Controllo ed estensione della vita utile di un ponte ferroviarioFranco Bontempi
Questo articolo illustra come si è potuto procedere ad una estensione controllata della vita di servizio, seppure con prescrizioni e limitazioni d’uso, di un ponte ferroviario che, nonostante le dimensioni limitate, assume un’importanza strategica all’interno della rete ferroviaria. Sono quindi illustrate le ispezioni e le prove in sito condotte, le analisi numeriche e le verifiche, e il successivo sistema di monitoraggio installato, per valutare e controllare l’evoluzione dello stato dell’opera d’arte assicurandone la sicurezza. Si ritiene che questo episodio nella sua semplicità rappresenti un esempio di buona pratica utile per le autorità infrastrutturali.
n° 151 Gennaio/Febbraio 2022 di “Strade & Autostrade”
https://www.stradeeautostrade.it/
Aspetti delle caratteristiche prestazionali di barriere stradali tipo New Jer...StroNGER2012
Nel prima parte dell’articolo, pubblicato sul numero 25 di INGENIO, si sono considerati aspetti elementari ma fondamentali dei sistemi di ritenuta composti da barriere prefabbricate tipo New Jersey. Se ne sono evidenziate le essenziali caratteristiche geometriche e meccaniche e
attraverso una modellazione numerica ad elementi finiti si sono sviluppate delle simulazioni dinamiche che hanno permesso di evidenziarne le caratteristiche prestazionali.
In questo secondo articolo saranno invece prese in considerazione due diverse tipologie di barriere, una tipologia più recente denominata TIPOLOGIA A confrontata con una sviluppata all’inizio degli Anni ‘90, denominata TIPOLOGIA B. Per quest’ultima, sarà considerata accanto alla configurazione nominale una configurazione degradata come presumibilmente si ha dopo circa vent’anni di assenza di manutenzione.
Analisi tridimensionale di pile da ponte a doppia lama.Franco Bontempi
Giornate AICAP 2002
La pila da ponte a doppia lama è formata da due parti con caratteristiche geometriche e meccaniche molto diverse tra
loro. La prima parte è costituita da un cassone chiuso, molto rigido; la seconda, superiore, è composta da due lame
flessibili collegate rigidamente in sommità. Analizzando la struttura nella sua tridimensionalità, si vuole porre in rilievo
alcuni comportamenti che un’analisi più semplice non è in grado di cogliere.
Validazione di sistemi di continuità per strutture prefabbricateFranco Bontempi
Il presente lavoro raccoglie parte degli studi sperimentali e numerici atti a validare il sistema di connessione sismo-resistente (“Connessione di Continuità RS”) brevettato da B.S. Italia. Tale sistema di connessione è stato progettato per il trasferimento diretto delle forze tra barre di armatura,
realizzando una perfetta emulazione di una struttura gettata in opera. La validazione ha coinvolto un’estesa campagna sperimentale sia per investigare il comportamento locale del sistema di connessione,
sia per riprodurre il comportamento globale dei manufatti collegati. Si è poi previsto che ogni analisi sperimentale abbia la sua interpretazione numerica, in modo da validare e anche di generalizzare il comportamento meccanico a casi non testati sperimentalmente. In questo lavoro, dopo una panoramica sul sistema costruttivo di B.S. Italia saranno evidenziate le analisi eseguite su di una colonna di
dimensioni 50 x 50 cm alta 5 m e su di un nodo di collegamento trave colonna.
Brief description on the anchoring and nailing of the rock during the excavation of railway tunnels with the traditional NATM Method (New Austrian Tunneling Method).
In Italian and English
Costruzioni Metalliche: in questo intervento presentato a IABMAS Italia nell'ottobre 2013, sono presentati gli aspetti critici relativi alla manutenzione di un ponte in acciaio ad Albenga.
Therefore, however, it is very interesting to continue the topic of "greases" with this new article in describing the complex phenomenon of the failure of an EPB-TBM in the tail.
Controllo ed estensione della vita utile di un ponte ferroviarioFranco Bontempi
Questo articolo illustra come si è potuto procedere ad una estensione controllata della vita di servizio, seppure con prescrizioni e limitazioni d’uso, di un ponte ferroviario che, nonostante le dimensioni limitate, assume un’importanza strategica all’interno della rete ferroviaria. Sono quindi illustrate le ispezioni e le prove in sito condotte, le analisi numeriche e le verifiche, e il successivo sistema di monitoraggio installato, per valutare e controllare l’evoluzione dello stato dell’opera d’arte assicurandone la sicurezza. Si ritiene che questo episodio nella sua semplicità rappresenti un esempio di buona pratica utile per le autorità infrastrutturali.
n° 151 Gennaio/Febbraio 2022 di “Strade & Autostrade”
https://www.stradeeautostrade.it/
Aspetti delle caratteristiche prestazionali di barriere stradali tipo New Jer...StroNGER2012
Nel prima parte dell’articolo, pubblicato sul numero 25 di INGENIO, si sono considerati aspetti elementari ma fondamentali dei sistemi di ritenuta composti da barriere prefabbricate tipo New Jersey. Se ne sono evidenziate le essenziali caratteristiche geometriche e meccaniche e
attraverso una modellazione numerica ad elementi finiti si sono sviluppate delle simulazioni dinamiche che hanno permesso di evidenziarne le caratteristiche prestazionali.
In questo secondo articolo saranno invece prese in considerazione due diverse tipologie di barriere, una tipologia più recente denominata TIPOLOGIA A confrontata con una sviluppata all’inizio degli Anni ‘90, denominata TIPOLOGIA B. Per quest’ultima, sarà considerata accanto alla configurazione nominale una configurazione degradata come presumibilmente si ha dopo circa vent’anni di assenza di manutenzione.
Analisi tridimensionale di pile da ponte a doppia lama.Franco Bontempi
Giornate AICAP 2002
La pila da ponte a doppia lama è formata da due parti con caratteristiche geometriche e meccaniche molto diverse tra
loro. La prima parte è costituita da un cassone chiuso, molto rigido; la seconda, superiore, è composta da due lame
flessibili collegate rigidamente in sommità. Analizzando la struttura nella sua tridimensionalità, si vuole porre in rilievo
alcuni comportamenti che un’analisi più semplice non è in grado di cogliere.
Validazione di sistemi di continuità per strutture prefabbricateFranco Bontempi
Il presente lavoro raccoglie parte degli studi sperimentali e numerici atti a validare il sistema di connessione sismo-resistente (“Connessione di Continuità RS”) brevettato da B.S. Italia. Tale sistema di connessione è stato progettato per il trasferimento diretto delle forze tra barre di armatura,
realizzando una perfetta emulazione di una struttura gettata in opera. La validazione ha coinvolto un’estesa campagna sperimentale sia per investigare il comportamento locale del sistema di connessione,
sia per riprodurre il comportamento globale dei manufatti collegati. Si è poi previsto che ogni analisi sperimentale abbia la sua interpretazione numerica, in modo da validare e anche di generalizzare il comportamento meccanico a casi non testati sperimentalmente. In questo lavoro, dopo una panoramica sul sistema costruttivo di B.S. Italia saranno evidenziate le analisi eseguite su di una colonna di
dimensioni 50 x 50 cm alta 5 m e su di un nodo di collegamento trave colonna.
Brief description on the anchoring and nailing of the rock during the excavation of railway tunnels with the traditional NATM Method (New Austrian Tunneling Method).
