METODI DI VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITÀ
SISMICA DI PONTI E VIADOTTI STRADALI
Napoli 3 Novembre
2009
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI FEDERICO
II
Mariella Mancini
CORSO DI DOTTORATO IN RISCHIO SISMICO
XXIV CICLO
METODI DI VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITÀ
SISMICA DI PONTI E VIADOTTI STRADALI
TUTOR : Prof. Giovanni Fabbrocino
DOTTORANDA: Mariella Mancini
Napoli, 3 Novembre 2009
METODI DI VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITÀ
SISMICA DI PONTI E VIADOTTI STRADALI
Napoli 3 Novembre 2009
Mariella Mancini
SOMMARIO

INTRODUZIONE

LA RETE STRADALE E LE OPERE D’ARTE OGGETTO DI INDAGINE

LIVELLI DI VERIFICA

LA VALUTAZIONE DELLO STATO DI FATTO E LE FONTI DI
INFORMAZIONE

ESEMPIO : VIADOTTO “LAMA” , S.S. 650, KM 34+204

SINTESI DELLE ATTIVITA’
METODI DI VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITÀ
SISMICA DI PONTI E VIADOTTI STRADALI
Napoli 3 Novembre 2009
Mariella Mancini
INTRODUZIONE
Riduzione del rischio di costruzioni strategiche
Edifici di importanza strategica (scuole, municipi) OPCM 3274/2003
Per la REGIONE MOLISE
- 38/2002
- DGR 183/2003
Estensione di valutazione di vulnerabilità a ponti e viadotti della rete
infrastrutturale
Realizzazione di nuove infrastrutture stradali e ferroviarie
Manutenzione ed adeguamento del patrimonio esistente
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BRIDGE MANAGEMENT SYSTEM (BMS)




