Quaderno 01 · 2023

Q1_23 Singolo

Vulnerabilità sismica di viadotti autostradali in cemento armato: un caso studio italiano mediante analisi pushover con approccio multimodale

Seismic vulnerability of RC highway viaducts: an italian case study with multimodal pushover analysis (MMPO) approach

Daniele Collura¹
¹ E-mail: collura.d@hotmail.it – Sito web: https://www.linkedin.com/in/danielecolluraengineering/

 

 


DOI 10.7414/PS.15.1.1

Sommario
L’Italia possiede uno dei più complessi e articolati sistemi stradali d’Europa, sviluppati all’interno di un territorio tutt’altro che regolare e caratterizzato da necessità di scavalcare depressioni e rilievi, di fatto, ad ogni latitudine. Questo fa sì che l’intera rete riunisca decine di migliaia di ponti, dai più piccoli fino ai più imponenti. Si ha l’occasione di approfondire in questa sede lo studio di un viadotto fortemente rappresentativo del costruito nazionale degli anni ’70, ovvero il viadotto Vizzana-Zampogna dell’autostrada A15 Parma-la Spezia di lunghezza complessiva di circa 342 m e caratterizzato da un tracciato curvilineo piano di 15 campate in semplice appoggio in CAP su pile in CA. Al fine di cogliere al meglio la risposta strutturale sismica delle singole pile del viadotto sarà condotta un’analisi statica non-lineare “multi modale”, che consente di combinare gli effetti delle sollecitazioni sezionali relative ai profili di carico progressivi dei singoli modi attraverso la combinazione modale quadratica completa CQC e confrontarle con la resistenza allo SLV in termini flessionali. Infatti, i ponti a causa della loro distribuzione spaziale in termini di massa e rigidezza sono contraddistinti dal particolare frazionamento della massa partecipante in molti modi di vibrare, peculiarità che non consente di rappresentare il problema nel suo complesso con pushover impostate con profili di carico uni-modali. Per tali tipologie strutturali l’approccio multi modale permette di mitigare le difficoltà legate alla scelta a priori di opportuni profilo di carico pushover e di giungere a valutazioni di sicurezza ragionevolmente affidabili.

Parole chiave
Risposta sismica, vulnerabilità, ponti, viadotti, analisi pushover multi-modale, analisi statica non-lineare.

Abstract
The aim of the paper is to identify the most vulnerable piles of an italian viaduct in A15 motorway to seismic action and to study the effects that are induced by introducing different load and seismic intensity scenarios. Two different non-linear analysis strategies were conducted and compared: static and dynamic. Since the former is, in general, particularly susceptible to the initial choice of the load profile, it was preferred to apply a multi-modal pushover analysis. In this way, taking into consideration the thrust profiles associated with all the representative modes of the dynamics of the structure, it is possible to obtain particularly reliable results. If on the one hand the results obtained with the static analysis were found to be in line with the results obtained with the dynamic analysis, on the other hand it was also shown that the greater grade of approximation of the static analyzes generally achieve more conservative results. Specifically, it has been seen how the traffic load (explicitly considered in the seismic load combination) tends to have the beneficial effect of redistribution of the stresses between all the bridge piers of the viaduct, favoring a global structural response rather than local, raising the capacity of the viaduct as a whole. On the contrary, clearly appears the importance of specific seismic local response studies which, if neglected, risk leading to a strong underestimation of the seismic force applied to base of the structures.

Keywords
Seismic response, vulnerability, bridges, viaducts, multi-modal pushover analysis, non-linear static analysis.