In Italian and English
Costruzioni Metalliche: in questo intervento presentato a IABMAS Italia nell'ottobre 2013, sono presentati gli aspetti critici relativi alla manutenzione di un ponte in acciaio ad Albenga.
Therefore, however, it is very interesting to continue the topic of "greases" with this new article in describing the complex phenomenon of the failure of an EPB-TBM in the tail.
Adeguamento Sismico, Master Livorno 07/03/14, Francesco PetriniFranco Bontempi
Polo Universitario Sistemi Logistici di Livorno
Master Universitario di 2° Livello: Soluzioni Innovative nell’Ingegneria Edile.
Soluzioni strutturali integrate: Adeguamento sismico.
Francesco Petrini
Pisa, 7 marzo 2014
Let's start this article with the problems of water infiltration through cracks that occur in prefabricated segments after the assembly phase in a new tunnel under construction.
As illustrated several times, in tunnels, especially in metropolitan areas, it very often happens that excavation works must be carried out below the aquifer level, sometimes at quite high pressures. This is a problem that requires a lot of attention on the part of the designer and the executors, since due to the presence of a pitch, the following can occur:
- problems during the excavation phase;
- problems related to alteration of the aquifer;
- problems with infiltration through the joints and / or cracks that occur in the prefabricated segments due to poor execution of the same or for other reasons.
Ia parte della lezione Ing. Paolo Emidio Sebastiani
al corso di Costruzioni Metalliche del Prof. Ing. Franco Bontempi
Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale
Universita' degli Studi di Roma La Sapienza
Corso di Aggiornamento Professionale:
MODELLAZIONE STRUTTURALE
E CALCOLO AUTOMATICO
DELLE STRUTTURE
Ordine degli Ingegneri della Provincia di Pordenone
21-22 settembre 2017
2 Esame del Modello Strutturale e del Tipo di Analisi nelle NTC 2008 di Aurel...Eugenio Agnello
Slide estratte da una presentazione del prof. Aurelio Ghersi, ordinario di ingegneria strutturale dell’Università di Catania, in occasione di un convegno “Edifici antisismici
in Calcestruzzo Armato, aspetti strutturali e geotecnici secondo le NTC 2008” che si è svolto nel Dicembre 2010 ad Acireale (CT).
Definizione dello schema geometrico,
Modellazione della struttura,
Evoluzione del modello di telaio,
L’impalcato planimetricamente indeformabile,
Irregolarità strutturali per l’impalcato,
Modellazione della struttura: modulo elastico e rigidezza,
Elementi non strutturali (tramezzi e tamponature),
Struttura, fondazione e terreno,
Modellazione, considerazioni, esempi reali in 3d,
Metodi di analisi previsti dalla norma,
Comportamento reale di una struttura durante un sisma,
Analisi dinamica non lineare,
Analisi statica non lineare,
Modi approssimati per valutare la risposta al sisma,
Risposta sismica,
Modi di oscillazione libera,
Analisi modale,
Equazione del moto,
Analisi modale con spettro di risposta,
Analisi statica o analisi modale?,
Meccanismi di collasso,
Fattore di struttura,
Classe di duttilità regolarità struttura,
Tipologia strutturale.
Aspetti delle caratteristiche prestazionali di barriere stradali tipo New Jer...StroNGER2012
In questo articolo sono considerati i sistemi di ritenuta stradale costituiti da elementi prefabbricati in calcestruzzo armato, indicati comunemente come New Jersey.
Al contrario di quanto possa essere semplicisticamente supposto, questi sistemi di ritenuta, in funzione delle loro connessioni in direzione longitudinale fra i diversi moduli e in verticale fra i singoli moduli e il piano di appoggio, possono sviluppare comportamenti prestazionali altamente differenziati, in particolare per quanto riguarda la capacità di dissipare l’energia dovuta all’urto di veicoli. Il loro progetto e verifica prestazionale, oltre a necessarie prove sperimentali, può utilmente sfruttare le capacità di simulazione numerica proprie della meccanica computazionale.
Nello specifico, attraverso questo ed un secondo articolo si vuole evidenziare:
a) l’importanza della concezione strutturale di questi sistemi di ritenuta sottolineandone i meccanismi elementari e il loro accoppiamento;
b) confrontare due diverse tipologie di connessioni, una sviluppata agli inizi degli Anni ’90 (TIPOLOGIA B), una successiva di uso corrente (TIPOLOGIA A);
c) valutare l’importanza del degrado per corrosione delle connessioni fra moduli sulle capacità prestazionali dell’intero sistema di ritenuta;
d) sottolineare l’utilità e l’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.
Proprio quest’ultima considerazione risulta, purtroppo, di attualità a seguito di recenti eventi che hanno funestato il traffico, primo fra tutti quello del luglio del 2013 sull’autostrada A16 Napoli-Canosa che ha visto un pullman precipitare dal viadotto di Acqualonga all’altezza di Monteforte Irpinio (AV), causando la morte di 40 persone.
IIa parte della lezione Ing. Paolo Emidio Sebastiani
al corso di Costruzioni Metalliche del Prof. Ing. Franco Bontempi
Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale
Universita' degli Studi di Roma La Sapienza
PUBLICATION IN ITALIAN AND ENGLISH
In the construction and design of a tunnel, the preliminary study of the rock mass along its route cannot be ignored because it is necessary, first of all, even in the first phase of the design, to consider the various aspects: functional, environmental, social, economic, etc. .
However, the fundamental part is given by the behavior of the geological formations, also in relation to water, which must be studied and analyzed both from a geological and geotechnical point of view. These are the most important factors to consider both in the design and construction phase of a tunnel. In particular:
- crossing of faults and milonitized areas with the presence of fluid-plastic soil;
- strong floods of water;
- gas inflows.
IL Ph.D. ing. Alessandro Pieretto ha approfondito il tema dell' “innovazione tecnologica di elementi prefabbricati con tecnologia NPS® ”. Lo studio dell’ing. Pieretto si è focalizzato sulle connessioni travi autoportanti miste NPS® Basic o CLS e pilastri in calcestruzzo centrifugato ad alte prestazioni PTC® NPS®. Il nodo trave-pilastro è infatti un elemento critico sia per aspetti di rispondenza alla norma che per aspetti legati alla gestione in cantiere.
Before moving on to the repair techniques and materials to be used for the reinforcement of the "cortical layer" of concrete, inside a railway tunnel, it is necessary to make a premise premising that, although many repair techniques are known, they are very different from each other when you are in the presence of a road tunnel, made of traditional or fiber-reinforced concrete, and a hydraulic or railway tunnel, made of prefabricated self-supporting ashlars or traditional reinforced concrete, where, overall, in particular, the concept of durability is enormously different.
Sustainability Concepts in the Design of High-Rise buildings: the case of Dia...Franco Bontempi
One of the evocative structural design solutions for sustainable tall buildings is embraced by the diagrid (diagonal grid) structural scheme. Diagrid, with a perimeter structural configuration characterized by a narrow grid of diagonal members involved both in gravity and in lateral load resistance, has emerged as a new design trend for tall-shaped complex structures, and is becoming increasingly popular due to aesthetics and structural performance. Since it requires less structural steel than a conventional steel frame, it provides for a more sustainable structure. This study focuses on the structural performance of a steel tall building, using FEM nonlinear analyses. Numerical comparisons between a traditional outrigger system and different diagrid configurations (with three different diagrid inclinations) are presented for a building of 40 stories, with a total height of 160m, and a footprint of 36m x 36m. The sustainability of the building (in terms of structural steel weight saving) is assessed, together with the structural behavior.