DATA BASE
MODELLI DI DETERIORAMENTO
CALCOLO DEL RISCHIO
CALCOLO COSTI DI MANUTENZIONE
OTTIMIZZAZIONE DEI PROCESSI
COSTO - MANUTENZIONE
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BRIDGE MANAGEMENT SYSTEM (BMS)
IDENTIFICAZIONE GEOMETRICA
PULVINI
Sismica
MATERIALE STRUTTURALE
Cemento Armato
TIPOLOGIA STRUTTURALE
Rettangolare
TIPOLOGIA STRUTTURALE
Ponti a struttura mista
MATERIALE STRUTTURALE
Cemento Armato Precompresso
TIPOLOGIA DI SEZIONE
Rettangolare cava pluricellulare
LUNGHEZZA
MASSIMA
CAMPATA
m
ALTEZZA
MASSIMA
PILA
m
ALTEZZA
MINIMA
PILA
m
21
1420
67,62
70
100
8
NUMERO
TRAVI
LARGHEZZA
IMPALCATO
ALTEZZA
MEDIA PILA
H MAX PILA
ADIACENTE
m
m
m
L MAX
CAMPATA
ADIACENTE
m
L MAX
CAMPATA
ADIACENTE
m
12,5
55,625
100
70,00
70
H MIN PILA
ADIACENTE
L MIN
CAMPATA
ADIACENTE
L MIN
CAMPATA
ADIACENTE
m
m
m
100
70,00
70
3
NUMERO
TRAVERSI
PER TRAVE
TIPOLOGIA APPOGGIO
In neoprene
TIPOLOGIA FONDAZIONE
5
Pozzo
B2
H1
LUNGHEZZA
IMPALCATO
H3
m
LUNGHEZZA
MEDIA
CAMPATA
m
NUMERO
CAMPATE
H2
PROGETTAZIONE
B1
ELEMENTO STRUTTURALE
TIPOLOGIA DI AMMALORAMENTO
H1
B1
L1
H'GP
m
m
m
m
1,5
7
9,5
0,94
B2
H2
L2
Gk
m
m
m
daN
1,5
9,6
9,5
591375
PILE
Distacco del copriferro
LIVELLO DI SEVERITA'
M
ID.
Media
VALORE
5
LIVELLO DI FREQUENZA
F1
ID.
Limitata
VALORE
1
LIVELLO DI ESTENSIONE
E1
ID.
Minore
VALORE
1
ID.
E ed Es non cambiati
VALORE
1
LIVELLO DI EVOLUZIONE N
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LA RETE STRADALE ESAMINATA
Competenza ANAS MOLISE
-estensione complessiva oltre 900 km
-oltre 8500 unità con luce maggiore di
sei metri
-sviluppo medio degli impalcati è di
circa 80 m
-80% struttura in cemento armato del
totale
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LA RETE STRADALE E LE OPERE
D’ARTE OGGETTO DI INDAGINE
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Viadotto Petrara
Viadotto Trigno
S.S 16 km 542+100
S.S 16 km 526+200
Viadotto Gamberale
Viadotto Trigno
S.S 650 km 16+800
S.S 650 km 24+720
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Viadotto Trigno IV
Viadotto Lama
S.S 650 km 35+617
S.S 650 km 34+204
Viadotto Riccone
S.S 647 dirA km 3 +604
Viadotto Senza Nome
S.S 87 km 219+700
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LIVELLI DI VERIFICA
Decr. 21 ottobre 2003 , Pubblicato nella Gazz. Uff. del 29 Ottobre 2003 n. 252
Disposizioni attuative dell’ art. 2, commi 2,3 e 4 dell’ O.P.C.M. 20 marzo 2003, n.
3274 recante <<Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione
sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona
sismica>>
“…definisce tre livelli di acquisizione dati e di verifica, da utilizzare in
funzione del livello di priorità e delle caratteristiche dell’edificio o
dell’opera in esame. In particolare, il primo livello (livello 0) prevede
unicamente l’acquisizione di dati sommari sull’opera ed è
applicabile in modo sistematico a tutte le tipologie individuate. Si
sottolinea il carattere di rilevazione statistica di questo livello di verifica,
che esclude la possibilità di utilizzare i dati in modo puntuale per
valutazioni di vulnerabilità di singole strutture. “
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EDIFICI ED OPERE STRATEGICHE/RILEVANTI
INDICAZIONI TECNICHE PER LE VERIFICHE
Tratte da un documento della Sezione Rischio Sismico della Commissione Nazionale
Grandi Rischi, adottate con Decreto del Capo DPC n. 3685/03
L0)
censimento anagrafico, dimensioni generali, data di costruzione, dati di
esposizione, ubicazione in relazione alla pericolosità -> inventario e dati
statistici di rischio – Base dati centralizzata
L1)
opere ad alta priorità regolari, con fondazioni allo stesso livello, che non si
trovino su categorie di suolo S1 o S2 e che non siano realizzati in prossimità di
dirupi o su corpi franosi
L2)
altre opere ad alta priorità non regolari
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LIVELLI 1 E 2
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ALTEZZA METODI
MEDIA PILA-LUNGHEZZA
MEDIA CAMPATA
DI VALUTAZIONE
DELLA
H
VULNERABILITÀ
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MEDIA PILA
55,6
L MEDIA CAMPATA
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67,6
STATO LIMITE DI OPERATIVITA'
*
S
ag/g
η
Fo
CC
TC
1,65
0,125
1
2,414
1,514
0,33
θ
Δ
λQ
TB
TC
Teff
0,005
0,28
1
0,167
0,500
1,50
CAPACITA' DI UNA PILA SOGGETTA A FORZA ORIZZONTALE
Cc=
CAPACITA' PER SCORRIMENTO SUGLI APPOGGI
Cp=
DOMANDA DI UNA PILA SOGGETTA A FORZA ORIZZONTALE
Cd=
MODELLO HAZUS
C UR VE D I F R AG IL IT A'
0,167
0,600
0,166
P
F ragility L N
S LO
1,2
1
F ragility L N
S LD
0,8
STATO LIMITE DI DANNO
S
ag/g
η
Fo
CC
TC*
0,6
1,65
0,158
1
2,445
1,497
0,341
0,4
θ
Δ
λQ
TB
TC
Teff
0,2
0,01
0,56
0,9
0,170
0,510
CAPACITA' DI UNA PILA SOGGETTA A FORZA ORIZZONTALE
1,87
Cc=
CAPACITA' PER SCORRIMENTO SUGLI APPOGGI
Cp=
DOMANDA DI UNA PILA SOGGETTA A FORZA ORIZZONTALE
Cd=
0,151
0,174
S
ag/g
η
Fo
CC
TC*
1,2221
0,405
1
2,423
1,411
0,408
θ
Δ
λQ
TB
TC
Teff
0,02
1,11
0,80
0,19
0,575688
1,93
Cc=
CAPACITA' PER SCORRIMENTO SUGLI APPOGGI
Cp=
DOMANDA DI UNA PILA SOGGETTA A FORZA ORIZZONTALE
Cd=
0,13
0,60
0,36
STATO LIMITE DI COLLASSO
S
ag/g
η
Fo
CC
TC*
1,1517
0,448
1
2,428
1,4
0,4185
θ
Δ
λQ
TB
TC
Teff
0,05
2,78
0,70
0,20
0,5859
2,99
CAPACITA' DI UNA PILA SOGGETTA A FORZA ORIZZONTALE
CAPACITA' PER SCORRIMENTO SUGLI APPOGGI
DOMANDA DI UNA PILA SOGGETTA A FORZA ORIZZONTALE
Cc=
Cp=
Cd=
F ragility L N
S LC
0
0
0,5
1
1,5
2
0,12
0,60
0,25
2,5
PGA
0,600
SALVAGUARDIA DELLA VITA
CAPACITA' DI UNA PILA SOGGETTA A FORZA ORIZZONTALE
F ragility L N
S LV
CAPACITA’
C c  C cp  C d
C cp  Q  k p 
D
H
fy 
 0.64
k p    j  1 
 t  ' 

