ANALISI SISMICA DI PONTI ISOLATI SOGGETTI A SPOSTAMENTI INDOTTI DA FRANE A CINEMATICA LENTA

The seismic vulnerability assessment of bridges represents a challenge for infrastructure managers, who must be able to draw up risk-based priority lists, according to the multi-level approach proposed by the new Guidelines issued by MIT. The presence of numerous bridges designed without seismic requirements and the uncertainties deriving from the lack of informative data (such as project documents and structural tables) represent a significant obstacle for this process. In this regard, in this thesis work a typological approach is proposed which aims to provide information on how the seismic response of a certain type of viaduct varies, with the variation of some parameters. This study is aimed at obtaining information on which bridges are more at risk than others, with some characteristics being equal, in such a way as to be able to concentrate the evaluations and interventions on the works that are more critical than others. This thesis study focuses on the seismic fragility of bridges made of reinforced concrete (RC) and isolated by elastomeric bearings, which can be subjected to differential displacements caused by slow-moving landslides. The seismic behavior of these isolated bridges depends on the performance of the insulators, which are designed to reduce and dissipate seismic actions. Although the design generally considers the service loads to which bridges are subjected, it is important to recognize that any additional actions from the surrounding environment, such as landslides involving substructure components, can seriously compromise the seismic response. The proposed work is based on numerical modeling which takes into account an index bridge which has fixed characteristics which allow it to be attributed to a macro-class of bridges, i.e. that of reinforced concrete bridges. seismically isolated continuous girder. Starting from these fixed characteristics, the curvature parameters of the deck, the pattern of the landslide distribution and the direction are varied. For each numerical model, the non-linear stepwise dynamic seismic analysis (NLTH) is carried out with the aim of understanding the response of the isolation devices, when they have a pre-deformation due to the landslide action. Subsequently, a qualitative comparison is made between the different insulation systems. The study aims to highlight which parameters negatively influence the seismic response of this type of bridge, in order to obtain a numerical comparison on which characteristics put the same viaduct more at risk than others, aiming at the integration of the lists of priorities that support decision-making for infrastructure managers.

La valutazione della vulnerabilità sismica dei ponti rappresenta una sfida per i gestori delle infrastrutture, che devono essere in grado di stilare liste di priorità basate sul rischio, secondo l’approccio multi-livello proposto dalle nuove Linee Guida emanate dal MIT. La presenza di numerosi ponti progettati senza requisiti antisismici e le incertezze derivanti dalla mancanza di dati informativi (come documenti di progetto e tavole strutturali) rappresentano un ostacolo significativo per questo processo. A tal proposito, nel presente lavoro di tesi viene proposto un approccio tipologico che ha lo scopo di fornire informazioni su come varia la risposta sismica di una certa tipologia di viadotti, al variare di alcuni parametri. Tale studio è mirato ad ottenere informazioni su quali ponti sono più a rischio di altri, a parità di alcune caratteristiche, in modo tale da poter concentrare le valutazioni e gli interventi sulle opere che risultano più critiche rispetto ad altre. Questo studio di tesi si focalizza sulla fragilità sismica di ponti realizzati in calcestruzzo armato (C.A.) e isolati da appoggi elastomerici, che possono essere soggetti a spostamenti differenziali causati da frane a movimento lento. Il comportamento sismico di questi ponti isolati dipende dalle prestazioni degli isolatori, che sono progettati per ridurre e dissipare le azioni sismiche. Sebbene la progettazione consideri generalmente i carichi di servizio ai quali i ponti sono sottoposti, è importante riconoscere che eventuali azioni aggiuntive provenienti dall'ambiente circostante, come le frane che coinvolgono i componenti della sottostruttura, possono compromettere seriamente la risposta sismica. Il lavoro proposto si basa sulla modellazione numerica che tiene conto di un ponte indice che ha delle caratteristiche fisse che consentono di attribuirlo ad una macro-classe di ponti, ovvero quella dei ponti in C.A. a travata continua isolati sismicamente. A partire da queste caratteristiche fisse, si fanno variare i parametri di curvatura dell’impalcato, pattern della distribuzione della frana ed il verso. Per ciascun modello numerico si effettua l’analisi sismica dinamica non lineare al passo (NLTH) con il fine di comprendere la risposta dei dispositivi di isolamento, quando questi hanno una pre-deformazione dovuta all’azione franante. Successivamente si procede ad un confronto qualitativo tra i diversi sistemi di isolamento. Lo studio ha lo scopo di evidenziare quali parametri influenzano in maniera negativa la risposta sismica di tale tipologia di ponte, in modo tale da ottenere un confronto numerico su quali caratteristiche mettono uno stesso viadotto più a rischio rispetto ad altri, mirando all’integrazione delle liste di priorità che sono di supporto decisionale ai gestori delle infrastrutture.