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PGS - lezione 60 - evidences of failures.pdf

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Franco Bontempi
Franco Bontempi

Materiale per il Master ADMSI 2023

Engineering
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6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 1 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts Prof. Ing. Franco Bontempi Docente di: TEORIA E PROGETTO DI PONTI - GESTIONE DI PONTI E GRANDI STRUTTURE Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale Università degli Studi di Roma La Sapienza franco.bontempi@uniroma1.it
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 2
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 3
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 4
Contenuti delle lezioni • Si parte dall’osservazione di cose che non hanno funzionato. • Si individuano le cause che hanno portato al non funzionamento e al collasso strutturale: ingegneria forense. • Si generalizza distillando i principi strutturali che guidano la concezione strutturale. • IDEE BASE/ARCHETIPI – GENERALIZZAZIONI – ADATTAMENTI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 5
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 6 I – BEGINING 1. Structural system and environment context 2. Structural failures 3. Secondary elements failures 4. Basis for understanding structural crises 5. Causes III – LESSONS 16. Forensic 17. Holes II – COLLAPSES A – Before 6. Failure during construction 7. Failure of falsework 8. Failure in service without external action B – After 9. Failure due to flooding, ice floes, floating timber 10. Failure due to seismic activity 11. Failure due to traffic C - After Accidental 12. Failure due to impact of ship collision 13. Failure due to impact from traffic under the bridge 14. Failure due to impact from traffic above the bridge 15. Failure due to fire or explosions
BEGINNING 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 7
Contenuti delle lezioni • Si parte dall’osservazione di cose che non hanno funzionato. • Si individuano le cause che hanno portato al non funzionamento e al collasso strutturale: ingegneria forense. • Si generalizza distillando i principi strutturali che guidano la concezione strutturale. • IDEE BASE/ARCHETIPI – GENERALIZZAZIONI – ADATTAMENTI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 8
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 9 I – BEGINING 1. Structural system and environment context 2. Structural failures 3. Secondary elements failures 4. Basis for understanding structural crises 5. Causes III – LESSONS 16. Forensic 17. Holes II – COLLAPSES A – Before 6. Failure during construction 7. Failure of falsework 8. Failure in service without external action B – After 9. Failure due to flooding, ice floes, floating timber 10. Failure due to seismic activity 11. Failure due to traffic C - After Accidental 12. Failure due to impact of ship collision 13. Failure due to impact from traffic under the bridge 14. Failure due to impact from traffic above the bridge 15. Failure due to fire or explosions
Structural system and environment context 1 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 10
System Decomposition 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 11 1
• Micro-level: local size of the sections, i.e. thickness, area, inertia, … (Detailed Geometry) • Meso-level: form of the structural element or structural part (substructure), i.e. main longitudinal axis, curvature, profile, … (Global Geometry) • Macro-level: connections of the different structural parts (Load Path) Structure Description 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 12
Micro-level: local size of the sections, i.e. thickness, area, inertia, … (Detailed Geometry) Meso-level: form of the structural element or structural part (substructure), i.e. main longitudinal axis, curvature, profile, … (Global Geometry) Macro-level: connections of the different structural parts (Load Path) Design (eventually Optimization) Levels 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 13
Structure Decomposition 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 14
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ZONE SPECIALI DI IMPALCATO SISTEMA DI RITEGNO/SOSTEGNO SISTEMA STRUTTURALE PRINCIPALE 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 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 17
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6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 19
MAIN STRUCTURAL SYSTEM AUXILIARY STRUCTURAL SYSTEM SECONDARY STRUCTURAL SYSTEM SPECIAL DECK ZONES BRIDGE DECK HIGHWAY SYSTEM RAILWAY SYSTEM OPERATION MAINTENANCE EMERGENCY FOUNDATION OF TOWERS TOWERS ANCHORAGES SUPPORTING CONDITION HIGHWAY BOX-GIRDER CROSS BOX-GIRDER RAILWAY BOX-GIRDER INNER OUTER BRIDGE SUPERSTRUCTURE MACRO-LEVELS MESO-LEVELS MAIN CABLES HANGERS SUSPENSION SYSTEM SADDLES 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 20
MACRO-LEVEL MESO-LEVEL MICRO-LEVEL DESIGN VARIABLES PERFORMANCE LEVELS MACRO-LEVEL MESO-LEVEL MICRO-LEVEL 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 21
Logical Decompositions x x x x Fault Fault Fault Fault Overall plant 1st level Plant item 2nd level Control loop 3rd level Element/Component 4th level STRUTTURA GLOBALE SOTTO-STRUTTURA 2 livello ELEMENTO STRUTURALE 3 livello COMPONENTE 4 livello 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 22 2
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Decomposition 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 24
SISTEMA DI RITEGNO/SOSTEGNO FONDAZIONI DELLE TORRI ANCORAGGI TORRI Individuazione delle VARIABILI di progetto per ciascun elemento Individuazione degli ELEMENTI per ciascun componente Individuazione dei COMPONENTI di ciascuna sottostruttura SOTTOSTRUTTURAZIONE del sistema globale per lo studio di dettaglio delle singole prestazioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 25
LATO SICILIA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING DIAFRAMMI MOVIMENTI DI TERRA ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO ZAVORRA LATO SICILIA LATO CALABRIA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING ARMATURE CARPENTERIE DIAFRAMMI GETTI IN C.A. ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO Calcestruzzo TRATTAMENTI TERRENI JET-GROUNDING DIAFRAMMI Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Cubature Tecniche di intervento Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Profondità Peso Cubatura Classe di calcestruzzzo Granulometria degli aggregati Altezza Lunghezza Altezza Lunghezza Spessore Profondità Tipologia Configurazione Tecniche di costruzione Tecniche di intervento Tecniche di intervento Altezza Lunghezza Larghezza Distanza dalla torre Configurazione Quota Tecniche di costruzione Inclinazione sistemi ancoraggio Tecniche di intervento Tipologia strutturale Rapporto freccia/luce Franco per la navigazione marit. Posizionamento e tracciato Tipologia impalcato Profilo longitudinale impalcato FONDAZIONI DELLE ANTENNE FOUNDATIONS OF PYLONS ANTENNA LATO SICILIA ANTENNA LATO CALABRIA GAMBE ELEM. CORRENTI CONCIO DI BASE TRAVERSI CONCIO DI SOMMITÀ ELEMENTI SECONDARI ACCESSI ED ARREDI CARRIPONTE DI SERVIZIO DISP.CONTR.VORTEX-SHEDDING Trazione ferroviaria Illuminazione stradale interna Illuminazione stradale esterna Smaltimento liquidi nocivi Distrib. e alim. elettrica LATO SICILIA LATO CALABRIA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING DIAFRAMMI MOVIMENTI DI TERRA ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO ZAVORRA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING DIAFRAMMI MOVIMENTI DI TERRA ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO ZAVORRA TESTATA DI ANCORAGGIO PIASTRE DI ANCORAGGIO BARRE PRECOMPRESSIONE MANICOTTO DI RACCORDO TESTATA DI ANCORAGGIO PIASTRE DI ANCORAGGIO BARRE PRECOMPRESSIONE MANICOTTO DI RACCORDO LATO SICILIA LATO CALABRIA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING ARMATURE CARPENTERIE DIAFRAMMI GETTI IN C.A. ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO Calcestruzzo TRATTAMENTI TERRENI JET-GROUNDING DIAFRAMMI LATO CALABRIA LATO SICILIA CAMPATA LATO CALABRIA CAMPATA LATO SICILIA FUNI FILI CAMPATA CENTRALE FILO D’AVVOLGIMENTO Grigliati interni Grigliati esterni Sistemi di ritenuta Barriere Accessi Drenaggi Segnaletica stradale Sovrastruttura stradale Marciapiedi ferroviari Armamento ferroviario Grigliati interni Grigliati esterni Barriere Accessi Sistemi di ritenuta Drenaggi Segnaletica ferroviaria Rotaie Blocchi di fissaggio Piastra interna-esterna Traversine Telaio di linea Sistemi meccanici Sistemi elettrici Deumidificazione Impermeabilizzazione Protezioni meccaniche Sistema di monitoraggio Equipaggiamenti Carri-ponte di servizio Ascensori-montacarichi Traslatori sui cavi Sistema di monitoraggio Sistemi meccanici Sistemi elettrici Equipaggiamenti Alimentazione idrica Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione ANCORAGGI ANCHORAGES Cubature Tecniche di intervento Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Profondità Peso Cubatura Classe di calcestruzzzo Granulometria degli aggregati Altezza Lunghezza Larghezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Diametro Lunghezza Numero Classe di acciaio Diametro Classe di acciaio Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Cubature Tecniche di intervento Copriferro Lunghezza Interferro Passo Diametro Classe di acciaio Peso Classe Cubatura Granulometria degli aggregati Profondità Peso Cubatura Classe di calcestruzzo Granulometria degli aggregati Altezza Lunghezza Larghezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Diametro Lunghezza Numero Classe di acciaio Diametro Classe di acciaio Scala di accesso Classe Portata Dimensioni Massa Smorzamento Costante elastica GAMBE ELEM. CORRENTI CONCIO DI BASE TRAVERSI CONCIO DI SOMMITÀ ELEMENTI SECONDARI Altezza Lunghezza Spessore Profondità Tipologia Configurazione Tecniche di costruzione Tecniche di intervento Tecniche di intervento Altezza Lunghezza Larghezza Distanza dalla torre Configurazione Quota Tecniche di costruzione Inclinazione sistemi ancoraggio Tecniche di intervento Altezza Lunghezza Larghezza Distanza dalla torre Configurazione Quota Tecniche di costruzione Inclinazione sistemi ancoraggio Tecniche di intervento Altezza dei conci Assemblaggio dei conci Altezza sez. trasversale Altezza teorica Larghezza sez. trasversale IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE SISTEMI FRANGIVENTO Spessore Passo Modalità di connessione Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Spessore Modalità di connessione Rapporto vuoto/pieno Curvatura Modalità di assembl. dei conci Larghezza Altezza IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Altezza IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE TIRAFONDI Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Classe Acciaio Diametro Lunghezza Altezza IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Altezza Assemblaggio Altezza sez. trasversale Larghezza sez. trasversale Classe Acciaio Classe Acciaio Classe Acciaio Classe Acciaio Assemblaggio dei conci Altezza teorica IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE SISTEMI FRANGIVENTO Spessore Passo Modalità di connessione Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Spessore Modalità di connessione Rapporto vuoto/pieno Curvatura Modalità di assembl. dei conci Larghezza Altezza Classe Acciaio Classe Acciaio Classe Acciaio Classe Acciaio Altezza dei conci Altezza sez. trasversale Larghezza sez. trasversale IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Altezza IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE TIRAFONDI Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Classe Acciaio Diametro Lunghezza Altezza ACCESSI ED ARREDI CARRIPONTE DI SERVIZIO DISP.CONTR.VORTEX-SHEDDING Scala di accesso Classe Portata Dimensioni Massa Smorzamento Costante elastica IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Altezza Assemblaggio Altezza sez. trasversale Larghezza sez. trasversale SELLE SADDLES PIASTRE IRRIGIDIMENTI SALDATURE CENTINA Lunghezza Spessore Larghezza Curvatura Lunghezza Spessore Larghezza Classe acciaio Classe acciaio Curvatura Classe acciaio Modalità realizzativa Tipologia Lunghezza Spessore Larghezza Classe acciaio Curvatura PIASTRE IRRIGIDIMENTI SALDATURE CENTINA Lunghezza Spessore Larghezza Curvatura Lunghezza Spessore Larghezza Classe acciaio Classe acciaio Curvatura Classe acciaio Modalità realizzativa Tipologia Lunghezza Spessore Larghezza Classe acciaio Curvatura Interasse cavi Interasse coppie di cavi Numero funi per cavo Area nominale cavo Sistema di tessitura Luce della campata Diametro funi Area nominale funi Diametro fili Numero fili per funi Classe acciaio Lunghezza fili Diametro Classe acciaio Passo Sistema di costipamento FUNI FILI FILO D’AVVOLGIMENTO Numero funi per cavo Area nominale cavo Sistema di tessitura Luce della campata Diametro funi Area nominale funi Diametro fili Numero fili per funi Classe acciaio Lunghezza fili Diametro Classe acciaio Passo Sistema di costipamento FUNI FILI FILO D’AVVOLGIMENTO Numero funi per cavo Area nominale cavo Sistema di tessitura Luce della campata Diametro funi Area nominale funi Diametro fili Numero fili per funi Classe acciaio Lunghezza fili Diametro Classe acciaio Passo Sistema di costipamento FUNI FILI COLLARI DISTANZIATORI MECCANICI CAPICORDA E SNODI SMORZATORI Diametro fili Numero fili per funi Classe acciaio Lunghezza fili Classe acciaio Spessore Diametro Sistema di fissaggio Passo Spessore Interasse funi Classe acciaio Sistema di fissaggio Diametro Lunghezza Classe acciaio Tipologia snodo Tipologia Caratteristiche meccaniche Materiale Interasse Caratteristiche viscose Configurazione geometrica Interasse pendini Diametro funi Area nominale funi Numero di funi per pendino Disposizione geometrica PIASTRE LATERALI IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI RIBS SALDATURE Altezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Altezza Spessore Larghezza Classe acciaio Spessore Classe acciaio Interasse Tipologia Classe acciaio Modalità realizzativa Tipologia Area resistente Momenti d’inerzia PIASTRE LATERALI IRRIGIDIMENTI LONGITUDINALI RIBS SALDATURE Spessore Classe acciaio Altezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Altezza Spessore Classe acciaio Interasse Tipologia Classe acciaio Modalità realizzativa Tipologia Area resistente Momenti d’inerzia Forma della sezione Lunghezza del componente Variazione delle componenti Larghezza del cassone Altezza del cassone Forma della sezione Lunghezza del componente Luce campate laterali Variazione delle componenti Larghezza dell’impalcato Connessione cassoni-traverso Larghezza del cassone Altezza del cassone Forma della sezione Lunghezza del componente Variazione delle componenti Larghezza del traverso Altezza del traverso PIASTRA SUPERIORE PIASTRA INFERIORE PIASTRE LATERALI IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI RIBS SALDATURE Larghezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Larghezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Altezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Altezza Spessore Larghezza Classe acciaio Altezza Spessore Classe acciaio Interasse Tipologia Classe acciaio Modalità realizzativa Tipologia Area resistente Momenti d’inerzia PISTONI LONGITUDINALI PISTONI TRASVERSALI PIASTRA SUPERIORE PIASTRA INFERIORE PIASTRE LATERALI IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI RIBS SALDATURE Larghezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Larghezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Altezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Altezza Spessore Larghezza Classe acciaio Altezza Spessore Classe acciaio Interasse Tipologia Classe acciaio Modalità realizzativa Tipologia Tipologia Caratteristiche meccaniche Materiale Caratteristiche viscose Tipologia Caratteristiche meccaniche Materiale Caratteristiche viscose Area resistente Momenti d’inerzia APPOGGI DI ESTREMITÀ GIUNTI DILATAZIONE FERR. GIUNTI DILATAZIONE STRAD. Gradi di libertà Tipologia Caratteristiche meccaniche Materiale Scorrimento Tolleranza Tipologia Caratteristiche meccaniche Materiale Scorrimento Gradi di libertà Tipologia strutturale Rapporto freccia/luce Franco per la navigazione marit. Posizionamento e tracciato Tipologia impalcato Profilo longitudinale impalcato FONDAZIONI DELLE ANTENNE FOUNDATIONS OF PYLONS ANTENNE PYLONS CAVI PRINCIPALI MAIN CABLES PENDINI HANGERS CASSONE FERROVIARIO RAILWAY BOX TRAVERSO CROSS GIRDER TERMINALI OUTER INTERNE INNER ZONE SPECIALI DI IMPALCATO APPROACH SPAN SISTEMA DI SOSPENSIONE SUSPENSION SYSTEM SISTEMA STRUTTURALE PRINCIPALE MAIN STRUCTURAL SYSTEM IMPALCATO CORRENTE BRIDGE DECK SISTEMA DI SOSTEGNO/RITEGN O SUPPORTING CONDITION  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n CASSONI STRADALI HIGHWAY BOXES PONTE Sistema strutturale secondario Secondary structural system Sistema strutturale ausiliario Auxiliary structural system Stradale Highway system Ferroviario Railway system Funzionamento Operation Manutenzione Maintenance Emergenza Emergency ANTENNA LATO SICILIA GAMBE ELEM. CORRENTI CONCIO DI BASE TRAVERSI CONCIO DI SOMMITÀ ELEMENTI SECONDARI ACCESSI ED ARREDI CARRIPONTE DI SERVIZIO DISP.CONTR.VORTEX-SHEDDING LATO SICILIA LATO CALABRIA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING DIAFRAMMI MOVIMENTI DI TERRA ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO ZAVORRA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING DIAFRAMMI MOVIMENTI DI TERRA ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO ZAVORRA TESTATA DI ANCORAGGIO PIASTRE DI ANCORAGGIO BARRE PRECOMPRESSIONE MANICOTTO DI RACCORDO TESTATA DI ANCORAGGIO PIASTRE DI ANCORAGGIO BARRE PRECOMPRESSIONE MANICOTTO DI RACCORDO LATO SICILIA LATO CALABRIA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING ARMATURE CARPENTERIE DIAFRAMMI GETTI IN C.A. ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO Calcestruzzo TRATTAMENTI TERRENI JET-GROUNDING DIAFRAMMI Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione ANCORAGGI ANCHORAGES Cubature Tecniche di intervento Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Profondità Peso Cubatura Classe di calcestruzzzo Granulometria degli aggregati Altezza Lunghezza Larghezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Diametro Lunghezza Numero Classe di acciaio Diametro Classe di acciaio Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Cubature Tecniche di intervento Copriferro Lunghezza Interferro Passo Diametro Classe di acciaio Peso Classe Cubatura Granulometria degli aggregati Profondità Peso Cubatura Classe di calcestruzzo Granulometria degli aggregati Altezza Lunghezza Larghezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Diametro Lunghezza Numero Classe di acciaio Diametro Classe di acciaio Scala di accesso Classe Portata Dimensioni Massa Smorzamento Costante elastica Altezza Lunghezza Spessore Profondità Tipologia Configurazione Tecniche di costruzione Tecniche di intervento Tecniche di intervento Altezza Lunghezza Larghezza Distanza dalla torre Configurazione Quota Tecniche di costruzione Inclinazione sistemi ancoraggio Tecniche di intervento Altezza Lunghezza Larghezza Distanza dalla torre Configurazione Quota Tecniche di costruzione Inclinazione sistemi ancoraggio Tecniche di intervento Altezza dei conci Assemblaggio dei conci Altezza sez. trasversale Altezza teorica Larghezza sez. trasversale IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE SISTEMI FRANGIVENTO Spessore Passo Modalità di connessione Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Spessore Modalità di connessione Rapporto vuoto/pieno Curvatura Modalità di assembl. dei conci Larghezza Altezza IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Altezza IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE TIRAFONDI Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Classe Acciaio Diametro Lunghezza Altezza PIASTRE LATERALI Classe Acciaio Spessore Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Altezza Assemblaggio Altezza sez. trasversale Larghezza sez. trasversale Classe Acciaio Classe Acciaio Classe Acciaio Classe Acciaio Tipologia strutturale Rapporto freccia/luce Franco per la navigazione marit. Posizionamento e tracciato Tipologia impalcato Profilo longitudinale impalcato FONDAZIONI DELLE ANTENNE FOUNDATIONS OF PYLONS ANTENNE PYLONS SISTEMA DI SOSTEGNO/RITEGN O SUPPORTING CONDITION  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 26
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 27
Load transfer – Percorso dei carichi 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 28 3
Load Path: knowledge 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 29
Piani di resistenza della struttura e percorsi di carico 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 30
Le parti della struttura come piani di resistenza 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 31
Percorso dei carichi: Carichi Verticali 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 32
Percorso dei carichi: Carichi Orizzontali 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 33
Esempio di travi a cassone allineate con le rotaie FB Dalian, June 2008 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 34
Tipi di meccanismi resistenti 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 35 4
1- Strutture resistenti per forma In tutta la struttura c'è solo o trazione o compressione 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 36
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 37 Es.