fc 


WD
f c'  Ag
DOMANDA
Cc 
Fy
W
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MODELLAZIONE
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LA VALUTAZIONE DELLO STATO E LE FONTI DI
INFORMAZIONE
INFORMAZIONI DI CARATTERE
AMMINISTRATIVO
1)Denominazione dell’opera
2)Proprietario
3)Utilizzatore
4)Classificazione ai sensi degli
elenchi di cui all’allegato 1
5)Coordinate geografiche
7)Anno di progettazione
8)Anno di ultimazione della
costruzione
9)Anno di eventuali interventi di
modifica sostanziale
11)Dati di esposizione
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LA VALUTAZIONE DELLO STATO E LE FONTI DI
INFORMAZIONE
INFORMAZIONI DI
PERICOLOSITA’
13)PGA con probabilità di
eccedenza 10% in 50 anni
14)PGA con probabilità di
eccedenza 50% in 50 anni
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LA VALUTAZIONE DELLO STATO E LE FONTI DI INFORMAZIONE
INFORMAZIONI
STRUTTURALI
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INFORMAZIONI
GEOTECNICHE
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INFORMAZIONI GEOLOGICHE/RAPPORTO LITOTIPI
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INFORMAZIONI GEOMORFOLOGICHE
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Indagini di caratterizzazione geotecnica: Prove MASW (S.S.16 – Viadotto Trigno)
Numero di colpi, NSPT
0
50
100
0
5
Shear Wave Velocity Profile
Velocità di fase delle onde, VR (m/s)
100
200
300
400
0
500
Profondità, z (m)
0
-5
.
5
15
20
Depth, z (m)
lunghezza d'onda (m)
10
10
DPSH1
DPSH2
15
-10
-15
20
25
-20
30
25
35
-25
200
250
300
350
400
450
500
Shear Wave Velocity, Vs (m/sec)
550
600
650
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LIVELLI DI CONOSCENZA
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PIANI DI INDAGINE
FONDAZIONI
POZZETTO DI
ISPEZIONE
S.S. 16
S.S. 87
PILA
SCALPELLATURA DI PRELIEVO DI PRELEVO DI
COPRIFERRO
CAROTA
BARRA
SCALPELLATURA
DI COPRIFERRO
PRELIEVO DI PRELIEVO DI
CAROTA
BARRA
1
TRIGNO
km 526+200
0
1
0
0
7,6
7,6
7,6
3
PETRARA
km 542+100
0
0
0
0
2,6
5,2
2,6
4
RIO VIVO
km 544+150
0
0
0
0
2,4
4,8
2,4
5
V. 2 MIGLIA
km 533+500
0
0
0
0
0
0
0
6
FRENTANO
km 196+827
0
0
0
0
1,6
3,2
1,6
7
AUGUSTUS
km 197+649
0
0
0
0
1,8
3,6
1,8
8
SENZA NOME
km 214+350
1
1
0
0
3
3
3
9
SENZA NOME
km 219+700
0
0
0
0
0,8
0,8
0,8
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PIANI DI INDAGINE
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STATO DELLE ATTIVITA’

STUDIO BIBLIOGRAFICO ED APPROFONDIMENTI TEMATICI

INTERAZIONE CON ASPETTI GEOLOGICI E GEOTECNICI

INPUT SISMICO

ANALISI A GRANDE SCALA

ANALISI DI DETTAGLIO

ANALISI COMPARATIVA DEI RISULTATI

INTEGRAZIONE MULTILIVELLO IN BMS