Design Knowledge Gain by Structural Health MonitoringFranco Bontempi
The design of complex structures should be based on advanced approaches able to take into account the behavior of the constructions during their entire life-cycle. Moreover, an effective design method should consider that the modern constructions are usually complex systems, characterized by strong interactions among the single components and with the design environment.
A modern approach, capable of adequately considering these issues, is the so-called performance-based design (PBD). In order to profitably apply this design philosophy, an effective framework for the evaluation of the overall quality of the structure is needed; for this purpose, the concept of dependability can be effectively applied.
In this context, structural health monitoring (SHM)
assumes the essential role to improve the knowledge on the structural system and to allow reliable evaluations of the structural safety in operational conditions. SHM should be planned at the design phase and should be performed during the entire life-cycle of the structure.
In order to deal with the large quantity of data coming from the continuous monitoring various processing techniques exist. In this work different approaches are discussed and in the last part two of them are applied on the same dataset.
It is interesting to notice that, in addition to this first level of knowledge, structural health monitoring allows obtaining a further more general contribution to the design knowledge of the whole sector of structural engineering.
Consequently, SHM leads to two levels of design knowledge gain: locally, on the specific structure, and globally, on the general class of similar structures.
The role of softening in the numerical analysis of RC framed structuresFranco Bontempi
Reinforced Concrete beams with tension and compression softening material constitutive laws are studied. Energy-based and non-local regularisation techniques are presented and applied to a R.C. element. The element characteristics (sectional tangent stiffness matrix, element tangent stiffness matrix restoring forces) are directly derived from their symbolic expressions through numerical integration. In this way the same spatial grid allows us to obtain a non-local strain estimate and also to sample the contributions to the element stiffness matrix. Three examples show the spurious behaviors due to the strain localization and the stabilization effects given by the regularisation techniques, both in the case of tension and compression softening. The possibility to overestimate the ultimate load level when the non-local strain measure is applied to a non softening material is shown.
Adeguamento Sismico, Master Livorno 07/03/14, Francesco PetriniFranco Bontempi
Polo Universitario Sistemi Logistici di Livorno
Master Universitario di 2° Livello: Soluzioni Innovative nell’Ingegneria Edile.
Soluzioni strutturali integrate: Adeguamento sismico.
Francesco Petrini
Pisa, 7 marzo 2014
Let's start this article with the problems of water infiltration through cracks that occur in prefabricated segments after the assembly phase in a new tunnel under construction.
As illustrated several times, in tunnels, especially in metropolitan areas, it very often happens that excavation works must be carried out below the aquifer level, sometimes at quite high pressures. This is a problem that requires a lot of attention on the part of the designer and the executors, since due to the presence of a pitch, the following can occur:
- problems during the excavation phase;
- problems related to alteration of the aquifer;
- problems with infiltration through the joints and / or cracks that occur in the prefabricated segments due to poor execution of the same or for other reasons.
Ia parte della lezione Ing. Paolo Emidio Sebastiani
al corso di Costruzioni Metalliche del Prof. Ing. Franco Bontempi
Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale
Universita' degli Studi di Roma La Sapienza
Corso di Aggiornamento Professionale:
MODELLAZIONE STRUTTURALE
E CALCOLO AUTOMATICO
DELLE STRUTTURE
Ordine degli Ingegneri della Provincia di Pordenone
21-22 settembre 2017
2 Esame del Modello Strutturale e del Tipo di Analisi nelle NTC 2008 di Aurel...Eugenio Agnello
Slide estratte da una presentazione del prof. Aurelio Ghersi, ordinario di ingegneria strutturale dell’Università di Catania, in occasione di un convegno “Edifici antisismici
in Calcestruzzo Armato, aspetti strutturali e geotecnici secondo le NTC 2008” che si è svolto nel Dicembre 2010 ad Acireale (CT).
Definizione dello schema geometrico,
Modellazione della struttura,
Evoluzione del modello di telaio,
L’impalcato planimetricamente indeformabile,
Irregolarità strutturali per l’impalcato,
Modellazione della struttura: modulo elastico e rigidezza,
Elementi non strutturali (tramezzi e tamponature),
Struttura, fondazione e terreno,
Modellazione, considerazioni, esempi reali in 3d,
Metodi di analisi previsti dalla norma,
Comportamento reale di una struttura durante un sisma,
Analisi dinamica non lineare,
Analisi statica non lineare,
Modi approssimati per valutare la risposta al sisma,
Risposta sismica,
Modi di oscillazione libera,
Analisi modale,
Equazione del moto,
Analisi modale con spettro di risposta,
Analisi statica o analisi modale?,
Meccanismi di collasso,
Fattore di struttura,
Classe di duttilità regolarità struttura,
Tipologia strutturale.
Aspetti delle caratteristiche prestazionali di barriere stradali tipo New Jer...StroNGER2012
In questo articolo sono considerati i sistemi di ritenuta stradale costituiti da elementi prefabbricati in calcestruzzo armato, indicati comunemente come New Jersey.
Al contrario di quanto possa essere semplicisticamente supposto, questi sistemi di ritenuta, in funzione delle loro connessioni in direzione longitudinale fra i diversi moduli e in verticale fra i singoli moduli e il piano di appoggio, possono sviluppare comportamenti prestazionali altamente differenziati, in particolare per quanto riguarda la capacità di dissipare l’energia dovuta all’urto di veicoli. Il loro progetto e verifica prestazionale, oltre a necessarie prove sperimentali, può utilmente sfruttare le capacità di simulazione numerica proprie della meccanica computazionale.
Nello specifico, attraverso questo ed un secondo articolo si vuole evidenziare:
a) l’importanza della concezione strutturale di questi sistemi di ritenuta sottolineandone i meccanismi elementari e il loro accoppiamento;
b) confrontare due diverse tipologie di connessioni, una sviluppata agli inizi degli Anni ’90 (TIPOLOGIA B), una successiva di uso corrente (TIPOLOGIA A);
c) valutare l’importanza del degrado per corrosione delle connessioni fra moduli sulle capacità prestazionali dell’intero sistema di ritenuta;
d) sottolineare l’utilità e l’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.
Proprio quest’ultima considerazione risulta, purtroppo, di attualità a seguito di recenti eventi che hanno funestato il traffico, primo fra tutti quello del luglio del 2013 sull’autostrada A16 Napoli-Canosa che ha visto un pullman precipitare dal viadotto di Acqualonga all’altezza di Monteforte Irpinio (AV), causando la morte di 40 persone.
IIa parte della lezione Ing. Paolo Emidio Sebastiani
al corso di Costruzioni Metalliche del Prof. Ing. Franco Bontempi
Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale
Universita' degli Studi di Roma La Sapienza
PUBLICATION IN ITALIAN AND ENGLISH
In the construction and design of a tunnel, the preliminary study of the rock mass along its route cannot be ignored because it is necessary, first of all, even in the first phase of the design, to consider the various aspects: functional, environmental, social, economic, etc. .
However, the fundamental part is given by the behavior of the geological formations, also in relation to water, which must be studied and analyzed both from a geological and geotechnical point of view. These are the most important factors to consider both in the design and construction phase of a tunnel. In particular:
- crossing of faults and milonitized areas with the presence of fluid-plastic soil;
- strong floods of water;
- gas inflows.