2 - Strutture resistenti per azione vettoriale Nella struttura ci sono elementi che lavorano uniformemente a trazione o a compressione (tiranti o puntoni) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 38
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 39 Es.
3 - Strutture resistenti per flessione Nelle sezioni della struttura c'è sia trazione sia compressione (diagramma degli sforzi a farfalla) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 40
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 41 Es.
4 - Strutture resistenti per superficie La struttura distribuisce ed equilibra i carichi con azione membranale (distribuzione di sforzo uniforme sullo spessore) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 42
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 43 Es.
F F F F/5 F/5 F/5 F/5 F/5 Concezione per Integrazione / Specializzazione Criticità degli elementi specializzati e possibile fragilità ma flessibilità e sostituibilità Difficoltà nella sostituzione di parti strutturali - Possibilità di robustezza strutturale 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 44 5
Accoppiamento in serie o in parallelo In parallelo (possibilità di avere risorse extra – robustezza) In serie (possibile fragilità e collasso progressivo) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 45
Design environment decomposition 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 46 6
Norme Tecniche per le Costruzioni 2005 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 47
Diga foranea 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 48
• La singola costruzione, definita dalle sue caratteristiche geometriche e dalle sue proprietà che ne individuano l’organismo strutturale, risulta inserita in un ambiente caratterizzato da aspetti in parte naturali ed in parte antropici, questi ultimi legati alle attività umane. • È compito del Progettista caratterizzare qualitativamente e quantitativamente tale ambiente, individuando e documentando chiaramente l’ambiente di progetto, che costituirà il quadro di riferimento generale per la definizione delle differenti situazioni di progetto: queste, con un termine più ampio, sono organizzate per scenari di contingenza. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 49 Ambiente di Progetto (Design Environent)
Interazioni (Interaction) • In termini generali (Figura 3.1.1), la costruzione sviluppa fenomeni dinamici di interazione con l’ambiente. A titolo esemplificativo, nel caso di azioni eoliche agenti su strutture flessibili, potranno svilupparsi fenomeni di interazione aeroelastica. • In tale circostanza il Progettista dovrà tenere conto della rilevanza di tali fenomeni di accoppiamento risposta strutturale – meccanismo di azione e adottare tutte le contromisure per la salvaguardia della sicurezza e della funzionalità, o, viceversa, dovrà dichiararne responsabilmente la non rilevanza per l’opera in esame. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 50
1 X Y Z SEP 14 2005 15:49:11 ELEMENTS U ROT Soil-Structure Interaction 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 51
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 52 Es.
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 53
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 54 NB.
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 55
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 56 7
Progettazione come previsione 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 57
The MODEL = function: y(x1,x2) 58 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts
STRATEGY #1: SENSITIVITY - governance of priorities 59 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts
The sensibility of the function 60 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts
STRATEGY #2: BOUNDING - behavior governance p (p)  p (p)  61 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts
The bounding of the function 62 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 63 Es.
Structural failures 2 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 64
Structural quality: overview • Serviceability: • Stiffness • Load capacity: • Strength • Stability • Ductility • Durability • Extreme conditions: • Robustness • Resilience • Nominal structural configuration • Actual structural configuration 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 65
SERVICEABILITY SAFETY DISPLACEMENT (risposta strutturale) LOAD PARAMETER (carico) 2 1 3 4 EQUILIBRIUM PATH (percorso di equilibrio) Structural quality: intensive features 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 66
67 1 2 A O B C D Comportamento Lineare < > Non lineare Comportamento Pre-critico < > Post-critico E Pmax Peff Py Δy Δmax Δult Parametro di spostamento Δ Parametro di carico P Δe Equilibrium path for a structure under a load 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 67
A O B Pmax Py Δy Δmax Parametro di spostamento Δ Parametro di carico P H F Pcr Preal Pmax Pcr Preal I G primario secondario secondario Effects of imperfections 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 68
69 A O B Pmax Py Δy Δmax Parametro di spostamento Δ Parametro di carico P Pmax H Pcr Preal S.L.E / T.A S.L.U / A.L. Check formats 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 69
Usual ULS & SLS Verification Format Structural Robustness Assessment 1st level: Material Point 2nd level: Element Section 3rd level: Structural Element 4th level: Structural System Structural quality: estensive features (1) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 70
Bad vs Good Collapse STRUCTURE & LOADS Collapse Mechanism NO SWAY “IMPLOSION” OF THE STRUCTURE “EXPLOSION” OF THE STRUCTURE is a process in which objects are destroyed by collapsing on themselves is a process NOT CONFINED SWAY 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 71
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 72 Es.
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 73 Es.
Structural quality: estensive features (2) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 74
Secondary elements failures 3 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 75
Barriere 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 76
Es.: secondary structure 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 77
Analisi strutturale dei meccanismi di collasso di barriere stradali tipo New-Jersey poste a bordo ponte Franco Bontempi* - Alessandro Greco * Ordinario di Tecnica delle Costruzioni - Professor of Structural Analysis and Design Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale - School of Civil and industrial Engineering UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA - UNIVERSITY OF ROME LA SAPIENZA Via Eudossiana 18 - 00184 Roma - ITALIA 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 78
EVENTI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 79
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effect time Runaway 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 84
OGGETTI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 85
http://www.ingenio- web.it/Articolo/2149/Aspetti_delle_caratteristiche_prestazionali_di_barriere_st radali_tipo_New_Jersey___Confronto_tra_tipologie_diverse.html http://www.ingenio- web.it/Articolo/2059/Aspetti_delle_caratteristiche_prestazionali_di_barriere_stra dali_tipo_New_Jersey____Descrizione_generale.html 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 86
http://www.abesca.com/newjersey.htm 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 87
http://www.abesca.com/barriere.htm 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 88
CARATTERISTICHE STRUTTURALI 6 m Barra rullata ϕ 28 in acciaio C45 Manicotto a doppia filettatura Piastre bullonate al piede in acciaio Fe 360 Testate Maschio-Femmina 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 89
CARATTERISTICHE STRUTTURALI Mancorrente tubolare antiribaltamento d=157,3 mm; s=8 mm in acciaio Fe510 Montante porta mancorrente in acciaio Fe510 4 barre rullate ϕ 20 L=435 mm in acciaio C45 Giunto tra mancorrenti d=168,3 mm; s=11 mm in acciaio Fe510 + 2 Bulloni M24; L=200 mm in acciaio grade 10.9 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 90
CARATTERISTICHE STRUTTURALI CAMERA DI ESPANSIONE FORO d=100 mm, H=70 mm MANTO STRADALE FORO PER TASSELLO ANCORAGGIO d=30 mm, H=190 mm SOLETTA VIADOTTO CORDOLO VIADOTTO 1,5 m 1,5 m 1,5 m BARRIERA CORDOLO 6 m TASSELLO LIEBIG ULTRAPLUS M16 In acciaio grade 10.9 Piastra 60x80x8 mm in acciaio grade 10.9 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 91
DIFFERENZA TRA LE DUE TIPOLOGIE DI NEW JERSEY CONFIGURAZIONE INDEFORMATA CONFIGURAZIONE DOPO L’URTO Il tassello entra in tensione al tempo t0 di inizio urto Il tassello entra in tensione in RITARDO rispetto al tempo t0 di inizio urto TIPOLOGIA “A” Vano Tasselli TIPOLOGIA “B” Tipo Irpinia ASOLA IN ACCIAIO Vano Tasselli 50x100x90mm Foro carotato di diametro 30 mm 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 92
COMPORTAMENTO GLOBALE DEL NEW JERSEY DA BORDO PONTE FUNZIONAMENTO A CERNIERA TASSELLI DI ANCORAGGIO AL CORDOLO MANCORRENTE ANTIRIBALTAMENTO BARRE RULLATE PIASTRE AL PIEDE 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 93
Crashworthiness • In tutte le situazioni in cui si hanno azioni dinamiche, e’ necessario dissipare energia. • Crashworthiness is defined as the ability of materials to absorb impact energy by means of controlled failure mechanisms and modes. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 94
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6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 98 https://www.vintag.es/2020/02/controlled-impact-demonstration.html
MODELLI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 99
ELEMENTI FINITI UTILIZZATI • SOLID • BEAM • SHELL • ALGORITMI DI CONTATTO (contatto tra superfici) Corpo del NJ Cordolo del viadotto Piastre bullonate al piede Ancoraggio al cordolo Barra rullata Mancorrente antiribaltamento MODELLO IN LS-DYNA 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 100
Dettagli modello: CORDOLO DEL VIADOTTO CAMERE DI ESPANSIONE PER I TASSELLI FORO ϕ 100 mm L=70 mm NODI DECENTRATI RISPETTO AL BARICENTRO DEL FORO E ALLINEATI CON IL TASSELLO DI ANCORAGGIO 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 101
Testate “MASCHIO-FEMMINA” Rastremazione per la piastra al piede 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 102
TIPOLOGIA “A” (con Vano Tasselli) TIPOLOGIA “B” (senza Vano Tasselli) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 103
Dettagli modello: TASSELLO DI ANCORAGGIO AL CORDOLO TASSELLO AD ELEMENTI BEAM d=16 mm Gambo tassello d=30 mm Cartuccia in testa PIASTRA AD ELEMENTI SHELL PARTE ELASTICA (dado tassello) PARTE ELASTO-PLASTICA NODI DEI BEAM BLOCCATI AI NODI DEI SOLID DEL CORDOLO TASSELLO LIBERO NELLA CAMERA DI ESPANSIONE del CORDOLO ΔT = -90 °C (σ=0,2σy) PER IL MODELLO A (con Vano Tasselli) COPPIA SERRAGGIO 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 104
Dettagli modello: BARRA RULLATA E PIASTRA AL PIEDE PIASTRA AD ELEMENTI SHELL s=10 mm BARRA RULLATA ϕ=28 mm AD ELEMENTI BEAM NODI BEAM BLOCCATI AI NODI SOLID DEL NJ BULLONI M24; L=50 mm AD ELEMENTI BEAM NODI BEAM BLOCCATI AI NODI SOLID DEL NJ PARTE ESAGONALE ELASTICA (dado tassello) PARTE ELASTO-PLASTICA 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 105
Dettagli modello: MANCORRENTE ANTI-RIBALTAMENTO TUBOLARE ϕ 157,3 mm, sp. 8 mm AD ELEMENTI SHELL RETTANGOLARI GIUNTO ϕ 168,3 mm, sp. 11 mm AD ELEMENTI SHELL RETTANGOLARI BULLONI M24 ϕ, L=200 mm AD ELEMENTI BEAM SEZ. CORCOLARE Ala: s=8 mm Anima: s=8 mm Anello: s= 11 mm Costole: s=8 mm Piastra: s=15 mm 4 BARRE RULLATE ϕ=20 mm AD ELEMENTI BEAM MONTANTE AD ELEMENTI SHELL Profili a doppio T curvo 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 106
4 m 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 Forza [N] Tempo [s] ϴ=20° Massa veicolo M = 38 ton Velocità v = 65 km/h Angolo di impatto θ = 20° Energia E= ½ M (v*senϴ)2 = 724 KJ Tempo d’urto 0,8 s Impulso retto Impulso semi-sinusoidale equivalente β 293 330 N 460 761 N AZIONE DI URTO 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 107
ANALISI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 108
1 2 3 4 5 FORZA D’URTO 18 m 1 2 3 FORZA D’URTO TIPOLOGIA “A” (con Vano Tasselli) TIPOLOGIA “B” (Tipo Irpinia) PIU’ RIGIDO Stesa di 5 NEW JERSEY: tutte le connessioni integre Stesa di 3 NEW JERSEY: tutte le connessioni integre MENO RIGIDO QUADRO DELLE ANALISI 30 m Verifica Non Rottura TIPO B (Irpinia) TIPO A (vano tassselli) 1 MODULO DI NEW JERSEY CON TASSELLI ROTTURA ANALISI STATO DEGRADO DELLE BARRIERE SULL’A16 RESISTENZA INSUFFICIENTE ASSENZA/ CORROSIONE CONNESSIONI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 109
New Jersey “Vano Tasselli”: 5 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 110
New Jersey “Vano Tasselli”: 5 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 111
New Jersey “Vano Tasselli”: 5 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 112
0 200 400 600 800 1000 1200 0 0,2 0,4 0,6 0,8 σ [N/mm2] Tempo [s] TENSIONI DI VON MISES TASSELLO A TASSELLO B TASSELLO C TASSELLO D Sigma snervamento Sigma rottura 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0 0,2 0,4 0,6 0,8 ε Tempo [s] DEFORMAZIONI ASSIALI TASSELLO A TASSELLO B TASSELLO C TASSELLO D Epsylon snervamento A B C D PLASTICIZZAZIONI NEI TASSELLI DEL NEW JERSEY CENTRALE Limite di Snervamento ε =εy = 0,0044 New Jersey “Vano Tasselli”: 5 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 113
Barra rullata Acciaio C45 Piastre bullonate al piede dei New Jersey Acciaio Fe 360 Von Mises Von Mises PLASTICIZZAZIONI NELLA BARRA RULLATA E NELLE PIASTRA AL PIEDE New Jersey “Vano Tasselli”: 5 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 114
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Spostamento dir. X [mm] Tempo [s] SPOSTAMENTI TRASVERSALI NEL TEMPO D’URTO BASE LATO STRADA TESTA LATO STRADA TESTA LATO BORDO PONTE BASE LATO BORDO PONTE MANCORRENTE D = 100 mm MASSIMA DEFLESSIONE DINAMICA t=0,3 s I TASSELLI ENTRANO IN TENSIONE (punto di flesso curve) SEZIONE MEZZERIA New jersey Centrale New Jersey “Vano Tasselli”: 5 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 115
New Jersey Tipo Irpinia: 3 moduli con tutte le connessioni Amp. = 10 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 116
New Jersey Tipo Irpinia: 3 moduli con tutte le connessioni Amp. = 10 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 117
0 3 5 8 10 13 15 18 20 23 25 28 0,02 0,12 0,22 0,32 0,42 0,52 0,62 0,72 0,82 Spostamento dir. x [mm] Tempo [s] SPOSTAMENTI TRASVERSALI NEL TEMPO D’URTO BASE LATO STRADA TESTA LATO STRADA TESTA LATO BORDO PONTE BASE LATO BORDO PONTE MANCORRENTE New Jersey Tipo Irpinia: 3 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 118
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ε Tempo [s] DEFORMAZIONE ASSIALE 0 200 400 600 800 1000 1200 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 σ [N/mm 2 ] Tempo [s] TENSIONE DI VON MISES Tassello A Tassello B Tassello C Tassello D ε – σ snervamento σ rottura = 1040 N/mm2 ε rottura = 0,09 A D C B New Jersey Tipo Irpinia: 3 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 119
New Jersey Tipo Irpinia: 1 modulo ancorato al cordolo con i tasselli 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 120
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STATO DI DEGRADO DELLE BARRIERE NEW JERSEY SULL’ A16 Ipotesi dello stato di degrado • Assenza piastre al piede in vari tratti • Barre rullate completamente arrugginite e disconnesse • Degrado del calcestruzzo • Tasselli corrosi per via dei sali anti- ghiaccio utilizzati nel corso degli anni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 122
New Jersey Tipo Irpinia 3 moduli: Tasselli corrosi al 20%, assenza piastre al piede, assenza barre rullate 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 123
New Jersey Tipo Irpinia 3 moduli: Tasselli corrosi al 20%, assenza piastre al piede, assenza barre rullate DISCONTINUITA’ DELLA SUPERFICIE DEL NEW JERSEY: il veicolo non riesce a reindirizzarsi in carreggiata t = 0,6 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 124
CONCLUSIONI • Importanza della concezione strutturale di questi sistemi di ritenuta e dei meccanismi elementari e loro accoppiamento. • Confronto di due diverse tipologie di connessioni, una sviluppata agli inizi degli Anni ’90 (TIPOLOGIA B), una successiva di uso corrente (TIPOLOGIA A). • Importanza del degrado per corrosione delle connessioni fra moduli sulle capacità dell’intero sistema di ritenuta. • Utilità e importanza di simulazioni numeriche che permettano di prevedere il comportamento complessivo del sistema di ritenuta, ovvero di risalire alle cause di malfunzionamento dello stesso in un evento incidentale nei procedimenti di ingegneria forense. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 125
RINGRAZIAMENTI • Ing. Pietro Pavesi di ABESCA per le informazioni fornite, • Ing. Alessandra Lo Cane del MIT costante ispiratrice anche del presente lavoro. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 126
Giunti 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 127
Es.: secondary structure 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 128
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Disarticolazione • In caso di crisi strutturale, I singoli pezzi (o parti della struttura) devono restare comunque collegati. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 136
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I tappi in elastomero hanno solo funzione di chiusura contro l’entrata acqua 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 140
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Letteralmente: I due profili laterali a L assolvono il compito di collegamento della piastra ponte ad un dispositivo antisollevamento. Ovvero sembra ci sia una connessione diretta fra profili a L e piastra ponte, e non mediato dalla gomma vulcanizzata. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 143
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In questo disegno (del 1989) dettagliato per certi versi, non sono indicati in nessun punto i profili a L vulcanizzati con la piastra ponte. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 149
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In questo disegno (del 1989) dettagliato per certi versi, non sono indicati in nessun punto i profili a L vulcanizzati con la piastra ponte. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 151
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1) Il bullone, per quanto corroso, e’ al suo posto e mantiene la sua funzione statica di ritegno. 2) La vulcanizzazione, al contrario, non ha mostrato adeguate capacita’ di ritegno, scollandosi dalla piastra ponte metallica. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 155
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Giunto RAN P presente sulla SS 711 (vecchissima produzione) Giunto RAN P come da produzione corrente Nella versione attuale del giunto RAN P sono stati introdotti 4+4 bulloni per realizzare una connessione metallica, e quindi certa, fra profili a L e piastra ponte 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 157
