI PISTONI TRASVERSALI CONFRONTO TRA AZIONE DEL VENTO E AZIONE DEL VENTO CON PASSAGGIO DI UN TRENO VENTOVENTOETRENO RISPOSTA DINAMICA DEL PONTE SOGGETTO ALL’AZIONE DEL VENTO Vento non uniforme (21 m/s) Treno LM71 (velocità 80 Km/h) Tironei pendini 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 600 1100 1600 2100 2600 3100 Tempo (s) Tiro(Ton) Sellaspondasiciliana, latonord Tiropendinoinmezzeria, latonord Sellaspondacalabrese, latonord Sellaspondasiciliana, latosud Tiropendinoinmezzeria, latosud Sellaspondacalabrese, latosud Forzanei pistoni Longitudinali 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 600 1100 1600 2100 2600 3100 Tempo (s) Forza(Ton) Spondasiciliana, latonord Spondacalabrese, latonord Spondasiciliana, latosud Spondacalabrese, latosud Forzanei pistoni Trasversali -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100 600 1100 1600 2100 2600 3100 Tempo (s) Forza(Ton) Spondasiciliana, latonord Spondacalabrese, latonord Spondasiciliana, latosud Spondacalabrese, latosud Forzanei pistoni Longitudinali -1400 -1200 -1000 -800 -600 -400 -200 0 200 600 1100 1600 2100 2600 3100 Tempo (s) Forza(Ton) Spondasiciliana, latonord Spondacalabrese, latonord Spondasiciliana, latosud Spondacalabrese, latosud Tironei pendini 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 600 1100 1600 2100 2600 3100 Tempo (s) Tiro(Ton) Sellaspondasiciliana, latonord Tiropendinoinmezzeria, latonord Sellaspondacalabrese, latonord Sellaspondasiciliana, latosud Tiropendinoinmezzeria, latosud Sellaspondacalabrese, latosud Forzanei pistoni Trasversali -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100 600 1100 1600 2100 2600 3100 Tempo (s) Forza(Ton) Spondasiciliana, latonord Spondacalabrese, latonord Spondasiciliana, latosud Spondacalabrese, latosud
  184. 184. FRANCO BONTEMPI 184 Danneggiamento su un pendino determinato dal passaggio del treno Prova 1Prova 1 D=0,1752 D=0,0000 D=0,0400 D=0,0000 D=0,23874 Danno cumulativo D=0,2154 Danno cumulativo D=0,2154 Prova 2Prova 2 D=0,0000 Danno cumulativo D=0,23874 Danno cumulativo D=0,23874
  185. 185. FRANCO BONTEMPI 185 APPROCCIO SISTEMICO • #1 SCOMPOSIZIONE • #2 CONVERGENZA • #3 SENSIBILITA’ • #4 DELIMITAZIONE • #5 RIDONDANZA
  186. 186. FRANCO BONTEMPI 186 FASI COSTRUTTIVE
  187. 187. FRANCO BONTEMPI 187 Modi della Torre: Configurazione “free-standing” Evoluzione del Problema strutturale: Modi di vibrare Modi della Torre: Configurazione “in-service”
  188. 188. FRANCO BONTEMPI 188 Envelope of Displacements (x) induced by the turbulent wind (x) (SLU) N=2 ; tot=0.83%; 1.25%; 1.67%; f=fWarburton 0 50 100 150 200 250 300 350 400 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 ux (m) h(m) m=2x100 tons m=2x200 tons m=2x150 tons Uncontrolled h Efficacia del controllo passivo – Soluzioni single-TMD (N=2)
  189. 189. FRANCO BONTEMPI 189 Montaggio dell’impalcato: fronti di avanzamento Fronte n° 1 I cassoni vengono montati a partire dalla mezzeria del ponte verso le antenne Fronte n° 2 I cassoni vengono montati a partire dalle estremità laterali verso la mezzeria del ponte Fronte n° 3 I due metodi vengono combinati generando quattro fronti di avanzamento Avanzamento su due fronti Avanzamento su quattro fronti La modellazione delle fasi di montaggio dell’impalcato avviene mediante l’attivazione in diversi step dei conci e dei trasversi di loro competenza, insieme ai pendini di collegamento con i cavi.
  190. 190. FRANCO BONTEMPI 190 Modellazione per fasi: studio preliminare (birth and death) generazione dell'incastro in mezzeria 4 carico (p.p.) seconda mensola 3 unione seconda mensola scarica 2 mensola carica (peso proprio) 1 --------------------------------------mensola scarica0 momentideformata descrizione evento modellostep Analisi dei modelli elementari -100000 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -100000 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -100000 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -100000 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
  191. 191. FRANCO BONTEMPI 191 Processi di modellazione per fasi del ponte: BACK ANALYSIS
  192. 192. FRANCO BONTEMPI 192 Processi di modellazione per fasi del ponte: BACK ANALYSIS Fronte 1 Storia delle configurazioni geometriche dell'impalcato - fronte 1 - 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 -200 300 800 1300 1800 2300 2800 3300 m m quote di montaggio deformata peso proprio deformata finale avanzamento
  193. 193. FRANCO BONTEMPI 193 Processi di modellazione per fasi del ponte: BACK ANALYSIS Fronte 2 Storia delle configurazioni geometriche dell'impalcato - fronte 2 - 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 -200 300 800 1300 1800 2300 2800 3300 m m quote di montaggio deformata peso proprio deformata finale avanzamento
  194. 194. FRANCO BONTEMPI 194 Processi di modellazione per fasi del ponte: BACK ANALYSIS Fronte 3 Storia delle configurazioni geometriche dell'impalcato - fronte 3 - 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 -200 300 800 1300 1800 2300 2800 3300 m m quote di montaggio deformata peso proprio deformata finale avanzamento
  195. 195. FRANCO BONTEMPI 195 Livelli tensionali FB-14-09-04 [Mpa] PP PN QA VV CAVO TORRE riferimento 1,00 1,00 0,00 0,00 650 155 SLS-4 1,00 1,00 1,00 0,00 800 205 150 50 incremento per QA SLS-5 1,00 1,00 1,00 1,00 810 260 10 55 incremento per VV riferimento 1,10 1,50 0,00 0,00 730 185 SLS-4 1,15 1,50 1,50 0,00 955 260 225 75 incremento per QA SLS-5 1,15 1,50 1,10 1,00 930 330
  196. 196. FRANCO BONTEMPI 196 Str o N GER www.stronger2012.com
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