IL Ph.D. ing. Alessandro Pieretto ha approfondito il tema dell' “innovazione tecnologica di elementi prefabbricati con tecnologia NPS® ”. Lo studio dell’ing. Pieretto si è focalizzato sulle connessioni travi autoportanti miste NPS® Basic o CLS e pilastri in calcestruzzo centrifugato ad alte prestazioni PTC® NPS®. Il nodo trave-pilastro è infatti un elemento critico sia per aspetti di rispondenza alla norma che per aspetti legati alla gestione in cantiere.
Before moving on to the repair techniques and materials to be used for the reinforcement of the "cortical layer" of concrete, inside a railway tunnel, it is necessary to make a premise premising that, although many repair techniques are known, they are very different from each other when you are in the presence of a road tunnel, made of traditional or fiber-reinforced concrete, and a hydraulic or railway tunnel, made of prefabricated self-supporting ashlars or traditional reinforced concrete, where, overall, in particular, the concept of durability is enormously different.
Sustainability Concepts in the Design of High-Rise buildings: the case of Dia...Franco Bontempi
One of the evocative structural design solutions for sustainable tall buildings is embraced by the diagrid (diagonal grid) structural scheme. Diagrid, with a perimeter structural configuration characterized by a narrow grid of diagonal members involved both in gravity and in lateral load resistance, has emerged as a new design trend for tall-shaped complex structures, and is becoming increasingly popular due to aesthetics and structural performance. Since it requires less structural steel than a conventional steel frame, it provides for a more sustainable structure. This study focuses on the structural performance of a steel tall building, using FEM nonlinear analyses. Numerical comparisons between a traditional outrigger system and different diagrid configurations (with three different diagrid inclinations) are presented for a building of 40 stories, with a total height of 160m, and a footprint of 36m x 36m. The sustainability of the building (in terms of structural steel weight saving) is assessed, together with the structural behavior.
Design Knowledge Gain by Structural Health MonitoringFranco Bontempi
The design of complex structures should be based on advanced approaches able to take into account the behavior of the constructions during their entire life-cycle. Moreover, an effective design method should consider that the modern constructions are usually complex systems, characterized by strong interactions among the single components and with the design environment.
A modern approach, capable of adequately considering these issues, is the so-called performance-based design (PBD). In order to profitably apply this design philosophy, an effective framework for the evaluation of the overall quality of the structure is needed; for this purpose, the concept of dependability can be effectively applied.
In this context, structural health monitoring (SHM)
assumes the essential role to improve the knowledge on the structural system and to allow reliable evaluations of the structural safety in operational conditions. SHM should be planned at the design phase and should be performed during the entire life-cycle of the structure.
In order to deal with the large quantity of data coming from the continuous monitoring various processing techniques exist. In this work different approaches are discussed and in the last part two of them are applied on the same dataset.
It is interesting to notice that, in addition to this first level of knowledge, structural health monitoring allows obtaining a further more general contribution to the design knowledge of the whole sector of structural engineering.
Consequently, SHM leads to two levels of design knowledge gain: locally, on the specific structure, and globally, on the general class of similar structures.
The role of softening in the numerical analysis of RC framed structuresFranco Bontempi
Reinforced Concrete beams with tension and compression softening material constitutive laws are studied. Energy-based and non-local regularisation techniques are presented and applied to a R.C. element. The element characteristics (sectional tangent stiffness matrix, element tangent stiffness matrix restoring forces) are directly derived from their symbolic expressions through numerical integration. In this way the same spatial grid allows us to obtain a non-local strain estimate and also to sample the contributions to the element stiffness matrix. Three examples show the spurious behaviors due to the strain localization and the stabilization effects given by the regularisation techniques, both in the case of tension and compression softening. The possibility to overestimate the ultimate load level when the non-local strain measure is applied to a non softening material is shown.
Vulnerability assessment of precast concrete cladding wall panels for police ...Franco Bontempi
The 15th International Symposium on Interaction of the Effects of Munitions with Structures (ISIEMS), September 2013, 17 - 20 at the Conference Hotel in Potsdam, Germany.
The symposium builds on previous meetings held in the United States of America (organized by DTRA) and Germany (organized by Armed Forces Office). ISIEMS will address all aspects of the response of civil engineering structures and materials to explosive loading. Scientists, engineers, and others interested in the symposium’s technical areas are invited to participate and contribute. All sessions will be unclassified, but some may be restricted to citizens of NATO member nations only. Paper presented at:
• Il corso considera i problemi di sicurezza, di analisi e di progettazione strutturale delle costruzioni soggette ad azioni accidentali e scenari estremi, con particolare riguardo all’azione incendio. Specifica attenzione è data alle opere in acciaio e in conglomerato armato.
Sono considerati inoltre problemi speciali come: analisi di rischio, modellazione del movimento delle persone in situazioni d’incendio, gallerie soggette a incendio, processi di demolizione controllata di costruzioni, analisi degli incidenti, investigazioni sulle cause e sullo sviluppo degli eventi accidentali, back-analysis, ingegneria forense.
Structural Integrity Evaluation of Offshore Wind TurbinesFranco Bontempi
Wind turbines are complex structures that should deal with adverse weather
conditions, are exposed to impacts or ship collisions and, due to the strategic roles in
the energetic supplying, can be the goal of military or malevolent attacks.
Even if a structure cannot be design to resist any unforeseeable critical event
or arbitrarily high accidental action, this kind of systems should be able to maintain
integrity and a certain level of functionality also under accidental circumstances,
which are not contemplated or cannot be considered in the usual design verification.
According to a performance-based design view, the entity of actions to be resisted
and the services levels to be maintained are the design objectives, which should be
defined by the stakeholders and by the designer in respect of the regulation in force.
For what said above, the structural integrity of wind turbines is a central issue
in the framework of a safe design: it depends on different factors, like exposure,
vulnerability and robustness. Particularly, the requirement of structural vulnerability
and robustness are discussed in this paper and a numerical application is presented,
in order to evaluate the effects of a ship collision on the structural system of an
offshore wind turbine.
The investigation resorts nonlinear dynamic analyses performed on the finite
element model of the turbine and considers three different scenarios for the ship
collision. The review of the investigation results allows for an evaluation of the
turbine structural integrity after the impact and permits to identify some
characteristics of the system, which are intrinsic to the chosen organization of the
elements within the structure.
Il CISTeC ha avuto tra i suoi membri fondatori il Prof. Marcello Ciampoli. Esponente di punta in diversi settori dell’Ingegneria e dell’Architettura, ma soprattutto docente impagabile che ha rappresentato con la sua attività un punto di riferimento per tanti giovani professionisti ingegneri e architetti e non solo. Il CISTeC insieme ad Advanced Materials srl vuole ricordare l'importanza di questa persona attraverso un premio per la miglior tesi di laurea magistrale con tematica dedicata alla conservazione del patrimonio storico-architettonico, con particolare riguardo agli aspetti strutturali. Il premio di Euro 1500,00 sarà corrisposto alla tesi che più si avvicinerà, per argomenti trattati, carattere multidisciplinare dello studio svolto, aspetti innovativi e sensibilità della proposta progettuale presentata, allo spirito investigativo e professionale espresso dal Prof. Ciampoli.