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Il pericolo di questo distacco fra gomma vulcanizzata e acciaio a seguito della sfogliatura, non è minimante indicato nella documentazione del giunto. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 162
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 163
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 164
Bases for understanding structural crises 4 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 165
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 166
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 167
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 168
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 169
The role of failure for the science of engineering 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 170 Ricordare 1
Failures as conclusive proof 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 171 Necessità di capire
Lessons 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 172 Necessità della memoria
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 173 Concomitanze
Not subject to any law of probability 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 174 No probabilità
It is doubtful 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 175 Sicurezza formale
One-off vs. mass production a b Mass production = 1000000 of item Bridge Inventory 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 176
After is more easy 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 177 Il senno di poi 2
Ex-ante / Ex-post • Ex ante è un'espressione latina che significa «da prima». L'espressione più vicina, anch'essa latina, è «a priori». Per esempio, le valutazioni ex ante riguardano le previsioni di un evento. Dal momento che alcuni parametri possono non essere noti, essi devono essere stimati. • Ex post (facto) è un'espressione latina che significa "dopo il fatto" cioè "a posteriori". Ad esempio: i calcoli ex post sono quelli effettuati a partire dai valori realizzati in un dato evento. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 178
Ex-ante / Ex-post • Ex ante is a Latin expression meaning "from before". The closest expression, also Latin, is "a priori". For example, ex ante evaluations relate to forecasting an event. Since some parameters may not be known, they must be estimated. • Ex post (facto) is a Latin expression meaning "after the fact" ie "a posteriori". For example: ex post calculations are those made starting from the values realized in a given event. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 179
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 180 Prevenzione 3
Reactive and proactive attitude • Most safety activities are reactive and not proactive, and many organizations wait for losses to occur before taking steps to prevent a recurrence. • Near miss incidents often precede accidents but are largely ignored because nothing (no injury, damage or loss) happened. • Employees are not enlightened to report these close calls as there has been no disruption or loss in the form of injuries or property damage. Thus, many opportunities to prevent the accidents are lost. • Recognizing and reporting near miss incidents can make a major difference to the safety of workers within organizations. • History has shown repeatedly that most accidents were preceded by warnings or near accidents. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 181
Near miss / Near failure • A near miss, "near hit", "close call", or "nearly a collision" is an unplanned event that has the potential to cause, but does not actually result in human injury, environmental or equipment damage, or an interruption to normal operation. • A near miss is an incident in which no property was damaged, and no personal injury was sustained, but where, given a slight shift in time or position, damage or injury easily could have occurred. Near misses also may be referred to as close calls, near accidents, accident precursors, injury-free events and, in the case of moving objects, near collisions. • A near miss is often an error, with harm prevented by other considerations and circumstances. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 182 Precursori
Accident triangle • The accident triangle, also known as Heinrich's triangle or Bird's triangle, is a theory of industrial accident prevention. • It shows a relationship between serious accidents, minor accidents and near misses and proposes that if the number of minor accidents is reduced then there will be a corresponding fall in the number of serious accidents. • The triangle was first proposed by Herbert William Heinrich in 1931 and has since been updated and expanded upon by other writers, notably Frank E. Bird. It is often shown pictorially as a triangle or pyramid and has been described as a cornerstone of 20th century workplace health and safety philosophy. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 183
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 184
Pre-exercise 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 185 Pre-esercizio
Emergence of secondary effects 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 186 4
God in the details 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 187
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 188
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 189
Allocation of failure to a cause 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 190 5
Mind’s Eye 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 191
Control and self-control 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 192
Fragmentation of roles 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 193
Ergonomic of codes 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 194
100% Time % of failure Unknown phenomena Known phenomena Research level Design code level past present future A B B B C Human errors Causes of System Failure 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 195
Scuola Jovine di San Giuliano di Puglia 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 196
http://territorio.regione.emilia-romagna.it/codice-territorio/sismica/dossier-sentenze-della-causa-penale-conseguente-al-crollo-delledificio-scolastico- jovine-di-san-giuliano-di-puglia 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 197
Eccesso di Norme Tecniche • «Ma un numero di regole eccessivo comporta vari degli inconvenienti dianzi citati e in particolare: - l'impoverimento dell'autonomia e della creatività, in quanto l'opera del progettista è irretita dalle norme; - la difficoltà di discernere ciò che veramente conta; - la sensazione di avere, al riparo delle norme, responsabilità assai alleviate; - la difficoltà non infrequente di rendersi conto dei ragionamenti che giustificano certe regole, rischiando di considerare queste alla stregua di algoritmi, ossia di schemi operativi che, una volta appresi, il pensiero non è più chiamato a giustificare.» - Proliferazione delle normative e tecnicismo. Ultima lezione ufficiale del corso di Tecnica delle costruzioni tenuta dal prof.Piero Pozzati - nell'a.a. 1991-'92, presso la Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bologna (3 giugno 1992). 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 198
Causes 5 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 199
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Summary of failure cases 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 201
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Note 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 203
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Proneness to structural accidents 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 207
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COLLAPSES 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 210
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 211 I – BEGINING 1. Structural system and environment context 2. Structural failures 3. Secondary elements failures 4. Basis for understanding structural crises 5. Causes III – LESSONS 16. Forensic 17. Holes II – COLLAPSES A – Before 6. Failure during construction 7. Failure of falsework 8. Failure in service without external action B – After 9. Failure due to flooding, ice floes, floating timber 10. Failure due to seismic activity 11. Failure due to traffic C - After Accidental 12. Failure due to impact of ship collision 13. Failure due to impact from traffic under the bridge 14. Failure due to impact from traffic above the bridge 15. Failure due to fire or explosions
A - BEFORE 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 212
Failure during construction 6 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 213
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Causes during construction 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 215
Imperfection (Symmetry Braking) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 216
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Change balanced / unbalanced 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 219
Balancing construction technique 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 220
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Change tension/compression 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 222
Incremental launching method 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 223
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Steel Bridges 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 225
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Donau Bridge, Vienna, 1969. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 229
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Rhine Bridge, Koblenz. 1971 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 232
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Rhine Bridge, Koblenz. 1971 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 234
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Bridge, Zeulenroda reservoir, 1973. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 236
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Reinforced/Prestressed Concrete Bridges 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 243
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Viadotto Cannavino vc 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 251
http://www.iacchite.blog/ponte-di-celico-ricordare-per-prevenire-la-tragedia-del-1972/ 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 252
https://www.quicosenza.it/news/provincia-cosenza/174823-esclusiva-viadotto-cannavino-nel-72-uccise-due-operai- nel-2017-leconomia-della-sila 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 253
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http://www.cn24tv.it/news/178342/crollo-ponte-anas-prosegue-il-monitoraggio-del-viadotto-cannavino.html 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 256
https://www.quicosenza.it/news/provincia-cosenza/174823-esclusiva-viadotto-cannavino-nel-72-uccise-due-operai- nel-2017-leconomia-della-sila 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 257
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https://www.quicosenza.it/news/provincia-cosenza/183272-viadotto-cannavino-anas-fa-il-resoconto-dei-lavori- effettuati-sul-ponte-malato 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 259
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https://www.quotidianodelsud.it/tags/viadotto-cannavino/ 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 263
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https://www.fidow.it/un-drone-mostra-la-criticita-del-ponte-s-s-107-crotone-cosenza/ 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 275
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http://www.ecodellojonio.it/completo-il-sistema-di-monitoraggio-sul-viadotto-cannavino/ 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 278
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https://www.ansa.it/calabria/notizie/2019/07/15/consegnati-lavori-su-viadotto-cannavino_98ee032b-8f7c-4c89-a0cb- 9b2402c5f957.html 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 282
https://www.ansa.it/calabria/notizie/2019/07/15/consegnati-lavori-su-viadotto-cannavino_98ee032b-8f7c-4c89-a0cb- 9b2402c5f957.html 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 283
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Failure of falsework 7 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 288
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Cause • Appoggi alla base con non sufficiente rigidezza • Appoggi alla base con diseguale rigidezza • Mancanza di verticalita’ (imperfezioni e disallineamenti) • Sviluppo nel tempo di cedimenti • Mancanza di controventamenti • Situazioni quasi labili 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 290
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Reduction of safety factors? 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 300
Cavalcavia ca 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 301
Crollo cavalcavia sulla A14 a Camerano 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 302
Definizione di opera provvisionale • Per opera provvisionale, in edilizia, si intende una lavorazione o la realizzazione di una struttura o di un manufatto che abbia una durata temporanea, e che non farà parte dell'opera compiuta, perché verrà rimossa prima. • Le opere temporanee, o provvisionali, si dividono in: 1. opere per la sicurezza dei lavoratori; 2. opere per proteggere le persone estranee al cantiere che potrebbero accidentalmente venire coinvolte; 3. opere che servono a far lavorare gli operai dove altrimenti non potrebbero arrivare in sicurezza; 4. opere per garantire uno standard di comfort per gli addetti ai lavori. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 303
Opere per la sicurezza dei lavoratori • Per proteggere i lavoratori in un cantiere vi sono diversi riferimenti normativi che vanno poi a confluire in opere da realizzare in cantiere. • In Italia le leggi più note sono la legge per la sicurezza sul posto di lavoro quale il d.lgs. 626/96 e il d.lgs. 494/96 (ora abrogati dal D. Lgs. 81/2008) che hanno istituito la figura del coordinatore per la progettazione ed ha imposto la redazione del progetto di sicurezza. • In generale le opere riferite alla sicurezza dei lavoratori si traducono in parapetti e indicazioni per i dislivelli che potrebbero causare la caduta, o impedire l'accesso ad aree in cui vi sono potenziali pericoli (stoccaggio di materiale esplosivo, ecc.); tavole in legno o tavolati metallici per superare avvallamenti o piccoli fossi che potrebbero determinare lesioni qualora vi si cadesse; parapetti provvisori per balconi, finestre e porte che danno sul vuoto o che non hanno ancora installati i parapetti definitivi; indicazioni e cartelli che indicano potenziali pericoli generici e specifici. • Opere provvisionali per i lavoratori sono anche i dispositivi di protezione individuale, quali i caschi di sicurezza (obbligatori per tutti e in qualsiasi momento, anche per i tecnici del cantiere), i guanti, le cuffie o gli occhiali protettivi (solo quando espressamente richiesto per lavorazioni particolarmente a rischio come saldature, taglio di elementi con seghe circolari e a banco, utilizzo del martello pneumatico, ecc.). 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 304
Per le opere provvisorie è obbligatoria la verifica sismica? • La vita nominale di un'opera strutturale Vn (intesa come il numero di anni nel quale la struttura, purché soggetta alla manutenzione ordinaria, deve potere essere usata per lo scopo al quale è destinata) è quella riportata nella Tab. 2.4.I delle Norme Tecniche per le Costruzioni 2008 (D.M. 14/01/2008) e deve essere precisata nei documenti di progetto. • Per le opere provvisorie o strutture in fase costruttiva la stessa normativa specifica che tali verifiche sismiche possono omettersi quando le relative durate previste in progetto siano inferiori ai 2 anni. • Se la costruzione indicata rientra in questa categoria, la normativa consente di non effettuare la verifica sismica, ma devono comunque essere sempre effettuate tutte le verifiche per carichi orizzontali (forze fittizie di stabilizzazione, carichi da vento). Per qualsiasi tipologia strutturale si devono quindi in ogni caso prevedere adeguati sistemi di controvento e di stabilizzazione, anche in assenza di azioni sismiche. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 305
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Situational awareness (1) • Situational awareness or situation awareness (SA) is the perception of environmental elements and events with respect to time or space, the comprehension of their meaning, and the projection of their future status. • Situation awareness has been recognized as a critical, yet often elusive, foundation for successful decision-making across a broad range of situations, many of which involve the protection of human life and property, including aviation, air traffic control, ship navigation, health care, emergency response, military command and control operations, and offshore oil and nuclear power plant management. • Lacking or inadequate situation awareness has been identified as one of the primary factors in accidents attributed to human error. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 309
Situational awareness (2) • The formal definition of SA is broken down into three segments: 1) perception of the elements in the environment, 2) comprehension of the situation, and 3) projection of future status. • Three facets of SA have been in focus in research: SA states, SA systems, and SA processes. 1) SA states refers to the actual awareness of the situation. 2) SA systems refers to the distribution of SA in teams and between objects in the environment, and to the exchange of SA between system parts. 3) SA processes refers to the updating of SA states, and what guides the moment-to-moment change of SA. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 310
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Endslay Situational Awareness Model 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 312
Failure in service without external action 8 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 313
Roots of failure 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 314
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Design Clima 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 316
First Tacoma Narrows Bridge 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 317
Second Tacoma Narrows Bridge 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 318
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Limits 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 320
Reaching the limits 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 321
Emergence of secondary effects 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 322
Saturation of a Design Concept 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 323
Reaching limits 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 324
Bridge Span Length 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 325
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Jump to another S-curve 328 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 328
Bridge Span Schemes 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 329
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Idea! 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 331
Brittle Fracture Failures 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 332
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FRAGILITÀ E DUTTILITÀ • L’ACCIAIO NON SI ROMPE SEMPRE IN MODO DUTTILE. ESISTONO ALCUNI FATTORI CHE POSSONO DETERMINARE UNA FRATTURA DI TIPO FRAGILE, OVVERO UNA ROTTURA CARATTERIZZATA DA UNA DEFORMAZIONE PLASTICA RIDOTTA O ASSENTE, CON UNA CONSEGUENTE MINOR CAPACITÀ DI ASSORBIMENTO DI ENERGIA DEL MATERIALE. • QUESTI FATTORI SONO: - BASSA TEMPERATURA - ALTA VELOCITÀ DI CARICO (URTO) - TRIASSIALITÀ DEGLI SFORZI (ALTO SPESSORE O DIFETTI ACUTI) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 335
PROVA DI RESILIENZA • L’EFFETTO DI TEMPERATURA ED URTI È VALUTATO TRAMITE LA PROVA DI RESILIENZA CHE CONSISTE NEL COLPIRE UN PROVINO INTAGLIATO CON UN COLTELLO MONTATO SUL MAGLIO DEL COSIDDETTO «PENDOLO DI CHARPY». LA DIFFERENZA TRA L’ENERGIA POTENZIALE DEL MAGLIO IN POSIZIONE INIZIALE E L’ENERGIA POTENZIALE ALL’ARRESTO DEL MAGLIO PERMETTE DI OTTENERE L’ENERGIA ASSORBITA DAL MATERIALE. • LA PROVA È ESEGUITA SU PROVINI A DIFFERENTE TEMPERATURA, VALUTANDO L’ENERGIA ASSORBITA NELL’URTO. • È POSSIBILE DETERMINARE UNA TEMPERATURA DI TRANSIZIONE DUTTILE-FRAGILE CHE IDENTIFICA IL PASSAGGIO DEL MATERIALE DA UN COMPORTAMENTO DI TIPO FRAGILE (BASSO ASSORBIMENTO DI ENERGIA) AD UN COMPORTAMENTO DUTTILE. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 336
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Silver Bridge over the Ohio 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 341
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https://safetycompass.wordpress.com/2017/12/15/the-silver-bridge-collapse-dont-blame-the-mothman/ 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 347
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 348
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 349
http://transportation.wv.gov/highways/bridge_facts/Modern-Bridges/Pages/Silver.aspx 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 350
https://timeline.com/the-deadliest-bridge-disaster-in-us-history-was-caused-by-a-tiny-crack-just-3-millimeters-deep- ca5404c4dffa 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 351
Unavoidability of the collapse 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 352
The only possibility: decommissioning 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 353
Fracture-Critical Bridges 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 354 fc
Fatigue design of bridges https://www.steelconstruction.info/Fatigue_design_of_bridges 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 355
Failure as a Design Criterion https://www.fose1.plymouth.ac.uk/fatiguefracture/tutorials/FailureCases/index.html 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 356
FHWA - National Bridge Inspection Standards https://www.fhwa.dot.gov/bridge/nbis.cfm 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 357
Fracture-Critical Bridges http://onlinemanuals.txdot.gov/txdotmanuals/ins/critical_inspections.htm 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 358
B - AFTER 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 359
Failure due to flooding, ice floes, floating timber and hurricane 9 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 360
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 361 Azioni idrauliche
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6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 371 Aspetti generali delle azioni idrauliche
Effetti idraulici prodotti dai ponti nei corsi d’acqua • Si considerano le problematiche relative all’interazione della corrente con le opere di sostegno dell’impalcato di un ponte collocate in alveo, ovvero le pile e le spalle. Infatti queste opere, collocate all’interno della sezione di deflusso, provocano il restringimento della sezione stessa e, conseguentemente, la variazione dell’assetto idrometrico della corrente in particolare durante il deflusso della portata di piena. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 372
1 - Rialzo idraulico • Il fenomeno idraulico più visibilmente rilevante è l’aumento del tirante idrico a monte dell’ostacolo (rialzo idraulico). • La dipendenza del rigurgito a monte della struttura dal grado di restringimento deve indurre a considerare possibili ulteriori riduzioni della sezione di deflusso dovuti: 1. all’ostruzione parziale delle luci presenti, fenomeno molto probabile nelle parti alte del bacino a causa del trasporto di materiale galleggiante di varia natura (detriti, tronchi, etc.); 2. al fatto che la direzione della corrente non sia normale a quella dell’impalcato (e quindi parallela alla dimensione maggiore delle pile) ma abbia un angolo di incidenza molto diverso da zero: ad esempio a causa di una esondazione verificatasi a monte che ha creato un nuovo percorso fuori dall’alveo per la corrente di piena. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 373
2 - Erosione • Il secondo ma non meno importante fenomeno idraulico da considerare è l’erosione localizzata che si verifica alla base delle opere di fondazione in alveo. • Gli effetti erosivi si producono a causa dell’aumento della velocità della corrente e dei conseguenti fenomeni di turbolenza che si instaurano in corrispondenza della sezione controllata dal ponte. • L’asportazione di materiale dalla base delle pile e delle spalle può creare problemi di stabilità alla struttura, conducendo allo scalzamento della fondazione. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 374
Restrizione della sezione di deflusso • La restrizione della sezione di deflusso risulta particolarmente pericolosa nelle zone alte di un bacino e tanto più se la sezione considerata è soggetta ad interramento. In questo caso infatti la piena di progetto, oltre a dover superare una soglia creata dal deposito di materiale solido, trova un ulteriore riduzione della luce libera nella parziale ostruzione determinata dalla presenza di corpi galleggianti nella corrente (tronchi, carcasse, etc.), più frequenti nella parte alta del bacino a causa del regime di velocità elevate in grado di determinare il loro trasporto. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 375
Restringimento della sezione di deflusso - contrazione 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 376 la contrazione (contraction), con cui si indica un restringimento che lascia libera una luce nella zona centrale del corso d’acqua, come avviene nel caso delle spalle dei ponti o di affioramenti rocciosi laterali che ostruiscono in parte la sezione.
Restringimento della sezione di deflusso - ostruzione 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 377 l’ostruzione (obstruction), caratterizzata dalla presenza di ostacoli nella zona centrale della sezione di deflusso, che provocano la separazione della corrente.
Dissipazioni energetiche • Entrambe le tipologie di restringimento provocano dissipazioni energetiche della corrente e alterano il suo assetto idrometrico in relazione alle caratteristiche idrauliche e geometriche del singolo caso considerato. • Tuttavia, sebbene in un restringimento indotto da un ponte la contrazione determinata dalle spalle e l’ostruzione provocata dalle pile interagiscano e sovrappongano i loro effetti sulla corrente, è opportuno separare, almeno in linea teorica, i risultati idraulici che determinano singolarmente sul corso d’acqua. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 378
Restringimento della sezione di deflusso 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 379
Zona 1 – tra la sezione 2 e la sezione 1 • La zona 1 è collocata tra la sezione 2, immediatamente a valle del ponte, e la sezione 1 (exit section). In essa si completa l’espansione della corrente dopo il passaggio attraverso il restringimento in alveo, con forti perdite energetiche a causa dei rilevanti fenomeni di turbolenza. • La distanza Le in cui tale espansione riesce ad espletarsi, collegata alla angolazione ER dei filetti idrici in questo tratto, dipende dalla velocità della corrente in prossimità del restringimento e dalle caratteristiche fisiche del tratto dell’alveo interessato. • Tale distanza occorrente alla corrente per tornare ad occupare l’intera sezione di deflusso è mediamente pari a circa 4 volte la larghezza delle pile o delle spalle sporgenti in alveo. Nel caso di più pile collocate in alveo, il restringimento efficace per ogni campata è determinato da metà di due pile, ovvero dalle dimensioni di una singola pila per campata, ipotizzando pari dimensioni per ogni struttura. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 380
Zona 2 – tra la sezione 2 e la sezione 3 • La zona 2 è quella compresa tra le sezioni 2 e 3 ed è interessata dal passaggio della corrente attraverso la sezione ristretta determinata dalle opere di sostegno del ponte. • In tale zona si possono generare accentuati fenomeni di turbolenza con rilevanti dissipazioni energetiche determinati dal forte incremento di velocità della corrente e la formazione di onde trasversali se la corrente diventa veloce. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 381
Zona 3 – tra la sezione 3 e la sezione 4 • La zona 3, tra la sezione e la sezione 3 a ridosso del ponte, individua l’area in cui la corrente subisce una contrazione per attraversare la sezione imposta dalla presenza delle spalle. • Tale area è caratterizzata da un aumento graduale della velocità della corrente, proporzionale al grado di restringimento imposto. • La distanza Lc tra la sezione 4, in cui inizia la contrazione dei filetti fluidi, e il ponte è stimabile nello stesso ordine di grandezza della misura caratteristica di ingombro dell’alveo, ovvero una pila, una spalla o la media del loro ingombro trasversale a seconda dei casi. • In tale zona di contrazione i fenomeni di dissipazione energetica sono molto ridotti rispetto alle zone 2 e 3 e dipendono dalla forma delle pile. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 382
Rapporto di contrazione r / grado di restringimento α • Il parametro fisico maggiormente condizionante il regime idraulico che si instaura nel tratto interessato dal restringimento è il rapporto di contrazione r: considerando per semplicità una sezione trasversale di forma rettangolare, esso è definito come il rapporto tra la misura della sezione libera b1 in corrispondenza del restringimento e la larghezza trasversale b0 dell’alveo a monte e a valle dell’opera: r = b1 / b0 • Il grado di restringimento viene indicato anche con un parametro detto coefficiente di ingombro α: α = (b1-b0)/b0 • Il rapporto di contrazione indica la parte di luce libera rispetto a quella disponibile a monte, il coefficiente d’ingombro rappresenta la parte della sezione trasversale occupata dalle opere di sostegno all’impalcato rispetto alla luce libera. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 383
Rialzo idraulico prodotto dalle pile di un ponte 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 384
Stima del rialzo idraulico • L’analisi del rialzo idraulico prodotto dalle pile di un ponte costituisce un argomento di particolare interesse. L’importanza di questo problema è dovuto alla frequente presenza di pile nella sezione attiva dei corsi d’acqua, sia in prossimità di centri abitati, sia fuori dall’abitato. • Questa suddivisione corrisponde spesso ad una differente connotazione strutturale e, quindi, ad una differente comportamento idraulico. Spesso, infatti, i rischi di esondazione dei corsi d’acqua sono elevati proprio nei centri abitati, sia per la maggior concentrazione di ponti più antichi che determinano un minore rapporto di contrazione, sia per le arginature che possono limitare ulteriormente la sezione del corso d’acqua per lunghi tratti. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 385
Test di Yarnell sul rialzo prodotto da pile diverse • L’altezza del rialzo idraulico varia direttamente con il tirante relativo alle condizioni indisturbate, • le formule empiriche forniscono approssimazioni valide per velocità ordinarie, mentre per velocità elevate non si adattano ai risultati sperimentali, • le forme delle pile idraulicamente più efficienti (che producono un rialzo meno accentuato) sono quelle a rostri arrotondati e semicircolari, che accompagnano meglio la corrente, • le forme delle pile idraulicamente meno efficienti, che producono la variazione più apprezzabile dell’assetto idrometrico nel corso d’acqua, sono quelle triangolari con angolo rivolto verso la corrente di 90° e quelle a pianta rettangolare o quadrata, • il rapporto lunghezza-larghezza idraulicamente ottimale per una pila varia con la velocità, essendo compreso tra 4 e 7, • la formazione di un angolo di attacco inferiore ai 10° determina effetti poco rilevanti sul rialzo a monte. Se l’angolo di attacco supera i 20° l’effetto non è più trascurabile, determinando aumenti compresi tra il 7 e il 10%. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 386
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Deflusso libero a battente attraverso luci di un ponte 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 389
Deflusso rigurgitato attraverso luci di un ponte 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 390
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 391 Meccanismi
Fenomeni di erosione • L’erosione è il risultato dell’azione della corrente fluviale, che mobilita e trasporta i sedimenti d’alveo. • I materiali sciolti sono più facilmente erodibili in tempi brevi di quelli coesivi, sebbene le profondità di scavo raggiunte all’equilibrio siano scarsamente dipendenti dalla coesione medesima. L’entità dell’erosione, inoltre, dipende strettamente dal trasporto solido del corso d’acqua. • La stima della profondità massima potenzialmente raggiungibile dallo scavo è resa complessa dalla natura ciclica del fenomeno. Le escavazioni, infatti, generalmente raggiungono le profondità maggiori durante gli eventi alluvionali, in particolare al momento del transito del picco di portata, per poi essere parzialmente o totalmente riempite nella fase di esaurimento dell’idrogramma di piena. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 392
Erosione alla base delle pile dei ponti Il fenomeno è complesso ma può essere pensato somma di: a) abbassamento dell’alveo in prossimità del ponte, per variazioni globali del profilo del corso d’acqua indipendenti dalla presenza del ponte medesimo (general scour o erosione generalizzata); b) erosione localizzata in corrispondenza della sezione ristretta del ponte, causata dall’aumento locale della velocità della corrente indotto dal restringimento dovuto alla presenza dell’attraversamento (contraction scour); c) erosione localizzata alla base delle pile e delle spalle del ponte, causata dalle deviazioni del flusso idrico indotte dalla presenza delle strutture in alveo, che causano aumenti locali della velocità della corrente (local scour). 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 393
a) Fenomeni di erosione generalizzata 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 394
6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 395
General scour • Il fenomeno di erosione generalizzata (general scour), ove presente, è un fenomeno di abbassamento del fondo alveo che si manifesta indipendentemente dalla presenza del manufatto di attraversamento. • Il calcolo dell’eventuale abbassamento d’alveo è indispensabile al fine di definire la quota che il fondo alveo assumerebbe in assenza del manufatto, che viene assunta quale quota di riferimento per calcolare l’entità dei fenomeni di erosione localizzata e per scavo di contrazione, riconducibili alla presenza in alveo del manufatto. • La tendenza del fondo alveo ad essere soggetto ad abbassamenti globali può essere desunta da osservazioni dirette, compiute in condizioni di magra. In particolare, è significativa la posizione altimetrica del fondo alveo nei confronti di opere non interferenti con l’attraversamento fluviale e poste a sufficiente distanza da quest’ultimo. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 396
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  • 1. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 1 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts Prof. Ing. Franco Bontempi Docente di: TEORIA E PROGETTO DI PONTI - GESTIONE DI PONTI E GRANDI STRUTTURE Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale Università degli Studi di Roma La Sapienza franco.bontempi@uniroma1.it
  • 2. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 2
  • 3. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 3
  • 4. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 4
  • 5. Contenuti delle lezioni • Si parte dall’osservazione di cose che non hanno funzionato. • Si individuano le cause che hanno portato al non funzionamento e al collasso strutturale: ingegneria forense. • Si generalizza distillando i principi strutturali che guidano la concezione strutturale. • IDEE BASE/ARCHETIPI – GENERALIZZAZIONI – ADATTAMENTI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 5
  • 6. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 6 I – BEGINING 1. Structural system and environment context 2. Structural failures 3. Secondary elements failures 4. Basis for understanding structural crises 5. Causes III – LESSONS 16. Forensic 17. Holes II – COLLAPSES A – Before 6. Failure during construction 7. Failure of falsework 8. Failure in service without external action B – After 9. Failure due to flooding, ice floes, floating timber 10. Failure due to seismic activity 11. Failure due to traffic C - After Accidental 12. Failure due to impact of ship collision 13. Failure due to impact from traffic under the bridge 14. Failure due to impact from traffic above the bridge 15. Failure due to fire or explosions
  • 7. BEGINNING 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 7
  • 8. Contenuti delle lezioni • Si parte dall’osservazione di cose che non hanno funzionato. • Si individuano le cause che hanno portato al non funzionamento e al collasso strutturale: ingegneria forense. • Si generalizza distillando i principi strutturali che guidano la concezione strutturale. • IDEE BASE/ARCHETIPI – GENERALIZZAZIONI – ADATTAMENTI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 8
  • 9. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 9 I – BEGINING 1. Structural system and environment context 2. Structural failures 3. Secondary elements failures 4. Basis for understanding structural crises 5. Causes III – LESSONS 16. Forensic 17. Holes II – COLLAPSES A – Before 6. Failure during construction 7. Failure of falsework 8. Failure in service without external action B – After 9. Failure due to flooding, ice floes, floating timber 10. Failure due to seismic activity 11. Failure due to traffic C - After Accidental 12. Failure due to impact of ship collision 13. Failure due to impact from traffic under the bridge 14. Failure due to impact from traffic above the bridge 15. Failure due to fire or explosions