Structural Response of Steel High Rise Buildings to Fire: System Characterist...Franco Bontempi
Due to the significant vertical elevation and complexity of the structural system, high rise buildings may suffer from the effects of fire more than other structures. For this reason, in addition to evacuation strategies and active fire protection, a careful consideration of structural response to fire is also very important. In this context, it is of interest to
investigate the characteristics of the structural system that could possibly reduce local damages or mitigate the progression of failures in case of fire. In this paper, a steel high rise building is taken as case study and the response of the building is investigated up to the crisis of the structure with respect to a standard fire in a lower and in a higher storey: the comparison of the fire induced failures at the different height allows highlighting the role played in the resulting collapse mechanisms by the beam-column stiffness ratio and by the loading condition.
Corso di Dottorato: Ottimizzazione Strutturale - Franco BontempiFranco Bontempi
INTRODUZIONE ALL’OTTIMIZZAZIONE STRUTTURALE
Franco Bontempi
13, 21 e 28 maggio 2014, ore 15-19 - Aula Riunioni Settore Strutture del Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica, Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale,
Universita' di Roma La Sapienza.
Il corso vuole introdurre in maniera semplice i concetti, i metodi, gli strumenti necessari all’ottimizzazione di una struttura in termini di capacità prestazionali e sicurezza.
L’attenzione è focalizzata sulle idee e sulle applicazioni, nella convinzione che gran parte dei dettagli algoritmici, seppure fondamentali nelle applicazioni più sofisticate, possano essere rimandati a successivi approfondimenti: questo anche alla luce degli strumenti computazionali
moderni che permettono di concentrarsi sulla progettazione concettuale dei sistemi strutturali nelle forme più attuali.
Gli Allievi potranno quindi essere capaci di impostare e comprendere i processi ideativi alla base delle moderne forme strutturali che si presentano per le coperture, i ponti e gli edifici alti.
OPTIMIZATION OF THE TALL BUILDINGS STRUCTURAL SYSTEM AGAINST PROGRESSIVE COLLAPSE.
Vertical bracing systems and outriggers play a decisive role on the progressive collapse susceptibility.
In relation to a steel tall building. Evaluation of structural performances of steel tall building is performed thought full non-linear analyses on finite element models.
Performances of initial and optimized configuration are compared.
Building occupants’ comfort assessment in the PBWE frameworkFranco Bontempi
This research deals with the problem of the comfort assessment of high-rise building occupants under wind
action. Also if the problem has been studied by the researchers and by the civil engineering industry during last thirty years, appropriate methods to handling the design of high-rise buildings in order to avoid wind-induced occupant discomfort has not been defined yet, mainly due to the high uncertainties involved in the determination of both the demand and the sensitivity of the building occupants to wind-induced vibrations. The main issues related with this problem are first summarized, then the growing, pioneering performance-based wind engineering (PBWE) approach is proposed as tool to handle the problem. The required analyses are presented and discussed on both the conceptual and operational point of view. A case-study is then presented in order to demonstrate the effectiveness of the proposed approach. In the PBWE view, the contribution of the work is focused on the procedural step identified as “damage analysis”, something that, in authors’ knowledge, has not been yet developed in the literature.
In recent years more and more demanding structures are designed, built and operated
to satisfy the increasing needs of the Society. This kind of structures can be denoted
as complex ones. Among large constructions arrangements, Offshore Wind Turbines
(OWT) are definitely complex structural systems, being this complexity related to
different aspects such as hard nonlinearities, wide uncertainties and strong
interactions, either among the single parts or between the whole structure and the
design environment.
On the whole, the quality of a complex system is denoted by the idea of
dependability, while for a structure the performances are connected to the property of
structural integrity, considered as the completeness and consistency of the structural
configuration. Even if these concepts have been originally developed, respectively, in
computer science and for aerospace applications they can be applied to other high
performance systems as OWT.
The present paper will show some specific aspects of the modern approach
for the design and the analysis of complex structural systems. In the first part of the
paper, the general aspects are recalled like the System Engineering approach and the
Performance-based Design. Attention is devoted to some important aspects, such as
the structure breakdown and the safety and performance allocations. In the second
part of the paper, a basic application of the concepts introduced is presented.
Multi-level structural modeling of an offshore wind turbineFranco Bontempi
Offshore wind turbines are complex structural and mechanical systems located in a highly
demanding environment. This paper proposes a multi-level system approach for studying the structural
behavior of the support structure of an offshore wind turbine. In accordance with this approach, a proper
numerical modeling requires the adoption of a suitable technique in order to organize the qualitative and
quantitative assessment in various sub-problems, which can be solved by means of sub-models at different
levels of detail, both for the structural behavior and for the simulation of loads. Consequently, in a first
place, the effects on the structural response induced by the uncertainty of the parameters used to describe
the environmental actions and the finite element model of the structure are inquired. After that, a mesolevel
FEM model of the blade is adopted in order to obtain the detailed load stress on the blade/hub
connection.
Softening and Bond Slip Nonlinear Analysis - SEWC 1998Franco Bontempi
The document discusses the benefits of exercise for mental health. Regular physical activity can help reduce anxiety and depression and improve mood and cognitive function. Exercise causes chemical changes in the brain that may help protect against mental illness and improve symptoms.
INGEGNERIA FORENSE STRUTTURALE: BASI DEL PROGETTO E RICOSTRUZIONE DEI COLLASSIFranco Bontempi
Relazione generale per IF CRASC'15
Sapienza Universita' di Roma,
Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale,
Via Eudossiana 18,
14-16 maggio 2015
Il presente contributo è basato sull’idea che la ricostruzione di una crisi strutturale (semplice rottura o collasso vero e proprio) sia basata su una chiara, corretta, e profonda conoscenza e comprensione delle basi di progetto che portano alla concezione di una costruzione e del processo di analisi che ne verifica la sicurezza e le prestazioni.
Partendo da questa idea, l’articolo cerca di presentare in modo sintetico, ma ordinato, nell’introduzione l’orizzonte temporale e la traiettoria di vita che una costruzione può esperire, evidenziando nel successivo paragrafo il carattere sistemico di una struttura, ovvero enfatizzando
la organizzazione gerarchica degli elementi strutturali che la formano: da questa ultima descrizione, si possono coerentemente valutare i livelli di crisi che si possono manifestare, giudicarne la gravità e indagarne i motivi.
Successivamente, una riflessione necessaria riguarda la natura delle azioni che possono cimentare una costruzione, con le loro origini e caratteristiche in termini di intensità, probabilità di accadimento e gravità di conseguenze. Questo è un aspetto delicato, che dà il giusto rilievo agli accadimenti e agli approcci di analisi e di indagine necessari: questo punto è analogo all’idea che in una costruzione non tutti gli elementi hanno le stesse caratteristiche e la stessa importanza. Queste considerazioni generali non appaiono adeguatamente rimarcate dal quadro normativo corrente, spesso più attivo nelle descrizioni di dettaglio. Nel quarto paragrafo, si esamina la complessità di un problema strutturale (adattando uno schema noto in letteratura dai lavori di Perrow) e i differenti tipi di situazioni di progetto: evolutivo o innovativo. Questa distinzione è importante al fine di rendersi conto delle conoscenze
(competenze) che si devono avere nell’affrontare il progetto: competenze che se mancanti o deficitarie possono essere origine di crisi strutturali.