  • 10. Structural system and environment context 1 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 10
  • 11. System Decomposition 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 11 1
  • 12. • Micro-level: local size of the sections, i.e. thickness, area, inertia, … (Detailed Geometry) • Meso-level: form of the structural element or structural part (substructure), i.e. main longitudinal axis, curvature, profile, … (Global Geometry) • Macro-level: connections of the different structural parts (Load Path) Structure Description 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 12
  • 13. Micro-level: local size of the sections, i.e. thickness, area, inertia, … (Detailed Geometry) Meso-level: form of the structural element or structural part (substructure), i.e. main longitudinal axis, curvature, profile, … (Global Geometry) Macro-level: connections of the different structural parts (Load Path) Design (eventually Optimization) Levels 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 13
  • 14. Structure Decomposition 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 14
  • 15. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 15
  • 16. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 16
  • 17. ZONE SPECIALI DI IMPALCATO SISTEMA DI RITEGNO/SOSTEGNO SISTEMA STRUTTURALE PRINCIPALE 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 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 17
  • 18. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 18
  • 19. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 19
  • 20. MAIN STRUCTURAL SYSTEM AUXILIARY STRUCTURAL SYSTEM SECONDARY STRUCTURAL SYSTEM SPECIAL DECK ZONES BRIDGE DECK HIGHWAY SYSTEM RAILWAY SYSTEM OPERATION MAINTENANCE EMERGENCY FOUNDATION OF TOWERS TOWERS ANCHORAGES SUPPORTING CONDITION HIGHWAY BOX-GIRDER CROSS BOX-GIRDER RAILWAY BOX-GIRDER INNER OUTER BRIDGE SUPERSTRUCTURE MACRO-LEVELS MESO-LEVELS MAIN CABLES HANGERS SUSPENSION SYSTEM SADDLES 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 20
  • 22. Logical Decompositions x x x x Fault Fault Fault Fault Overall plant 1st level Plant item 2nd level Control loop 3rd level Element/Component 4th level STRUTTURA GLOBALE SOTTO-STRUTTURA 2 livello ELEMENTO STRUTURALE 3 livello COMPONENTE 4 livello 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 22 2
  • 23. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 23
  • 24. Decomposition 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 24
  • 25. SISTEMA DI RITEGNO/SOSTEGNO FONDAZIONI DELLE TORRI ANCORAGGI TORRI Individuazione delle VARIABILI di progetto per ciascun elemento Individuazione degli ELEMENTI per ciascun componente Individuazione dei COMPONENTI di ciascuna sottostruttura SOTTOSTRUTTURAZIONE del sistema globale per lo studio di dettaglio delle singole prestazioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 25
  • 26. LATO SICILIA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING DIAFRAMMI MOVIMENTI DI TERRA ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO ZAVORRA LATO SICILIA LATO CALABRIA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING ARMATURE CARPENTERIE DIAFRAMMI GETTI IN C.A. ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO Calcestruzzo TRATTAMENTI TERRENI JET-GROUNDING DIAFRAMMI Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Cubature Tecniche di intervento Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Profondità Peso Cubatura Classe di calcestruzzzo Granulometria degli aggregati Altezza Lunghezza Altezza Lunghezza Spessore Profondità Tipologia Configurazione Tecniche di costruzione Tecniche di intervento Tecniche di intervento Altezza Lunghezza Larghezza Distanza dalla torre Configurazione Quota Tecniche di costruzione Inclinazione sistemi ancoraggio Tecniche di intervento Tipologia strutturale Rapporto freccia/luce Franco per la navigazione marit. Posizionamento e tracciato Tipologia impalcato Profilo longitudinale impalcato FONDAZIONI DELLE ANTENNE FOUNDATIONS OF PYLONS ANTENNA LATO SICILIA ANTENNA LATO CALABRIA GAMBE ELEM. CORRENTI CONCIO DI BASE TRAVERSI CONCIO DI SOMMITÀ ELEMENTI SECONDARI ACCESSI ED ARREDI CARRIPONTE DI SERVIZIO DISP.CONTR.VORTEX-SHEDDING Trazione ferroviaria Illuminazione stradale interna Illuminazione stradale esterna Smaltimento liquidi nocivi Distrib. e alim. elettrica LATO SICILIA LATO CALABRIA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING DIAFRAMMI MOVIMENTI DI TERRA ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO ZAVORRA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING DIAFRAMMI MOVIMENTI DI TERRA ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO ZAVORRA TESTATA DI ANCORAGGIO PIASTRE DI ANCORAGGIO BARRE PRECOMPRESSIONE MANICOTTO DI RACCORDO TESTATA DI ANCORAGGIO PIASTRE DI ANCORAGGIO BARRE PRECOMPRESSIONE MANICOTTO DI RACCORDO LATO SICILIA LATO CALABRIA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING ARMATURE CARPENTERIE DIAFRAMMI GETTI IN C.A. ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO Calcestruzzo TRATTAMENTI TERRENI JET-GROUNDING DIAFRAMMI LATO CALABRIA LATO SICILIA CAMPATA LATO CALABRIA CAMPATA LATO SICILIA FUNI FILI CAMPATA CENTRALE FILO D’AVVOLGIMENTO Grigliati interni Grigliati esterni Sistemi di ritenuta Barriere Accessi Drenaggi Segnaletica stradale Sovrastruttura stradale Marciapiedi ferroviari Armamento ferroviario Grigliati interni Grigliati esterni Barriere Accessi Sistemi di ritenuta Drenaggi Segnaletica ferroviaria Rotaie Blocchi di fissaggio Piastra interna-esterna Traversine Telaio di linea Sistemi meccanici Sistemi elettrici Deumidificazione Impermeabilizzazione Protezioni meccaniche Sistema di monitoraggio Equipaggiamenti Carri-ponte di servizio Ascensori-montacarichi Traslatori sui cavi Sistema di monitoraggio Sistemi meccanici Sistemi elettrici Equipaggiamenti Alimentazione idrica Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione ANCORAGGI ANCHORAGES Cubature Tecniche di intervento Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Profondità Peso Cubatura Classe di calcestruzzzo Granulometria degli aggregati Altezza Lunghezza Larghezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Diametro Lunghezza Numero Classe di acciaio Diametro Classe di acciaio Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Cubature Tecniche di intervento Copriferro Lunghezza Interferro Passo Diametro Classe di acciaio Peso Classe Cubatura Granulometria degli aggregati Profondità Peso Cubatura Classe di calcestruzzo Granulometria degli aggregati Altezza Lunghezza Larghezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Diametro Lunghezza Numero Classe di acciaio Diametro Classe di acciaio Scala di accesso Classe Portata Dimensioni Massa Smorzamento Costante elastica GAMBE ELEM. CORRENTI CONCIO DI BASE TRAVERSI CONCIO DI SOMMITÀ ELEMENTI SECONDARI Altezza Lunghezza Spessore Profondità Tipologia Configurazione Tecniche di costruzione Tecniche di intervento Tecniche di intervento Altezza Lunghezza Larghezza Distanza dalla torre Configurazione Quota Tecniche di costruzione Inclinazione sistemi ancoraggio Tecniche di intervento Altezza Lunghezza Larghezza Distanza dalla torre Configurazione Quota Tecniche di costruzione Inclinazione sistemi ancoraggio Tecniche di intervento Altezza dei conci Assemblaggio dei conci Altezza sez. trasversale Altezza teorica Larghezza sez. trasversale IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE SISTEMI FRANGIVENTO Spessore Passo Modalità di connessione Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Spessore Modalità di connessione Rapporto vuoto/pieno Curvatura Modalità di assembl. dei conci Larghezza Altezza IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Altezza IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE TIRAFONDI Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Classe Acciaio Diametro Lunghezza Altezza IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Altezza Assemblaggio Altezza sez. trasversale Larghezza sez. trasversale Classe Acciaio Classe Acciaio Classe Acciaio Classe Acciaio Assemblaggio dei conci Altezza teorica IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE SISTEMI FRANGIVENTO Spessore Passo Modalità di connessione Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Spessore Modalità di connessione Rapporto vuoto/pieno Curvatura Modalità di assembl. dei conci Larghezza Altezza Classe Acciaio Classe Acciaio Classe Acciaio Classe Acciaio Altezza dei conci Altezza sez. trasversale Larghezza sez. trasversale IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Altezza IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE TIRAFONDI Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Classe Acciaio Diametro Lunghezza Altezza ACCESSI ED ARREDI CARRIPONTE DI SERVIZIO DISP.CONTR.VORTEX-SHEDDING Scala di accesso Classe Portata Dimensioni Massa Smorzamento Costante elastica IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Altezza Assemblaggio Altezza sez. trasversale Larghezza sez. trasversale SELLE SADDLES PIASTRE IRRIGIDIMENTI SALDATURE CENTINA Lunghezza Spessore Larghezza Curvatura Lunghezza Spessore Larghezza Classe acciaio Classe acciaio Curvatura Classe acciaio Modalità realizzativa Tipologia Lunghezza Spessore Larghezza Classe acciaio Curvatura PIASTRE IRRIGIDIMENTI SALDATURE CENTINA Lunghezza Spessore Larghezza Curvatura Lunghezza Spessore Larghezza Classe acciaio Classe acciaio Curvatura Classe acciaio Modalità realizzativa Tipologia Lunghezza Spessore Larghezza Classe acciaio Curvatura Interasse cavi Interasse coppie di cavi Numero funi per cavo Area nominale cavo Sistema di tessitura Luce della campata Diametro funi Area nominale funi Diametro fili Numero fili per funi Classe acciaio Lunghezza fili Diametro Classe acciaio Passo Sistema di costipamento FUNI FILI FILO D’AVVOLGIMENTO Numero funi per cavo Area nominale cavo Sistema di tessitura Luce della campata Diametro funi Area nominale funi Diametro fili Numero fili per funi Classe acciaio Lunghezza fili Diametro Classe acciaio Passo Sistema di costipamento FUNI FILI FILO D’AVVOLGIMENTO Numero funi per cavo Area nominale cavo Sistema di tessitura Luce della campata Diametro funi Area nominale funi Diametro fili Numero fili per funi Classe acciaio Lunghezza fili Diametro Classe acciaio Passo Sistema di costipamento FUNI FILI COLLARI DISTANZIATORI MECCANICI CAPICORDA E SNODI SMORZATORI Diametro fili Numero fili per funi Classe acciaio Lunghezza fili Classe acciaio Spessore Diametro Sistema di fissaggio Passo Spessore Interasse funi Classe acciaio Sistema di fissaggio Diametro Lunghezza Classe acciaio Tipologia snodo Tipologia Caratteristiche meccaniche Materiale Interasse Caratteristiche viscose Configurazione geometrica Interasse pendini Diametro funi Area nominale funi Numero di funi per pendino Disposizione geometrica PIASTRE LATERALI IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI RIBS SALDATURE Altezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Altezza Spessore Larghezza Classe acciaio Spessore Classe acciaio Interasse Tipologia Classe acciaio Modalità realizzativa Tipologia Area resistente Momenti d’inerzia PIASTRE LATERALI IRRIGIDIMENTI LONGITUDINALI RIBS SALDATURE Spessore Classe acciaio Altezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Altezza Spessore Classe acciaio Interasse Tipologia Classe acciaio Modalità realizzativa Tipologia Area resistente Momenti d’inerzia Forma della sezione Lunghezza del componente Variazione delle componenti Larghezza del cassone Altezza del cassone Forma della sezione Lunghezza del componente Luce campate laterali Variazione delle componenti Larghezza dell’impalcato Connessione cassoni-traverso Larghezza del cassone Altezza del cassone Forma della sezione Lunghezza del componente Variazione delle componenti Larghezza del traverso Altezza del traverso PIASTRA SUPERIORE PIASTRA INFERIORE PIASTRE LATERALI IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI RIBS SALDATURE Larghezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Larghezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Altezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Altezza Spessore Larghezza Classe acciaio Altezza Spessore Classe acciaio Interasse Tipologia Classe acciaio Modalità realizzativa Tipologia Area resistente Momenti d’inerzia PISTONI LONGITUDINALI PISTONI TRASVERSALI PIASTRA SUPERIORE PIASTRA INFERIORE PIASTRE LATERALI IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI RIBS SALDATURE Larghezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Larghezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Altezza Spessore Lunghezza Classe acciaio Altezza Spessore Larghezza Classe acciaio Altezza Spessore Classe acciaio Interasse Tipologia Classe acciaio Modalità realizzativa Tipologia Tipologia Caratteristiche meccaniche Materiale Caratteristiche viscose Tipologia Caratteristiche meccaniche Materiale Caratteristiche viscose Area resistente Momenti d’inerzia APPOGGI DI ESTREMITÀ GIUNTI DILATAZIONE FERR. GIUNTI DILATAZIONE STRAD. Gradi di libertà Tipologia Caratteristiche meccaniche Materiale Scorrimento Tolleranza Tipologia Caratteristiche meccaniche Materiale Scorrimento Gradi di libertà Tipologia strutturale Rapporto freccia/luce Franco per la navigazione marit. Posizionamento e tracciato Tipologia impalcato Profilo longitudinale impalcato FONDAZIONI DELLE ANTENNE FOUNDATIONS OF PYLONS ANTENNE PYLONS CAVI PRINCIPALI MAIN CABLES PENDINI HANGERS CASSONE FERROVIARIO RAILWAY BOX TRAVERSO CROSS GIRDER TERMINALI OUTER INTERNE INNER ZONE SPECIALI DI IMPALCATO APPROACH SPAN SISTEMA DI SOSPENSIONE SUSPENSION SYSTEM SISTEMA STRUTTURALE PRINCIPALE MAIN STRUCTURAL SYSTEM IMPALCATO CORRENTE BRIDGE DECK SISTEMA DI SOSTEGNO/RITEGN O SUPPORTING CONDITION  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n CASSONI STRADALI HIGHWAY BOXES PONTE Sistema strutturale secondario Secondary structural system Sistema strutturale ausiliario Auxiliary structural system Stradale Highway system Ferroviario Railway system Funzionamento Operation Manutenzione Maintenance Emergenza Emergency ANTENNA LATO SICILIA GAMBE ELEM. CORRENTI CONCIO DI BASE TRAVERSI CONCIO DI SOMMITÀ ELEMENTI SECONDARI ACCESSI ED ARREDI CARRIPONTE DI SERVIZIO DISP.CONTR.VORTEX-SHEDDING LATO SICILIA LATO CALABRIA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING DIAFRAMMI MOVIMENTI DI TERRA ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO ZAVORRA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING DIAFRAMMI MOVIMENTI DI TERRA ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO ZAVORRA TESTATA DI ANCORAGGIO PIASTRE DI ANCORAGGIO BARRE PRECOMPRESSIONE MANICOTTO DI RACCORDO TESTATA DI ANCORAGGIO PIASTRE DI ANCORAGGIO BARRE PRECOMPRESSIONE MANICOTTO DI RACCORDO LATO SICILIA LATO CALABRIA TRATTAMENTI TERRENI GETTI IN C.A. JET-GROUNDING ARMATURE CARPENTERIE DIAFRAMMI GETTI IN C.A. ARMATURE CARPENTERIE CALCESTRUZZO Calcestruzzo TRATTAMENTI TERRENI JET-GROUNDING DIAFRAMMI Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione ANCORAGGI ANCHORAGES Cubature Tecniche di intervento Copriferro Lunghezza Interferro Passo Classe di acciaio Peso Diametro Cubatura Classe Granulometria degli aggregati Profondità Peso Cubatura Classe di calcestruzzzo Granulometria degli aggregati Altezza Lunghezza Larghezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Diametro Lunghezza Numero Classe di acciaio Diametro Classe di acciaio Classe di calcestruzzo Tecniche di intervento Classe di calcestruzzo Altezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Tecniche di costruzione Cubature Tecniche di intervento Copriferro Lunghezza Interferro Passo Diametro Classe di acciaio Peso Classe Cubatura Granulometria degli aggregati Profondità Peso Cubatura Classe di calcestruzzo Granulometria degli aggregati Altezza Lunghezza Larghezza Lunghezza Spessore Classe di acciaio Diametro Lunghezza Numero Classe di acciaio Diametro Classe di acciaio Scala di accesso Classe Portata Dimensioni Massa Smorzamento Costante elastica Altezza Lunghezza Spessore Profondità Tipologia Configurazione Tecniche di costruzione Tecniche di intervento Tecniche di intervento Altezza Lunghezza Larghezza Distanza dalla torre Configurazione Quota Tecniche di costruzione Inclinazione sistemi ancoraggio Tecniche di intervento Altezza Lunghezza Larghezza Distanza dalla torre Configurazione Quota Tecniche di costruzione Inclinazione sistemi ancoraggio Tecniche di intervento Altezza dei conci Assemblaggio dei conci Altezza sez. trasversale Altezza teorica Larghezza sez. trasversale IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE SISTEMI FRANGIVENTO Spessore Passo Modalità di connessione Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Spessore Modalità di connessione Rapporto vuoto/pieno Curvatura Modalità di assembl. dei conci Larghezza Altezza IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Altezza IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI IRRIGIDIMENTI LONG. PIASTRE LATERALI SALDATURE TIRAFONDI Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Classe Acciaio Spessore Passo Modalità di connessione Larghezza Lunghezza Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Modalità di assembl. dei conci Classe Acciaio Diametro Lunghezza Altezza PIASTRE LATERALI Classe Acciaio Spessore Classe Acciaio Larghezza Spessore Modalità di connessione Lunghezza Altezza Assemblaggio Altezza sez. trasversale Larghezza sez. trasversale Classe Acciaio Classe Acciaio Classe Acciaio Classe Acciaio Tipologia strutturale Rapporto freccia/luce Franco per la navigazione marit. Posizionamento e tracciato Tipologia impalcato Profilo longitudinale impalcato FONDAZIONI DELLE ANTENNE FOUNDATIONS OF PYLONS ANTENNE PYLONS SISTEMA DI SOSTEGNO/RITEGN O SUPPORTING CONDITION  = 1  = 2  = n  = 1  = 2  = n 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 26
  • 27. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 27
  • 28. Load transfer – Percorso dei carichi 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 28 3
  • 29. Load Path: knowledge 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 29
  • 30. Piani di resistenza della struttura e percorsi di carico 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 30
  • 31. Le parti della struttura come piani di resistenza 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 31
  • 32. Percorso dei carichi: Carichi Verticali 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 32
  • 33. Percorso dei carichi: Carichi Orizzontali 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 33
  • 34. Esempio di travi a cassone allineate con le rotaie FB Dalian, June 2008 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 34
  • 35. Tipi di meccanismi resistenti 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 35 4
  • 36. 1- Strutture resistenti per forma In tutta la struttura c'è solo o trazione o compressione 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 36
  • 37. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 37 Es.
  • 38. 2 - Strutture resistenti per azione vettoriale Nella struttura ci sono elementi che lavorano uniformemente a trazione o a compressione (tiranti o puntoni) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 38
  • 39. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 39 Es.
  • 40. 3 - Strutture resistenti per flessione Nelle sezioni della struttura c'è sia trazione sia compressione (diagramma degli sforzi a farfalla) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 40
  • 41. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 41 Es.
  • 42. 4 - Strutture resistenti per superficie La struttura distribuisce ed equilibra i carichi con azione membranale (distribuzione di sforzo uniforme sullo spessore) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 42
  • 43. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 43 Es.
  • 44. F F F F/5 F/5 F/5 F/5 F/5 Concezione per Integrazione / Specializzazione Criticità degli elementi specializzati e possibile fragilità ma flessibilità e sostituibilità Difficoltà nella sostituzione di parti strutturali - Possibilità di robustezza strutturale 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 44 5
  • 45. Accoppiamento in serie o in parallelo In parallelo (possibilità di avere risorse extra – robustezza) In serie (possibile fragilità e collasso progressivo) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 45
  • 46. Design environment decomposition 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 46 6
  • 47. Norme Tecniche per le Costruzioni 2005 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 47
  • 48. Diga foranea 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 48
  • 49. • La singola costruzione, definita dalle sue caratteristiche geometriche e dalle sue proprietà che ne individuano l’organismo strutturale, risulta inserita in un ambiente caratterizzato da aspetti in parte naturali ed in parte antropici, questi ultimi legati alle attività umane. • È compito del Progettista caratterizzare qualitativamente e quantitativamente tale ambiente, individuando e documentando chiaramente l’ambiente di progetto, che costituirà il quadro di riferimento generale per la definizione delle differenti situazioni di progetto: queste, con un termine più ampio, sono organizzate per scenari di contingenza. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 49 Ambiente di Progetto (Design Environent)
  • 50. Interazioni (Interaction) • In termini generali (Figura 3.1.1), la costruzione sviluppa fenomeni dinamici di interazione con l’ambiente. A titolo esemplificativo, nel caso di azioni eoliche agenti su strutture flessibili, potranno svilupparsi fenomeni di interazione aeroelastica. • In tale circostanza il Progettista dovrà tenere conto della rilevanza di tali fenomeni di accoppiamento risposta strutturale – meccanismo di azione e adottare tutte le contromisure per la salvaguardia della sicurezza e della funzionalità, o, viceversa, dovrà dichiararne responsabilmente la non rilevanza per l’opera in esame. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 50
  • 51. 1 X Y Z SEP 14 2005 15:49:11 ELEMENTS U ROT Soil-Structure Interaction 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 51
  • 52. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 52 Es.
  • 53. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 53
  • 54. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 54 NB.
  • 55. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 55
  • 56. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 56 7
  • 57. Progettazione come previsione 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 57
  • 58. The MODEL = function: y(x1,x2) 58 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts
  • 59. STRATEGY #1: SENSITIVITY - governance of priorities 59 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts
  • 60. The sensibility of the function 60 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts
  • 61. STRATEGY #2: BOUNDING - behavior governance p (p)  p (p)  61 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts
  • 62. The bounding of the function 62 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts
  • 63. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 63 Es.
  • 64. Structural failures 2 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 64
  • 65. Structural quality: overview • Serviceability: • Stiffness • Load capacity: • Strength • Stability • Ductility • Durability • Extreme conditions: • Robustness • Resilience • Nominal structural configuration • Actual structural configuration 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 65
  • 66. SERVICEABILITY SAFETY DISPLACEMENT (risposta strutturale) LOAD PARAMETER (carico) 2 1 3 4 EQUILIBRIUM PATH (percorso di equilibrio) Structural quality: intensive features 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 66
  • 67. 67 1 2 A O B C D Comportamento Lineare < > Non lineare Comportamento Pre-critico < > Post-critico E Pmax Peff Py Δy Δmax Δult Parametro di spostamento Δ Parametro di carico P Δe Equilibrium path for a structure under a load 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 67
  • 68. A O B Pmax Py Δy Δmax Parametro di spostamento Δ Parametro di carico P H F Pcr Preal Pmax Pcr Preal I G primario secondario secondario Effects of imperfections 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 68
  • 69. 69 A O B Pmax Py Δy Δmax Parametro di spostamento Δ Parametro di carico P Pmax H Pcr Preal S.L.E / T.A S.L.U / A.L. Check formats 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 69
  • 70. Usual ULS & SLS Verification Format Structural Robustness Assessment 1st level: Material Point 2nd level: Element Section 3rd level: Structural Element 4th level: Structural System Structural quality: estensive features (1) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 70
  • 71. Bad vs Good Collapse STRUCTURE & LOADS Collapse Mechanism NO SWAY “IMPLOSION” OF THE STRUCTURE “EXPLOSION” OF THE STRUCTURE is a process in which objects are destroyed by collapsing on themselves is a process NOT CONFINED SWAY 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 71
  • 72. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 72 Es.
  • 73. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 73 Es.
  • 74. Structural quality: estensive features (2) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 74
  • 75. Secondary elements failures 3 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 75
  • 76. Barriere 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 76
  • 77. Es.: secondary structure 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 77
  • 78. Analisi strutturale dei meccanismi di collasso di barriere stradali tipo New-Jersey poste a bordo ponte Franco Bontempi* - Alessandro Greco * Ordinario di Tecnica delle Costruzioni - Professor of Structural Analysis and Design Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale - School of Civil and industrial Engineering UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA - UNIVERSITY OF ROME LA SAPIENZA Via Eudossiana 18 - 00184 Roma - ITALIA 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 78
  • 79. EVENTI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 79
  • 80. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 80
  • 81. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 81
  • 82. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 82
  • 83. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 83
  • 84. effect time Runaway 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 84
  • 85. OGGETTI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 85
  • 87. http://www.abesca.com/newjersey.htm 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 87
  • 88. http://www.abesca.com/barriere.htm 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 88
  • 89. CARATTERISTICHE STRUTTURALI 6 m Barra rullata ϕ 28 in acciaio C45 Manicotto a doppia filettatura Piastre bullonate al piede in acciaio Fe 360 Testate Maschio-Femmina 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 89
  • 90. CARATTERISTICHE STRUTTURALI Mancorrente tubolare antiribaltamento d=157,3 mm; s=8 mm in acciaio Fe510 Montante porta mancorrente in acciaio Fe510 4 barre rullate ϕ 20 L=435 mm in acciaio C45 Giunto tra mancorrenti d=168,3 mm; s=11 mm in acciaio Fe510 + 2 Bulloni M24; L=200 mm in acciaio grade 10.9 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 90
  • 91. CARATTERISTICHE STRUTTURALI CAMERA DI ESPANSIONE FORO d=100 mm, H=70 mm MANTO STRADALE FORO PER TASSELLO ANCORAGGIO d=30 mm, H=190 mm SOLETTA VIADOTTO CORDOLO VIADOTTO 1,5 m 1,5 m 1,5 m BARRIERA CORDOLO 6 m TASSELLO LIEBIG ULTRAPLUS M16 In acciaio grade 10.9 Piastra 60x80x8 mm in acciaio grade 10.9 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 91
  • 92. DIFFERENZA TRA LE DUE TIPOLOGIE DI NEW JERSEY CONFIGURAZIONE INDEFORMATA CONFIGURAZIONE DOPO L’URTO Il tassello entra in tensione al tempo t0 di inizio urto Il tassello entra in tensione in RITARDO rispetto al tempo t0 di inizio urto TIPOLOGIA “A” Vano Tasselli TIPOLOGIA “B” Tipo Irpinia ASOLA IN ACCIAIO Vano Tasselli 50x100x90mm Foro carotato di diametro 30 mm 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 92
  • 93. COMPORTAMENTO GLOBALE DEL NEW JERSEY DA BORDO PONTE FUNZIONAMENTO A CERNIERA TASSELLI DI ANCORAGGIO AL CORDOLO MANCORRENTE ANTIRIBALTAMENTO BARRE RULLATE PIASTRE AL PIEDE 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 93
  • 94. Crashworthiness • In tutte le situazioni in cui si hanno azioni dinamiche, e’ necessario dissipare energia. • Crashworthiness is defined as the ability of materials to absorb impact energy by means of controlled failure mechanisms and modes. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 94
  • 95. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 95
  • 96. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 96
  • 97. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 97
  • 98. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 98 https://www.vintag.es/2020/02/controlled-impact-demonstration.html
  • 99. MODELLI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 99
  • 100. ELEMENTI FINITI UTILIZZATI • SOLID • BEAM • SHELL • ALGORITMI DI CONTATTO (contatto tra superfici) Corpo del NJ Cordolo del viadotto Piastre bullonate al piede Ancoraggio al cordolo Barra rullata Mancorrente antiribaltamento MODELLO IN LS-DYNA 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 100
  • 101. Dettagli modello: CORDOLO DEL VIADOTTO CAMERE DI ESPANSIONE PER I TASSELLI FORO ϕ 100 mm L=70 mm NODI DECENTRATI RISPETTO AL BARICENTRO DEL FORO E ALLINEATI CON IL TASSELLO DI ANCORAGGIO 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 101
  • 102. Testate “MASCHIO-FEMMINA” Rastremazione per la piastra al piede 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 102
  • 103. TIPOLOGIA “A” (con Vano Tasselli) TIPOLOGIA “B” (senza Vano Tasselli) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 103
  • 104. Dettagli modello: TASSELLO DI ANCORAGGIO AL CORDOLO TASSELLO AD ELEMENTI BEAM d=16 mm Gambo tassello d=30 mm Cartuccia in testa PIASTRA AD ELEMENTI SHELL PARTE ELASTICA (dado tassello) PARTE ELASTO-PLASTICA NODI DEI BEAM BLOCCATI AI NODI DEI SOLID DEL CORDOLO TASSELLO LIBERO NELLA CAMERA DI ESPANSIONE del CORDOLO ΔT = -90 °C (σ=0,2σy) PER IL MODELLO A (con Vano Tasselli) COPPIA SERRAGGIO 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 104
  • 105. Dettagli modello: BARRA RULLATA E PIASTRA AL PIEDE PIASTRA AD ELEMENTI SHELL s=10 mm BARRA RULLATA ϕ=28 mm AD ELEMENTI BEAM NODI BEAM BLOCCATI AI NODI SOLID DEL NJ BULLONI M24; L=50 mm AD ELEMENTI BEAM NODI BEAM BLOCCATI AI NODI SOLID DEL NJ PARTE ESAGONALE ELASTICA (dado tassello) PARTE ELASTO-PLASTICA 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 105
  • 106. Dettagli modello: MANCORRENTE ANTI-RIBALTAMENTO TUBOLARE ϕ 157,3 mm, sp. 8 mm AD ELEMENTI SHELL RETTANGOLARI GIUNTO ϕ 168,3 mm, sp. 11 mm AD ELEMENTI SHELL RETTANGOLARI BULLONI M24 ϕ, L=200 mm AD ELEMENTI BEAM SEZ. CORCOLARE Ala: s=8 mm Anima: s=8 mm Anello: s= 11 mm Costole: s=8 mm Piastra: s=15 mm 4 BARRE RULLATE ϕ=20 mm AD ELEMENTI BEAM MONTANTE AD ELEMENTI SHELL Profili a doppio T curvo 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 106
  • 107. 4 m 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 Forza [N] Tempo [s] ϴ=20° Massa veicolo M = 38 ton Velocità v = 65 km/h Angolo di impatto θ = 20° Energia E= ½ M (v*senϴ)2 = 724 KJ Tempo d’urto 0,8 s Impulso retto Impulso semi-sinusoidale equivalente β 293 330 N 460 761 N AZIONE DI URTO 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 107
  • 108. ANALISI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 108
  • 109. 1 2 3 4 5 FORZA D’URTO 18 m 1 2 3 FORZA D’URTO TIPOLOGIA “A” (con Vano Tasselli) TIPOLOGIA “B” (Tipo Irpinia) PIU’ RIGIDO Stesa di 5 NEW JERSEY: tutte le connessioni integre Stesa di 3 NEW JERSEY: tutte le connessioni integre MENO RIGIDO QUADRO DELLE ANALISI 30 m Verifica Non Rottura TIPO B (Irpinia) TIPO A (vano tassselli) 1 MODULO DI NEW JERSEY CON TASSELLI ROTTURA ANALISI STATO DEGRADO DELLE BARRIERE SULL’A16 RESISTENZA INSUFFICIENTE ASSENZA/ CORROSIONE CONNESSIONI 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 109
  • 110. New Jersey “Vano Tasselli”: 5 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 110
  • 111. New Jersey “Vano Tasselli”: 5 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 111
  • 112. New Jersey “Vano Tasselli”: 5 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 112
  • 113. 0 200 400 600 800 1000 1200 0 0,2 0,4 0,6 0,8 σ [N/mm2] Tempo [s] TENSIONI DI VON MISES TASSELLO A TASSELLO B TASSELLO C TASSELLO D Sigma snervamento Sigma rottura 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0 0,2 0,4 0,6 0,8 ε Tempo [s] DEFORMAZIONI ASSIALI TASSELLO A TASSELLO B TASSELLO C TASSELLO D Epsylon snervamento A B C D PLASTICIZZAZIONI NEI TASSELLI DEL NEW JERSEY CENTRALE Limite di Snervamento ε =εy = 0,0044 New Jersey “Vano Tasselli”: 5 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 113
  • 114. Barra rullata Acciaio C45 Piastre bullonate al piede dei New Jersey Acciaio Fe 360 Von Mises Von Mises PLASTICIZZAZIONI NELLA BARRA RULLATA E NELLE PIASTRA AL PIEDE New Jersey “Vano Tasselli”: 5 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 114
  • 115. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Spostamento dir. X [mm] Tempo [s] SPOSTAMENTI TRASVERSALI NEL TEMPO D’URTO BASE LATO STRADA TESTA LATO STRADA TESTA LATO BORDO PONTE BASE LATO BORDO PONTE MANCORRENTE D = 100 mm MASSIMA DEFLESSIONE DINAMICA t=0,3 s I TASSELLI ENTRANO IN TENSIONE (punto di flesso curve) SEZIONE MEZZERIA New jersey Centrale New Jersey “Vano Tasselli”: 5 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 115
  • 116. New Jersey Tipo Irpinia: 3 moduli con tutte le connessioni Amp. = 10 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 116
  • 117. New Jersey Tipo Irpinia: 3 moduli con tutte le connessioni Amp. = 10 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 117
  • 118. 0 3 5 8 10 13 15 18 20 23 25 28 0,02 0,12 0,22 0,32 0,42 0,52 0,62 0,72 0,82 Spostamento dir. x [mm] Tempo [s] SPOSTAMENTI TRASVERSALI NEL TEMPO D’URTO BASE LATO STRADA TESTA LATO STRADA TESTA LATO BORDO PONTE BASE LATO BORDO PONTE MANCORRENTE New Jersey Tipo Irpinia: 3 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 118
  • 119. 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ε Tempo [s] DEFORMAZIONE ASSIALE 0 200 400 600 800 1000 1200 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 σ [N/mm 2 ] Tempo [s] TENSIONE DI VON MISES Tassello A Tassello B Tassello C Tassello D ε – σ snervamento σ rottura = 1040 N/mm2 ε rottura = 0,09 A D C B New Jersey Tipo Irpinia: 3 moduli con tutte le connessioni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 119
  • 120. New Jersey Tipo Irpinia: 1 modulo ancorato al cordolo con i tasselli 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 120
  • 121. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 121
  • 122. STATO DI DEGRADO DELLE BARRIERE NEW JERSEY SULL’ A16 Ipotesi dello stato di degrado • Assenza piastre al piede in vari tratti • Barre rullate completamente arrugginite e disconnesse • Degrado del calcestruzzo • Tasselli corrosi per via dei sali anti- ghiaccio utilizzati nel corso degli anni 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 122
  • 123. New Jersey Tipo Irpinia 3 moduli: Tasselli corrosi al 20%, assenza piastre al piede, assenza barre rullate 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 123