Esaminati seppur brevemente questi punti (orizzonte temporale e prestazionale di una struttura, sua organizzazione sistemica, natura delle azioni che possono cimentarla, possibili ragioni della complessità del problema strutturale associato), nel quinto paragrafo, si riporta il
modello generale della genesi e dello sviluppo di un fallimento strutturale secondo Reason.
L’ultimo paragrafo fornisce, infine, indicazioni sulla ricostruzione dell’evento e la risalita alle responsabilità dal punto di vista ingegneristico.
Raccolta delle sentenze disponibili in rete sul crollo edificio scolastico S....Franco Bontempi
Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia - Comunicato del 31-10-2002:
"Alle 11:32 italiane di oggi 31 ottobre si è verificata una forte scossa di terremoto che ha colpito una vasta zona al confine tra il Molise e la Puglia. Le località più vicine all'epicentro, per alcune delle quali si hanno già notizie di danni ad edifici, sono Santa Croce di Magliano, S. Giuliano di Puglia, Larino (tutti in provincia di Campobasso). La magnitudo dell'evento è stata stimata pari a 5.4 Richter, un valore che comporta effetti fino all'VIII grado della scala Mercalli. La scossa è stata preceduta da alcune scosse nella notte (01:25, 03:27), la più forte delle quali ha avuto magnitudo 3.5. La scossa è stata seguita da numerose repliche, la più forte delle quali è avvenuta alle 14:03 e ha avuto magnitudo 3.7".
In questo contributo si sono riportati ordinatamente i concetti generali che, in base
all’esperienza degli autori, contribuiscono a comprendere le cause di un collasso strutturale
o di un disastro, spiegandone l’evoluzione temporale.
Preliminare a ogni indagine è la comprensione delle caratteristiche di complessità che possono
presentarsi affrontando il problema in esame; l’analisi di sensibilità a specifici fattori e
la presenza o assenza di robustezza strutturale sono punti che rendono la risoluzione del
problema più o meno facile. Altrettanto fondamentale è la consapevolezza che un incidente
ha spesso ragioni differenti e concomitanti, come illustrato dal modello di Reason.
Gli strumenti che favoriscono la soluzione delle indagini sono la scomposizione gerarchica/
funzionale e la costruzione della catena temporale delle vicende con individuazione di
uno snodo causale: fatto questo, in cascata si possono ricostruire i passi che completano la
storia. Associato allo sviluppo temporale delle vicende è il profilo delle responsabilità che
riesce a connettere attori e azioni anche distanti dal momento contingente del crollo.
Fermo restando la tragicità che può aversi alla presenza di collassi strutturali, questi rappresentano
eventi che mostrano il comportamento intimo delle strutture e la loro concezione:
sono quindi situazioni che possono far riflettere sul modo di operare dei tecnici e che possono
introdurre o affermare nuovi concetti come la cosiddetta fidatezza (dependability),
mutuata dall’ambito dell’Informatica. È un concetto volto a definire la qualità globale di un
sistema, attraverso la descrizione dei vari aspetti ritenuti fondamentali e dei fattori che li
influenzano (Arangio et al., 2010).
Advanced Topics in Offshore Wind Turbines DesignFranco Bontempi
Offshore Wind Turbine (OWT) is a relatively complex structural and mechanical
system located in a highly demanding environment. In this study the fundamental
aspects and the major issues related to the design of such structures are inquired. The
System Approach is proposed to carry out the design of the structural parts: in
accordance with this philosophy, decomposition of the system (environment,
structure, actions/loads) and of the structural performance is carried out in order to
organize the qualitative and quantitative assessments in various sub-problems. These
aspects can be faced by sub-models of different involvedness both for the structural
behavior and for the load models. Numerical models are developed accordingly to
assess safety, performance and robustness under aerodynamic and hydrodynamic
actions.
VALUTAZIONE DI VULNERABILITA’ SISMICA DI TORRINI PIEZOMETRICI CON ANALISI PUS...ArchLiving
IL RISCHIO SISMICO PER I GESTORI DELLE RETI
Ing. Alessandro Nicastro – ArchLivIng
Riccardo Meneghin – Tesista UniFE
Remtech Expo, Ferrara 19 settembre 2018
UNA VICENDA ESEMPLARE: PARTENDO DALLA DEBOLEZZA DI UN DETTAGLIO, L’ALLINEAMENTO
DI DIFFERENTI MANCANZE PORTA AL COLLASSO DI UN PONTE.
Strade & Autostrade
(EDI-CEM Srl – Rivista “Strade & Autostrade”) http://online.stradeeautostrade.it/
ANALISI DEL DEGRADO IN STRUTTURE IN CALCESTRUZZO ARMATO, PARTE 1: MODELLI PER...Franco Bontempi
Contributo di Luca Sgambi a IF CRASC'15
Facolta' di Ingneria Civile e Industriale
Universtita' degli Studi di Roma La Sapienza
14-16 maggio 2015
L’intervento tratta la modellazione dei processi di degrado alla luce dei fenomeni fisici coinvolti e di quanto espresso dalle normative vigenti. Verranno quindi richiamati i mec-canismi e le leggi che regolano i processi di diffusione delle sostanze nocive all’interno del conglomerato (leggi di Fick) e verranno esposte le leggi utilizzate dalle normative per la valutazione della vita di servizio delle strutture. Tali leggi saranno applicate ad un ponte stradale di prima categoria avente un impalcato in travi precompresse, allo scopo di esem-plificare quanto esposto. In questa prima parte si esaminano i modelli per la carbonatazione.
I CONCETTI ELEMENTARI ALLA BASE DELLA ROBUSTEZZA STRUTTURALE DI PONTI E VIADO...Franco Bontempi
EDI-CEM Srl – Rivista “Strade & Autostrade”
www.stradeeautostrade.it
seconda parte
LA ROBUSTEZZA È LA QUALITÀ STRUTTURALE FONDAMENTALE CHE PERMETTE A UN PONTE O A UN VIADOTTO DI SOPRAVVIVERE AGLI EVENTI NEGATIVI, ANCHE ESTREMI, CHE SI POSSONO PRESENTARE LUNGO LA VITA DI QUESTE OPERE D’ARTE E RAPPRESENTA LA POSSIBILITÀ DI ELUDERE CROLLI DISASTROSI
This document outlines a university lecture on structural robustness of bridges and viaducts. It begins by discussing past structural failures through forensic analysis to understand causes. It then covers principles of robust design including load paths, redundancy, and survivability. Several case studies of bridge collapses are presented and factors investigated like material stresses over time, design modifications, and human errors. The goal is to distill lessons on robust concepts, failures, and managing unexpected events.
ANALISI DEL RISCHIO PER LA SICUREZZA NELLE GALLERIE STRADALI.Franco Bontempi
SOMMARIO
Il tema della sicurezza, quando si parla di gallerie stradali, assume ancora più importanza, dato che un banale incidente o un guasto di un veicolo possono degenerare in uno scenario che causa un elevato numero di vittime. Ad esempio, il 24 marzo 1999, 39 persone sono rimaste uccise quando un mezzo pesante che trasportava farina e margarina prese fuoco all’interno del Tunnel del Monte Bianco. Nella prima parte dell’articolo vengono spiegate le fasi logiche che un modello messo a disposizione dalla PIARC/OECD, il Quantitative Risk Assessment Model (QRAM) [1-2], segue nel processo di Assegnazione del Rischio, e come esso ricava i valori dei relativi indicatori. Nella seconda parte dell’articolo, invece, viene mostrata un’applicazione di tale modello su una galleria esistente che si trova nel sud Italia, accompagnata da un’analisi di sensitività sui parametri che influenzano maggiormente il livello di rischio.