  • 124. New Jersey Tipo Irpinia 3 moduli: Tasselli corrosi al 20%, assenza piastre al piede, assenza barre rullate DISCONTINUITA’ DELLA SUPERFICIE DEL NEW JERSEY: il veicolo non riesce a reindirizzarsi in carreggiata t = 0,6 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 124
  • 125. CONCLUSIONI • Importanza della concezione strutturale di questi sistemi di ritenuta e dei meccanismi elementari e loro accoppiamento. • Confronto di due diverse tipologie di connessioni, una sviluppata agli inizi degli Anni ’90 (TIPOLOGIA B), una successiva di uso corrente (TIPOLOGIA A). • Importanza del degrado per corrosione delle connessioni fra moduli sulle capacità dell’intero sistema di ritenuta. • Utilità e importanza di simulazioni numeriche che permettano di prevedere il comportamento complessivo del sistema di ritenuta, ovvero di risalire alle cause di malfunzionamento dello stesso in un evento incidentale nei procedimenti di ingegneria forense. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 125
  • 126. RINGRAZIAMENTI • Ing. Pietro Pavesi di ABESCA per le informazioni fornite, • Ing. Alessandra Lo Cane del MIT costante ispiratrice anche del presente lavoro. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 126
  • 127. Giunti 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 127
  • 128. Es.: secondary structure 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 128
  • 129. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 129
  • 130. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 130
  • 131. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 131
  • 132. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 132
  • 133. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 133
  • 134. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 134
  • 135. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 135
  • 136. Disarticolazione • In caso di crisi strutturale, I singoli pezzi (o parti della struttura) devono restare comunque collegati. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 136
  • 137. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 137
  • 138. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 138
  • 139. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 139
  • 140. I tappi in elastomero hanno solo funzione di chiusura contro l’entrata acqua 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 140
  • 141. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 141
  • 142. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 142
  • 143. Letteralmente: I due profili laterali a L assolvono il compito di collegamento della piastra ponte ad un dispositivo antisollevamento. Ovvero sembra ci sia una connessione diretta fra profili a L e piastra ponte, e non mediato dalla gomma vulcanizzata. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 143
  • 144. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 144
  • 145. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 145
  • 146. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 146
  • 147. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 147
  • 148. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 148
  • 149. In questo disegno (del 1989) dettagliato per certi versi, non sono indicati in nessun punto i profili a L vulcanizzati con la piastra ponte. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 149
  • 150. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 150
  • 151. In questo disegno (del 1989) dettagliato per certi versi, non sono indicati in nessun punto i profili a L vulcanizzati con la piastra ponte. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 151
  • 152. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 152
  • 153. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 153
  • 154. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 154
  • 155. 1) Il bullone, per quanto corroso, e’ al suo posto e mantiene la sua funzione statica di ritegno. 2) La vulcanizzazione, al contrario, non ha mostrato adeguate capacita’ di ritegno, scollandosi dalla piastra ponte metallica. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 155
  • 156. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 156
  • 157. Giunto RAN P presente sulla SS 711 (vecchissima produzione) Giunto RAN P come da produzione corrente Nella versione attuale del giunto RAN P sono stati introdotti 4+4 bulloni per realizzare una connessione metallica, e quindi certa, fra profili a L e piastra ponte 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 157
  • 158. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 158
  • 159. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 159
  • 160. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 160
  • 161. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 161
  • 162. Il pericolo di questo distacco fra gomma vulcanizzata e acciaio a seguito della sfogliatura, non è minimante indicato nella documentazione del giunto. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 162
  • 163. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 163
  • 164. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 164
  • 165. Bases for understanding structural crises 4 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 165
  • 166. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 166
  • 167. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 167
  • 168. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 168
  • 169. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 169
  • 170. The role of failure for the science of engineering 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 170 Ricordare 1
  • 171. Failures as conclusive proof 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 171 Necessità di capire
  • 172. Lessons 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 172 Necessità della memoria
  • 173. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 173 Concomitanze
  • 174. Not subject to any law of probability 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 174 No probabilità
  • 175. It is doubtful 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 175 Sicurezza formale
  • 176. One-off vs. mass production a b Mass production = 1000000 of item Bridge Inventory 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 176
  • 177. After is more easy 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 177 Il senno di poi 2
  • 178. Ex-ante / Ex-post • Ex ante è un'espressione latina che significa «da prima». L'espressione più vicina, anch'essa latina, è «a priori». Per esempio, le valutazioni ex ante riguardano le previsioni di un evento. Dal momento che alcuni parametri possono non essere noti, essi devono essere stimati. • Ex post (facto) è un'espressione latina che significa "dopo il fatto" cioè "a posteriori". Ad esempio: i calcoli ex post sono quelli effettuati a partire dai valori realizzati in un dato evento. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 178
  • 179. Ex-ante / Ex-post • Ex ante is a Latin expression meaning "from before". The closest expression, also Latin, is "a priori". For example, ex ante evaluations relate to forecasting an event. Since some parameters may not be known, they must be estimated. • Ex post (facto) is a Latin expression meaning "after the fact" ie "a posteriori". For example: ex post calculations are those made starting from the values realized in a given event. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 179
  • 180. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 180 Prevenzione 3
  • 181. Reactive and proactive attitude • Most safety activities are reactive and not proactive, and many organizations wait for losses to occur before taking steps to prevent a recurrence. • Near miss incidents often precede accidents but are largely ignored because nothing (no injury, damage or loss) happened. • Employees are not enlightened to report these close calls as there has been no disruption or loss in the form of injuries or property damage. Thus, many opportunities to prevent the accidents are lost. • Recognizing and reporting near miss incidents can make a major difference to the safety of workers within organizations. • History has shown repeatedly that most accidents were preceded by warnings or near accidents. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 181
  • 182. Near miss / Near failure • A near miss, "near hit", "close call", or "nearly a collision" is an unplanned event that has the potential to cause, but does not actually result in human injury, environmental or equipment damage, or an interruption to normal operation. • A near miss is an incident in which no property was damaged, and no personal injury was sustained, but where, given a slight shift in time or position, damage or injury easily could have occurred. Near misses also may be referred to as close calls, near accidents, accident precursors, injury-free events and, in the case of moving objects, near collisions. • A near miss is often an error, with harm prevented by other considerations and circumstances. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 182 Precursori
  • 183. Accident triangle • The accident triangle, also known as Heinrich's triangle or Bird's triangle, is a theory of industrial accident prevention. • It shows a relationship between serious accidents, minor accidents and near misses and proposes that if the number of minor accidents is reduced then there will be a corresponding fall in the number of serious accidents. • The triangle was first proposed by Herbert William Heinrich in 1931 and has since been updated and expanded upon by other writers, notably Frank E. Bird. It is often shown pictorially as a triangle or pyramid and has been described as a cornerstone of 20th century workplace health and safety philosophy. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 183
  • 184. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 184
  • 185. Pre-exercise 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 185 Pre-esercizio
  • 186. Emergence of secondary effects 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 186 4
  • 187. God in the details 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 187
  • 188. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 188
  • 189. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 189
  • 190. Allocation of failure to a cause 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 190 5
  • 191. Mind’s Eye 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 191
  • 192. Control and self-control 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 192
  • 193. Fragmentation of roles 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 193
  • 194. Ergonomic of codes 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 194
  • 195. 100% Time % of failure Unknown phenomena Known phenomena Research level Design code level past present future A B B B C Human errors Causes of System Failure 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 195
  • 196. Scuola Jovine di San Giuliano di Puglia 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 196
  • 198. Eccesso di Norme Tecniche • «Ma un numero di regole eccessivo comporta vari degli inconvenienti dianzi citati e in particolare: - l'impoverimento dell'autonomia e della creatività, in quanto l'opera del progettista è irretita dalle norme; - la difficoltà di discernere ciò che veramente conta; - la sensazione di avere, al riparo delle norme, responsabilità assai alleviate; - la difficoltà non infrequente di rendersi conto dei ragionamenti che giustificano certe regole, rischiando di considerare queste alla stregua di algoritmi, ossia di schemi operativi che, una volta appresi, il pensiero non è più chiamato a giustificare.» - Proliferazione delle normative e tecnicismo. Ultima lezione ufficiale del corso di Tecnica delle costruzioni tenuta dal prof.Piero Pozzati - nell'a.a. 1991-'92, presso la Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bologna (3 giugno 1992). 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 198
  • 199. Causes 5 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 199
  • 200. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 200
  • 201. Summary of failure cases 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 201
  • 202. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 202
  • 203. Note 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 203
  • 204. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 204
  • 205. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 205
  • 206. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 206
  • 207. Proneness to structural accidents 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 207
  • 208. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 208
  • 209. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 209
  • 210. COLLAPSES 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 210
  • 211. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 211 I – BEGINING 1. Structural system and environment context 2. Structural failures 3. Secondary elements failures 4. Basis for understanding structural crises 5. Causes III – LESSONS 16. Forensic 17. Holes II – COLLAPSES A – Before 6. Failure during construction 7. Failure of falsework 8. Failure in service without external action B – After 9. Failure due to flooding, ice floes, floating timber 10. Failure due to seismic activity 11. Failure due to traffic C - After Accidental 12. Failure due to impact of ship collision 13. Failure due to impact from traffic under the bridge 14. Failure due to impact from traffic above the bridge 15. Failure due to fire or explosions
  • 212. A - BEFORE 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 212
  • 213. Failure during construction 6 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 213
  • 214. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 214
  • 215. Causes during construction 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 215
  • 216. Imperfection (Symmetry Braking) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 216
  • 217. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 217
  • 218. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 218
  • 219. Change balanced / unbalanced 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 219
  • 220. Balancing construction technique 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 220
  • 221. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 221
  • 222. Change tension/compression 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 222
  • 223. Incremental launching method 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 223
  • 224. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 224
  • 225. Steel Bridges 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 225
  • 226. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 226 Es.
  • 227. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 227
  • 228. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 228 Es.
  • 229. Donau Bridge, Vienna, 1969. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 229
  • 230. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 230
  • 231. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 231
  • 232. Rhine Bridge, Koblenz. 1971 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 232
  • 233. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 233
  • 234. Rhine Bridge, Koblenz. 1971 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 234
  • 235. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 235
  • 236. Bridge, Zeulenroda reservoir, 1973. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 236
  • 237. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 237
  • 238. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 238 Es.
  • 239. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 239
  • 240. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 240
  • 241. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 241 Es.
  • 242. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 242 Es.
  • 243. Reinforced/Prestressed Concrete Bridges 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 243
  • 244. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 244 Es.
  • 245. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 245
  • 246. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 246
  • 247. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 247
  • 248. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 248 Es.
  • 249. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 249
  • 250. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 250
  • 251. Viadotto Cannavino vc 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 251
  • 254. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 254
  • 255. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 255
  • 260. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 260
  • 261. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 261
  • 262. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 262
  • 264. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 264
  • 265. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 265
  • 266. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 266
  • 267. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 267
  • 268. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 268
  • 269. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 269
  • 270. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 270
  • 271. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 271
  • 272. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 272
  • 273. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 273
  • 274. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 274
  • 276. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 276
  • 277. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 277
  • 279. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 279
  • 280. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 280
  • 281. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 281
  • 284. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 284
  • 285. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 285
  • 286. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 286
  • 287. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 287
  • 288. Failure of falsework 7 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 288
  • 289. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 289
  • 290. Cause • Appoggi alla base con non sufficiente rigidezza • Appoggi alla base con diseguale rigidezza • Mancanza di verticalita’ (imperfezioni e disallineamenti) • Sviluppo nel tempo di cedimenti • Mancanza di controventamenti • Situazioni quasi labili 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 290
  • 291. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 291
  • 292. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 292
  • 293. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 293
  • 294. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 294
  • 295. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 295
  • 296. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 296
  • 297. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 297
  • 298. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 298
  • 299. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 299
  • 300. Reduction of safety factors? 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 300
  • 301. Cavalcavia ca 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 301
  • 302. Crollo cavalcavia sulla A14 a Camerano 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 302
  • 303. Definizione di opera provvisionale • Per opera provvisionale, in edilizia, si intende una lavorazione o la realizzazione di una struttura o di un manufatto che abbia una durata temporanea, e che non farà parte dell'opera compiuta, perché verrà rimossa prima. • Le opere temporanee, o provvisionali, si dividono in: 1. opere per la sicurezza dei lavoratori; 2. opere per proteggere le persone estranee al cantiere che potrebbero accidentalmente venire coinvolte; 3. opere che servono a far lavorare gli operai dove altrimenti non potrebbero arrivare in sicurezza; 4. opere per garantire uno standard di comfort per gli addetti ai lavori. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 303
  • 304. Opere per la sicurezza dei lavoratori • Per proteggere i lavoratori in un cantiere vi sono diversi riferimenti normativi che vanno poi a confluire in opere da realizzare in cantiere. • In Italia le leggi più note sono la legge per la sicurezza sul posto di lavoro quale il d.lgs. 626/96 e il d.lgs. 494/96 (ora abrogati dal D. Lgs. 81/2008) che hanno istituito la figura del coordinatore per la progettazione ed ha imposto la redazione del progetto di sicurezza. • In generale le opere riferite alla sicurezza dei lavoratori si traducono in parapetti e indicazioni per i dislivelli che potrebbero causare la caduta, o impedire l'accesso ad aree in cui vi sono potenziali pericoli (stoccaggio di materiale esplosivo, ecc.); tavole in legno o tavolati metallici per superare avvallamenti o piccoli fossi che potrebbero determinare lesioni qualora vi si cadesse; parapetti provvisori per balconi, finestre e porte che danno sul vuoto o che non hanno ancora installati i parapetti definitivi; indicazioni e cartelli che indicano potenziali pericoli generici e specifici. • Opere provvisionali per i lavoratori sono anche i dispositivi di protezione individuale, quali i caschi di sicurezza (obbligatori per tutti e in qualsiasi momento, anche per i tecnici del cantiere), i guanti, le cuffie o gli occhiali protettivi (solo quando espressamente richiesto per lavorazioni particolarmente a rischio come saldature, taglio di elementi con seghe circolari e a banco, utilizzo del martello pneumatico, ecc.). 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 304
  • 305. Per le opere provvisorie è obbligatoria la verifica sismica? • La vita nominale di un'opera strutturale Vn (intesa come il numero di anni nel quale la struttura, purché soggetta alla manutenzione ordinaria, deve potere essere usata per lo scopo al quale è destinata) è quella riportata nella Tab. 2.4.I delle Norme Tecniche per le Costruzioni 2008 (D.M. 14/01/2008) e deve essere precisata nei documenti di progetto. • Per le opere provvisorie o strutture in fase costruttiva la stessa normativa specifica che tali verifiche sismiche possono omettersi quando le relative durate previste in progetto siano inferiori ai 2 anni. • Se la costruzione indicata rientra in questa categoria, la normativa consente di non effettuare la verifica sismica, ma devono comunque essere sempre effettuate tutte le verifiche per carichi orizzontali (forze fittizie di stabilizzazione, carichi da vento). Per qualsiasi tipologia strutturale si devono quindi in ogni caso prevedere adeguati sistemi di controvento e di stabilizzazione, anche in assenza di azioni sismiche. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 305
  • 306. 14 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 306
  • 307. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 307
  • 308. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 308
  • 309. Situational awareness (1) • Situational awareness or situation awareness (SA) is the perception of environmental elements and events with respect to time or space, the comprehension of their meaning, and the projection of their future status. • Situation awareness has been recognized as a critical, yet often elusive, foundation for successful decision-making across a broad range of situations, many of which involve the protection of human life and property, including aviation, air traffic control, ship navigation, health care, emergency response, military command and control operations, and offshore oil and nuclear power plant management. • Lacking or inadequate situation awareness has been identified as one of the primary factors in accidents attributed to human error. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 309
  • 310. Situational awareness (2) • The formal definition of SA is broken down into three segments: 1) perception of the elements in the environment, 2) comprehension of the situation, and 3) projection of future status. • Three facets of SA have been in focus in research: SA states, SA systems, and SA processes. 1) SA states refers to the actual awareness of the situation. 2) SA systems refers to the distribution of SA in teams and between objects in the environment, and to the exchange of SA between system parts. 3) SA processes refers to the updating of SA states, and what guides the moment-to-moment change of SA. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 310
  • 311. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 311
  • 312. Endslay Situational Awareness Model 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 312
  • 313. Failure in service without external action 8 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 313
  • 314. Roots of failure 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 314
  • 315. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 315
  • 316. Design Clima 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 316
  • 317. First Tacoma Narrows Bridge 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 317
  • 318. Second Tacoma Narrows Bridge 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 318
  • 319. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 319
  • 320. Limits 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 320
  • 321. Reaching the limits 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 321
  • 322. Emergence of secondary effects 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 322
  • 323. Saturation of a Design Concept 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 323
  • 324. Reaching limits 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 324
  • 325. Bridge Span Length 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 325
  • 326. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 326
  • 327. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 327
  • 328. Jump to another S-curve 328 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 328
  • 329. Bridge Span Schemes 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 329
  • 330. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 330
  • 331. Idea! 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 331
  • 332. Brittle Fracture Failures 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 332
  • 333. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 333
  • 334. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 334
  • 335. FRAGILITÀ E DUTTILITÀ • L’ACCIAIO NON SI ROMPE SEMPRE IN MODO DUTTILE. ESISTONO ALCUNI FATTORI CHE POSSONO DETERMINARE UNA FRATTURA DI TIPO FRAGILE, OVVERO UNA ROTTURA CARATTERIZZATA DA UNA DEFORMAZIONE PLASTICA RIDOTTA O ASSENTE, CON UNA CONSEGUENTE MINOR CAPACITÀ DI ASSORBIMENTO DI ENERGIA DEL MATERIALE. • QUESTI FATTORI SONO: - BASSA TEMPERATURA - ALTA VELOCITÀ DI CARICO (URTO) - TRIASSIALITÀ DEGLI SFORZI (ALTO SPESSORE O DIFETTI ACUTI) 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 335
  • 336. PROVA DI RESILIENZA • L’EFFETTO DI TEMPERATURA ED URTI È VALUTATO TRAMITE LA PROVA DI RESILIENZA CHE CONSISTE NEL COLPIRE UN PROVINO INTAGLIATO CON UN COLTELLO MONTATO SUL MAGLIO DEL COSIDDETTO «PENDOLO DI CHARPY». LA DIFFERENZA TRA L’ENERGIA POTENZIALE DEL MAGLIO IN POSIZIONE INIZIALE E L’ENERGIA POTENZIALE ALL’ARRESTO DEL MAGLIO PERMETTE DI OTTENERE L’ENERGIA ASSORBITA DAL MATERIALE. • LA PROVA È ESEGUITA SU PROVINI A DIFFERENTE TEMPERATURA, VALUTANDO L’ENERGIA ASSORBITA NELL’URTO. • È POSSIBILE DETERMINARE UNA TEMPERATURA DI TRANSIZIONE DUTTILE-FRAGILE CHE IDENTIFICA IL PASSAGGIO DEL MATERIALE DA UN COMPORTAMENTO DI TIPO FRAGILE (BASSO ASSORBIMENTO DI ENERGIA) AD UN COMPORTAMENTO DUTTILE. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 336
  • 337. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 337
  • 338. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 338
  • 339. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 339
  • 340. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 340
  • 341. Silver Bridge over the Ohio 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 341
  • 342. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 342
  • 343. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 343
  • 344. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 344
  • 345. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 345
  • 346. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 346
  • 348. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 348
  • 349. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 349
  • 352. Unavoidability of the collapse 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 352
  • 353. The only possibility: decommissioning 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 353
  • 354. Fracture-Critical Bridges 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 354 fc
  • 355. Fatigue design of bridges https://www.steelconstruction.info/Fatigue_design_of_bridges 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 355
  • 356. Failure as a Design Criterion https://www.fose1.plymouth.ac.uk/fatiguefracture/tutorials/FailureCases/index.html 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 356
  • 357. FHWA - National Bridge Inspection Standards https://www.fhwa.dot.gov/bridge/nbis.cfm 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 357
  • 359. B - AFTER 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 359
  • 360. Failure due to flooding, ice floes, floating timber and hurricane 9 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 360
  • 361. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 361 Azioni idrauliche
  • 362. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 362
  • 363. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 363
  • 364. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 364
  • 365. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 365
  • 366. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 366
  • 367. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 367
  • 368. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 368
  • 369. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 369
  • 370. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 370
  • 371. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 371 Aspetti generali delle azioni idrauliche
  • 372. Effetti idraulici prodotti dai ponti nei corsi d’acqua • Si considerano le problematiche relative all’interazione della corrente con le opere di sostegno dell’impalcato di un ponte collocate in alveo, ovvero le pile e le spalle. Infatti queste opere, collocate all’interno della sezione di deflusso, provocano il restringimento della sezione stessa e, conseguentemente, la variazione dell’assetto idrometrico della corrente in particolare durante il deflusso della portata di piena. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 372
  • 373. 1 - Rialzo idraulico • Il fenomeno idraulico più visibilmente rilevante è l’aumento del tirante idrico a monte dell’ostacolo (rialzo idraulico). • La dipendenza del rigurgito a monte della struttura dal grado di restringimento deve indurre a considerare possibili ulteriori riduzioni della sezione di deflusso dovuti: 1. all’ostruzione parziale delle luci presenti, fenomeno molto probabile nelle parti alte del bacino a causa del trasporto di materiale galleggiante di varia natura (detriti, tronchi, etc.); 2. al fatto che la direzione della corrente non sia normale a quella dell’impalcato (e quindi parallela alla dimensione maggiore delle pile) ma abbia un angolo di incidenza molto diverso da zero: ad esempio a causa di una esondazione verificatasi a monte che ha creato un nuovo percorso fuori dall’alveo per la corrente di piena. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 373
  • 374. 2 - Erosione • Il secondo ma non meno importante fenomeno idraulico da considerare è l’erosione localizzata che si verifica alla base delle opere di fondazione in alveo. • Gli effetti erosivi si producono a causa dell’aumento della velocità della corrente e dei conseguenti fenomeni di turbolenza che si instaurano in corrispondenza della sezione controllata dal ponte. • L’asportazione di materiale dalla base delle pile e delle spalle può creare problemi di stabilità alla struttura, conducendo allo scalzamento della fondazione. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 374
  • 375. Restrizione della sezione di deflusso • La restrizione della sezione di deflusso risulta particolarmente pericolosa nelle zone alte di un bacino e tanto più se la sezione considerata è soggetta ad interramento. In questo caso infatti la piena di progetto, oltre a dover superare una soglia creata dal deposito di materiale solido, trova un ulteriore riduzione della luce libera nella parziale ostruzione determinata dalla presenza di corpi galleggianti nella corrente (tronchi, carcasse, etc.), più frequenti nella parte alta del bacino a causa del regime di velocità elevate in grado di determinare il loro trasporto. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 375
  • 376. Restringimento della sezione di deflusso - contrazione 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 376 la contrazione (contraction), con cui si indica un restringimento che lascia libera una luce nella zona centrale del corso d’acqua, come avviene nel caso delle spalle dei ponti o di affioramenti rocciosi laterali che ostruiscono in parte la sezione.
  • 377. Restringimento della sezione di deflusso - ostruzione 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 377 l’ostruzione (obstruction), caratterizzata dalla presenza di ostacoli nella zona centrale della sezione di deflusso, che provocano la separazione della corrente.
  • 378. Dissipazioni energetiche • Entrambe le tipologie di restringimento provocano dissipazioni energetiche della corrente e alterano il suo assetto idrometrico in relazione alle caratteristiche idrauliche e geometriche del singolo caso considerato. • Tuttavia, sebbene in un restringimento indotto da un ponte la contrazione determinata dalle spalle e l’ostruzione provocata dalle pile interagiscano e sovrappongano i loro effetti sulla corrente, è opportuno separare, almeno in linea teorica, i risultati idraulici che determinano singolarmente sul corso d’acqua. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 378
  • 379. Restringimento della sezione di deflusso 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 379
  • 380. Zona 1 – tra la sezione 2 e la sezione 1 • La zona 1 è collocata tra la sezione 2, immediatamente a valle del ponte, e la sezione 1 (exit section). In essa si completa l’espansione della corrente dopo il passaggio attraverso il restringimento in alveo, con forti perdite energetiche a causa dei rilevanti fenomeni di turbolenza. • La distanza Le in cui tale espansione riesce ad espletarsi, collegata alla angolazione ER dei filetti idrici in questo tratto, dipende dalla velocità della corrente in prossimità del restringimento e dalle caratteristiche fisiche del tratto dell’alveo interessato. • Tale distanza occorrente alla corrente per tornare ad occupare l’intera sezione di deflusso è mediamente pari a circa 4 volte la larghezza delle pile o delle spalle sporgenti in alveo. Nel caso di più pile collocate in alveo, il restringimento efficace per ogni campata è determinato da metà di due pile, ovvero dalle dimensioni di una singola pila per campata, ipotizzando pari dimensioni per ogni struttura. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 380
  • 381. Zona 2 – tra la sezione 2 e la sezione 3 • La zona 2 è quella compresa tra le sezioni 2 e 3 ed è interessata dal passaggio della corrente attraverso la sezione ristretta determinata dalle opere di sostegno del ponte. • In tale zona si possono generare accentuati fenomeni di turbolenza con rilevanti dissipazioni energetiche determinati dal forte incremento di velocità della corrente e la formazione di onde trasversali se la corrente diventa veloce. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 381
  • 382. Zona 3 – tra la sezione 3 e la sezione 4 • La zona 3, tra la sezione e la sezione 3 a ridosso del ponte, individua l’area in cui la corrente subisce una contrazione per attraversare la sezione imposta dalla presenza delle spalle. • Tale area è caratterizzata da un aumento graduale della velocità della corrente, proporzionale al grado di restringimento imposto. • La distanza Lc tra la sezione 4, in cui inizia la contrazione dei filetti fluidi, e il ponte è stimabile nello stesso ordine di grandezza della misura caratteristica di ingombro dell’alveo, ovvero una pila, una spalla o la media del loro ingombro trasversale a seconda dei casi. • In tale zona di contrazione i fenomeni di dissipazione energetica sono molto ridotti rispetto alle zone 2 e 3 e dipendono dalla forma delle pile. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 382
  • 383. Rapporto di contrazione r / grado di restringimento α • Il parametro fisico maggiormente condizionante il regime idraulico che si instaura nel tratto interessato dal restringimento è il rapporto di contrazione r: considerando per semplicità una sezione trasversale di forma rettangolare, esso è definito come il rapporto tra la misura della sezione libera b1 in corrispondenza del restringimento e la larghezza trasversale b0 dell’alveo a monte e a valle dell’opera: r = b1 / b0 • Il grado di restringimento viene indicato anche con un parametro detto coefficiente di ingombro α: α = (b1-b0)/b0 • Il rapporto di contrazione indica la parte di luce libera rispetto a quella disponibile a monte, il coefficiente d’ingombro rappresenta la parte della sezione trasversale occupata dalle opere di sostegno all’impalcato rispetto alla luce libera. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 383
  • 384. Rialzo idraulico prodotto dalle pile di un ponte 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 384
  • 385. Stima del rialzo idraulico • L’analisi del rialzo idraulico prodotto dalle pile di un ponte costituisce un argomento di particolare interesse. L’importanza di questo problema è dovuto alla frequente presenza di pile nella sezione attiva dei corsi d’acqua, sia in prossimità di centri abitati, sia fuori dall’abitato. • Questa suddivisione corrisponde spesso ad una differente connotazione strutturale e, quindi, ad una differente comportamento idraulico. Spesso, infatti, i rischi di esondazione dei corsi d’acqua sono elevati proprio nei centri abitati, sia per la maggior concentrazione di ponti più antichi che determinano un minore rapporto di contrazione, sia per le arginature che possono limitare ulteriormente la sezione del corso d’acqua per lunghi tratti. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 385
  • 386. Test di Yarnell sul rialzo prodotto da pile diverse • L’altezza del rialzo idraulico varia direttamente con il tirante relativo alle condizioni indisturbate, • le formule empiriche forniscono approssimazioni valide per velocità ordinarie, mentre per velocità elevate non si adattano ai risultati sperimentali, • le forme delle pile idraulicamente più efficienti (che producono un rialzo meno accentuato) sono quelle a rostri arrotondati e semicircolari, che accompagnano meglio la corrente, • le forme delle pile idraulicamente meno efficienti, che producono la variazione più apprezzabile dell’assetto idrometrico nel corso d’acqua, sono quelle triangolari con angolo rivolto verso la corrente di 90° e quelle a pianta rettangolare o quadrata, • il rapporto lunghezza-larghezza idraulicamente ottimale per una pila varia con la velocità, essendo compreso tra 4 e 7, • la formazione di un angolo di attacco inferiore ai 10° determina effetti poco rilevanti sul rialzo a monte. Se l’angolo di attacco supera i 20° l’effetto non è più trascurabile, determinando aumenti compresi tra il 7 e il 10%. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 386
  • 387. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 387
  • 388. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 388
  • 389. Deflusso libero a battente attraverso luci di un ponte 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 389
  • 390. Deflusso rigurgitato attraverso luci di un ponte 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 390
  • 391. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 391 Meccanismi
  • 392. Fenomeni di erosione • L’erosione è il risultato dell’azione della corrente fluviale, che mobilita e trasporta i sedimenti d’alveo. • I materiali sciolti sono più facilmente erodibili in tempi brevi di quelli coesivi, sebbene le profondità di scavo raggiunte all’equilibrio siano scarsamente dipendenti dalla coesione medesima. L’entità dell’erosione, inoltre, dipende strettamente dal trasporto solido del corso d’acqua. • La stima della profondità massima potenzialmente raggiungibile dallo scavo è resa complessa dalla natura ciclica del fenomeno. Le escavazioni, infatti, generalmente raggiungono le profondità maggiori durante gli eventi alluvionali, in particolare al momento del transito del picco di portata, per poi essere parzialmente o totalmente riempite nella fase di esaurimento dell’idrogramma di piena. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 392
  • 393. Erosione alla base delle pile dei ponti Il fenomeno è complesso ma può essere pensato somma di: a) abbassamento dell’alveo in prossimità del ponte, per variazioni globali del profilo del corso d’acqua indipendenti dalla presenza del ponte medesimo (general scour o erosione generalizzata); b) erosione localizzata in corrispondenza della sezione ristretta del ponte, causata dall’aumento locale della velocità della corrente indotto dal restringimento dovuto alla presenza dell’attraversamento (contraction scour); c) erosione localizzata alla base delle pile e delle spalle del ponte, causata dalle deviazioni del flusso idrico indotte dalla presenza delle strutture in alveo, che causano aumenti locali della velocità della corrente (local scour). 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 393
  • 394. a) Fenomeni di erosione generalizzata 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 394
  • 395. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 395
  • 396. General scour • Il fenomeno di erosione generalizzata (general scour), ove presente, è un fenomeno di abbassamento del fondo alveo che si manifesta indipendentemente dalla presenza del manufatto di attraversamento. • Il calcolo dell’eventuale abbassamento d’alveo è indispensabile al fine di definire la quota che il fondo alveo assumerebbe in assenza del manufatto, che viene assunta quale quota di riferimento per calcolare l’entità dei fenomeni di erosione localizzata e per scavo di contrazione, riconducibili alla presenza in alveo del manufatto. • La tendenza del fondo alveo ad essere soggetto ad abbassamenti globali può essere desunta da osservazioni dirette, compiute in condizioni di magra. In particolare, è significativa la posizione altimetrica del fondo alveo nei confronti di opere non interferenti con l’attraversamento fluviale e poste a sufficiente distanza da quest’ultimo. 6/21/2023 Evidences of Failures of Bridges and Viaducts 396