RISK ANALYSIS FOR SEVERE TRAFFIC ACCIDENTS IN ROAD TUNNELSFranco Bontempi
IF CRASC’15
III THIRD CONGRESS ON FORENSIC ENGINEERING
VI CONGRESS ON COLLAPSES, RELIABILITY AND RETROFIT OF STRUCTURES
SAPIENZA UNIVERSITY OF ROME, 14-16 MAY 2015
This document discusses large structures and their design. It begins with definitions of large structures, noting that their self-weight becomes a dominant load, load distribution is non-uniform, and complexity increases due to systemic effects. Design principles for large structures are then outlined, including simplicity, optimization at micro, meso and macro levels, and employing precaution given uncertainties. Examples of challenges in large structures like scale effects, emergence of unforeseen phenomena, and complexity are provided. Approaches to analyzing large structures both deterministically and probabilistically are also presented.
This document discusses structural robustness in the context of fire safety structural design. It defines structural robustness as the ability of a structure to exhibit a gradual decrease in structural performance due to negative events without disproportionate damage. The document outlines different collapse types including domino, pancake, zipper, and mixed collapses. It presents design strategies for robustness, including continuity/redundancy and segmentation/compartmentalization. Methods to prevent disproportionate collapse are also discussed, such as alternative load paths, isolation through segmentation, and prescriptive design rules.
Appunti sulle modellazioni discrete per ponti e viadotti.
Corso di GESTIONE DI PONTI E GRANDI STRUTTURE, prof. ing. Franco Bontempi, Sapienza Universita' di Roma
PGS - lezione 03 - IMPALCATO DA PONTE E PIASTRE.pdfFranco Bontempi
Appunti su piastre per impalcati di ponti e viadotti.
Corso di GESTIONE DI PONTI E GRANDO STRUTTRE, prof. ing. Franco Bontempi, Sapienza Universita' di Roma
3. #
Nel prima parte dell’articolo, pubblicato sul numero 25 di INGENIO, si sono considerati aspetti
elementari ma fondamentali dei sistemi di ritenuta composti da barriere prefabbricate tipo New
Jersey. Se ne sono evidenziate le essenziali caratteristiche geometriche e meccaniche e
attraverso una modellazione numerica ad elementi finiti si sono sviluppate delle simulazioni
dinamiche che hanno permesso di evidenziarne le caratteristiche prestazionali.
In questo secondo articolo saranno invece prese in considerazione due diverse tipologie di
barriere, una tipologia più recente denominata TIPOLOGIA A confrontata con una sviluppata
all’inizio degli Anni ‘90, denominata TIPOLOGIA B. Per quest’ultima, sarà considerata accanto alla
configurazione nominale una configurazione degradata come presumibilmente si ha dopo circa
vent’anni di assenza di manutenzione.
MODELLAZIONE
I modelli realizzati sono di due tipologie:
A. La tipologia di New Jersey classe H4b della fine degli Anni ’90, dotato di vano tasselli, è
detta “TIPOLOGIA A” e il modello verrà denominato “MODELLO A”;
B. La tipologia di New Jersey dei primi Anni ’90, in cui è assente il vano tasselli e di
conseguenza si ha un comportamento più rigido, è detta “TIPOLOGIA B” e il modello verrà
denominato “MODELLO B”.
La geometria, i materiali e i collegamenti orizzontali sono i medesimi per entrambi i modelli (Fig.
14). Dettagli specifici delle varie parti strutturali sono presentati nelle Figg.15, 16, 17, 18 e 19.
Complessivamente, il singolo modulo di barriera New Jersey ha qualche centinaia di migliaia di
gradi di libertà.
Relativamente ai legami costitutivi, il calcestruzzo è stato ritenuto elastico mentre per le varie parti
metalliche si sono considerati legami costitutivi elasto-plastici al fine di valutarne la dissipazione.
Questa scelta è basata sul fatto che la gran parte delle non linearità, e quindi proprio della
dissipazione, avviene negli inserti metallici, mentre danneggiamenti, e quindi dissipazioni di
energia, nel calcestruzzo sono limitati.
Ai fini di simulare le dissipazioni, sono invece essenziali i fenomeni di attrito fra le differenti parti
costituenti la barriera e fra questa e il piano di appoggio dell’impalcato del ponte. Si sono
considerati, quindi, i contatti tra le superfici dei vari elementi finiti, a contatto tra loro per
costruzione o che possono venire a contatto a seguito dell’urto agente sulla barriera, con
appropriati valori di coefficienti di attrito. Si hanno in particolare:
4. 2
• Contatto tra cordolo del ponte e New Jersey;
• Contatto tra le testate maschio-femmina dei New Jersey;
• Contatto tra la piastra bullonata al piede e il New Jersey;
• Contatto tra il piede del New Jersey e piastra del tassello;
• Contatto tra il tassello e il New Jersey;
• Contatto tra il tassello e la camera di espansione;
• Contatto tra la piastra di base del montante e il New Jersey.
Su entrambi i modelli è stata applicata una forza di tipo impulsivo equivalente ad un veicolo
pesante (autoarticolato) di massa pari a 38 tonnellate che urta contro la barriera con angolo di
impatto pari a 20° e velocità pari a 65 km/h. Questa configurazione d’urto è quella prevista dai
crash test full scale ai fini dell’omologazione delle barriere di classe H4b. Gli aspetti specifici di
modellazione della forza d’urto sono presentati in Fig. 20. In tale figura è in particolare evidenziata
l’impronta della barriera su cui si ipotizza avvenga applicata la forza d’impatto.
Dal punto di vista computazionale, si affronta un problema dinamico veloce che richiede
integrazione con schema esplicito capace di tenere in conto non linearità di materiale e di contatto
oltre a grandi spostamenti [7, 8, 9, 10, 11, 12].
Figura 14 – Modellazione complessiva del sistema di ritenuta.
5. 3
Figura 15 – Modellazione solida del singolo modulo di New Jersey con particolari delle testate.
Figura 16 – Modellazione solida del singolo modulo di New Jersey con dettagli dei vani tassello per
la tipologia “A” e “B”.
6. 4
Figura 17 - Dettagli del modello relativi al tassello di ancoraggio al cordolo.
Figura 18 - Dettagli del modello relativi alla barra rullata e alla piastra al piede.
7. 5
Figura 19 - Dettagli del modello relativi al mancorrente anti-ribaltamento.
Figura 20 - Dettagli della modellazione della forza d’urto e della sua zona di impatto.
8. SIMULAZIONI DELLE TIPOLOGIE DI BARRIERE
Con i modelli visti precedentemente si sono svolte differenti simulazioni. Scopo primario di queste
analisi è verificare che la forza d’urto applicata non determinasse la rottura, bensì spostamenti
della barriera accettabili in termini di larghezza operativa. Infatti, si presume che qualsiasi barriera
omologata abbia superato positivamente le prove di “crash full scale” previste dalla normativa e sia
pertanto in grado di contenere l’energia d’urto in maniera efficiente.
Un aspetto preliminare delle analisi è la scelta del numero di moduli da considerare. Per il
MODELLO A, si è scelta una stesa di barriera pari a 30 m, composta da cinque moduli di New
Jersey (Fig. 21), accertatosi che il comportamento deformativo fosse circoscritto ai tre moduli
centrali, risultando nulle le traslazioni dei moduli di estremità. Per il MODELLO B invece, essendo
questo caratterizzato da una rigidezza di gran lunga maggiore rispetto al MODELLO A in quanto
non dotato del vano tasselli al piede, si è scelta una stesa di 18 m ovvero tre moduli di New Jersey
(Fig. 22). Tale configurazione è risultata accettabile in quanto lo spostamento del modulo centrale
interessato dall'urto è risultato di pochi centimetri e le traslazioni dei due moduli di estremità
trascurabili.
Figura 21 – Serie di 5 New Jersey considerati per la simulazione d’urto su 30 m di barriera di
TIPOLOGIA A.
6
9. Figura 22 – Serie di 3 New Jersey considerati per la simulazione d’urto su 18 m di barriera di
TIPOLOGIA B.
Simulazione per la TIPOLOGIA A.
Un sintesi della simulazione dell’urto sulla barriera di questa tipologia si legge nella Fig. 23.
Considerando i vari punti sull’altezza della barriera, si nota una traslazione laterale con valore
massimo pari a 100 mm.
Si individua inoltre intorno a 0.3 s l’entrata in tensione dei tasselli. Infatti, facendo riferimento alla
Fig. 24 dove sono rappresentati i tasselli di tutta la stesa di barriera considerata
(complessivamente 20 tasselli, ovvero 4 tasselli per i 5 moduli di New Jersey), si nota che i 4
tasselli relativi al modulo centrale della barriera si plasticizzano. Da osservare che fino a circa 0.3
s, le deformazioni assiali dei tasselli sono modeste.
Altre plasticizzazioni si possono osservare nella Fig. 25: qui si nota la formazione di cerniere
plastiche nella barra rullata e le deformazioni plastiche per flessione delle piastre al piede dei New
Jersey.
7
Figura 23 – Spostamenti laterali della sezione centrale della barriera di TIPOLOGIA A.
10. Figura 24 – Tensioni e deformazioni dei tasselli lungo la stesa di 5 moduli della barriera di
TIPOLOGIA A.
Figura 25 – Plasticizzazioni nella barra rullata e nelle piastre bullonate al piede lungo la stesa di 5
moduli della barriera di TIPOLOGIA A.
8
11. Simulazione per la TIPOLOGIA B.
Per questa tipologia, dalla Fig. 26 si può notare come gli spostamenti laterali siano modesti, quasi
un decimo di quelli registrati per la TIPOLOGIA A, e come i tasselli entrino subito in funzione come
mostrato in Fig. 27. Si ha quindi un unico tipo di comportamento meccanico, non avendo le due
fasi della TIPOLOGIA A.
9
Figura 26 – Spostamenti laterali della sezione centrale della barriera di TIPOLOGIA B.
Figura 27 – Tensioni e deformazioni dei tasselli lungo la stesa di 3 moduli della barriera di
TIPOLOGIA B.
12. SIMULAZIONE IN PRESENZA DI DEGRADO.
E’ esperienza comune notare il degrado di barriere New Jersey non adeguatamente manutenute.
In particolare, lo stato della barriera può risultare il seguente:
• TASSELLI DI ANCORAGGIO AL CORDOLO: in avanzato stato di corrosione,
probabilmente a causa dei sali anti-gelo utilizzati sulle strade/autostrade nelle stagioni
invernali;
10
• BARRE RULLATE: manicotti di giunzione assenti o totalmente arrugginiti;
• PIASTRE DI CONNESSIONE AL PIEDE: in vari tratti assenti, probabilmente a causa di un
numero elevato di collisioni di veicoli contro le barriere di sicurezza nel corso degli anni
che, seppur a bassa energia, hanno provocato nel tempo la rottura delle piastre stesse;
• MANCORRENTE: in buone condizioni rispetto agli altri elementi di connessione.
Una simulazione sulla TIPOLOGIA B in stato di degrado può essere sviluppata sulle seguenti
ipotesi:
• tasselli di ancoraggio al cordolo corrosi al 20%: riduzione della sezione utile (il diametro è
stato ridotto da
16 a
12,8 mm);
• assenza delle piastre al piede e delle barre rullate;
• mancorrente integro.
L'analisi condotta su questa configurazione degradata lunga 18 m e composta da 3 moduli di New
Jersey, ha portato al collasso del sistema, ovvero alla sua fuoriuscita dal bordo dell’impalcato,
come illustrato nella Fig. 28.
Figura 28 – Fuoriuscita della stesa di 3 moduli della barriera di TIPOLOGIA B in condizioni
degradate.
In particolare, in questa configurazione identica alla TIPOLOGIA A ma degradata come descritto
sopra, si ha la rottura dei tasselli di ancoraggio, il disaccoppiamento delle testate di elementi
contigui (maschio-femmina) e la fuoriuscita totale della barriera dal cordolo, in quanto il solo
mancorrente superiore, supposto integro, non è sufficiente a dissipare l’energia d’urto.
13. Questo risultato dimostra l’importanza dei tasselli di ancoraggio, ma al contempo anche dei
collegamenti tra moduli mediante le piastre al piede e le barre rullate che, se assenti, determinano
la mancata deformazione a cerniera e pertanto una perdita di continuità della superficie del New
Jersey. Una discontinuità tra moduli di New Jersey (disaccoppiamento delle testate maschio-femmina)
potrebbe risultare fatale per un veicolo in collisione, in quanto questo, non avendo a
disposizione una superficie regolare e continua che ne favorisca il rendirizzamento in carreggiata,
potrebbe impattare contro una discontinuità e provocare la rottura dell’intera barriera con la
conseguente fuoriuscita e disconnessione dal cordolo del viadotto.
In termini generali, appare critica l’opera di manutenzione di questi sistemi di ritenuta.
CONCLUSIONI.
In questi contributi si sono considerati aspetti elementari ma fondamentali dei sistemi di ritenuta
composti da barriere prefabbricate tipo New Jersey. Se ne sono evidenziate le essenziali
caratteristiche geometriche e meccaniche e attraverso una modellazione numerica ad elementi
finiti si sono sviluppate delle simulazioni dinamiche che hanno permesso di evidenziarne le
caratteristiche prestazionali.
Si sono considerate due diverse tipologie di barriere, una tipologia più recente denominata
TIPOLOGIA A confrontata con una sviluppata all’inizio degli Anni ‘90, denominata TIPOLOGIA B.
Per quest’ultima, è stata considerata accanto alla configurazione nominale una configurazione
degradata come presumibilmente si ha dopo circa vent’anni di assenza di manutenzione.
È importante sottolineare non solo la coerenza dei risultati ottenuti con i criteri di progetto fissati,
ma nel caso della configurazione degradata, come questa sia risultata non più capace di reggere
l’impatto previsto.
RINGRAZIAMENTI
Si ringrazia l’Ing. Pietro Pavesi di ABESCA per le informazioni fornite e l’Ing. Alessandra Lo Cane
del MIT costante ispiratrice anche del presente lavoro, parzialmente supportato dal fondo “FILAS -
POR FESR LAZIO 2007/2013 - Support for the research spin off” fornito a StroNGER s.r.l..
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11
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mounting height – Phase II - Detailed analysis with LS-DYNA”. Nebraska Transportation
Center, University of Nebraska-Linconln - Midwest Roadside Safety Facility - Midwest States
Regional Pooled Fund Research Program. 2009 - 2010 (Year 20).