RICERCHE CONDOTTE PRESSO
UNIVERSITÀ DI PALERMO
DAI DOCENTI DI TECNICA DELLE
COSTRUZIONI
SPERIMENTAZIONE E MODELLI PER IL
CONSOLIDAMENTO DEL COSTRUITO ESISTENTE E
LA PROGETTAZIONE DI NUOVE STRUTTURE
Lidia La Mendola
Professore Ordinario
Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale dell’Università di Palermo
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Analisi teorico - sperimentale del comportamento ciclico
delle connessioni tra travi prefabbricate reticolari miste e
pilastri in cemento armato
Gruppo di Ricerca: Prof. Lidia La Mendola,
Ing. Alessia Monaco, Prof. Nunzio Scibilia
Prof. Piero Colajanni (Università di Messina)
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
1
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Studio del comportamento al nodo trave-pilastro
valutazione delle resistenze ultime, delle
capacità rotazionali e delle risorse di
duttilità delle sezioni di estremità delle travi
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
2
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
A
Martinetto
idraulico
40t
Perno P
centrale
δ
P
Piatti per la
precompressione
A
B
B
20
staffe ø8/7
30
2 Ret. ø12/30
2 Ret. ø12/30
A
4ø22 L=220
185
4ø24 L=384
344
A
4ø14 L=200
185
30
B
3ø16 L=470
B
470
250
30
Cella di
carico
50t
3ø16 L=470
470
312
4ø16 L=312
4ø14 L=200
185
Connettori Ang. 3xL40x40x5
Connettori Ang. 3xL40x40x5
Piatto 300x5x4700
Piatto 300x5x4700
Sez. A-A
Vista longitudinale
4ø22 L=220
185
Sez. B-B
Vista3ø16
trasversale
3ø16
4ø24
250
PC
Telaio di
contrasto
2Ret ø12
2Ret ø12
250
4ø16
Piatto 300x5
300
Martinetto
MGCPlus
DMX - 16C
Telaio di
contrasto
Piatto 300x5
300
DMD 20
Cella di carico
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
3
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
ED 24
ES 24
ø24
ES2
ES1
ED2
ED3.1
ED1
ED3.2
a)
ED 24
ED 16
ES3.1
EPS3
ES3.2
EPS2
ED3.1
EPS1
EPD1
ED3.2
EPD1
ø16
ED 16
ES 16
11 cm
42 cm
72 cm
VISTA DELL'INTRADOSSO DEI CAMPIONI
EPS1.1
EPS1.2
EPS3
EPS2
EPD1.1
EPD1.2
EPD1.1
EPD1.2
EPD1.3
EPS1
CAMPIONE A
EPD2
CAMPIONE B
comparatore
riga
R2
C2
C1
R1
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
4
δw
δs
Afs
M [kNm]
c
φs
H/2
φw
H
hw
tw
G
Afi
φi
σw(x)
εc
300
200
200
100
100
σc(x)
Fc
Ffs
εws= εfs
H/2
Fws
x
n
ϕ
G
Fwi
εfi
εwi
ε
Ffi
F
Mathematica
Drain 2DX
Mathematica
Drain 2DX
0
0
0
5E-005
P [kN]
a)
300
δi
s
B
Xc
M [kNm]
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
P
ϕ [mm-1]
0.0001
0.00015
0
0.0001
ϕ [mm-1]
0.0002
0.0003
100
80
4° ciclo
60
15
b)
30
235
P
235
15
40
20
Sperimentale
Numerico
0
0
Prof. Lidia La Mendola
20
40
60
δ [mm]
80
100
Università degli Studi di Palermo
120
5
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
470
470
2Ø24 L= 6860 mm (8860)
4480
720 (1720)
720
2Ø24 L=1910 mm (2910)
720
2Ø24 L=1910 mm (2910)
720 (1720)
470
470
720 (1720)
720 (1720)
P/2
2Ø14/30
P/2
185
1340 mm
1070
900
770
2Ø20 L= 6090 mm (8090)
4480
620 (1620)
620 (1620)
550
185
4.58 m
4.58 m
1
2
3
4
9
5
6
7
1400 mm
1100
760
500
8
steel plate 300x5 mm l = 4.22 m
30
4.22 m
470
1A 2A 3A
4A ter
4A
4A bis
9A
5A ter
5A
5A bis
555
410
710
1010
1310
Prof. Lidia La Mendola
2Ø12/30
30
P/2
185
250
1
6A 7A 8A
P/2
2
3
4
9
5
6
steel plate 300x5 mm l = 4.22 m
7
30
4.22 m
50
60
250
8
50 steel plate 300x5 mm
steel plate 300x5 mm
300
300
Università degli Studi di Palermo
6
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
458
2Ø12/30
15
B
A
25
B
A
piatto in acciaio S355 300 x 5 mm l = 4,22 m
422
LT ?
500
T1
a = 0.50
carico [kN]
400
300
a = 0.76
200
100
a = 1.40 m
0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
freccia [mm]
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
7
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Preliminare studio dei problemi locali
Saldature ai nodi
• verifica dell’efficacia delle soluzioni tecnologiche e
costruttive impiegate nella realizzazione dei giunti del
traliccio
FASE I
• comprensione
delle
modalità
di
trasmissione degli sforzi tra i vari elementi
costituenti la trave
Prove di
scorrimento
FASE I
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
FASE II
8
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
L’uso di materiali compositi fibrorinforzati nel
rinforzo sismico di elementi strutturali in muratura
Gruppo di Ricerca: Prof. Lidia La Mendola,
Prof. Andrea Failla, Ing. Calogero Cucchiara,
Ing. Dario Scamardi
Parete caricata da
carichi ortogonali
al piano medio
Rinforzo di volta
all’estradosso
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
9
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Studio del legame
di aderenza
Double – shear pull test
Prof. Lidia La Mendola
Beam test
Single – shear push test
Università degli Studi di Palermo
10
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Double – shear pull test
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
11
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
7
Single – shear push test
6
Forza F [kN]
Traversa mobile
Campione in prova
5
4
C47
3
2
L=240 mm
bf=50 mm
tf=0,17 mm
1
GFRP
0
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Scorrimeno δ [mm]
1
1.1 1.2 1.3
5500
Deformazione ε [μm/m]
5000
4500
4000
δ/δmax
3500
0.1
3000
0.2
0.3
2500
0.4
2000
0.5
1500
0.6
1000
0.7
0.8
500
0.9
0
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
300
325
350
Distanza x [mm]
3.5
Estensimetro
compensatore PC1
MGC Plus
PC2
Prof. Lidia La Mendola
Tensione tangenziale τ [N/mm2]
SG1-SG2
SG2-SG3
3
SG3-SG4
2.5
SG4-SG5
SG5-SG6
2
SG6-SG7
SG7-SG8
1.5
1
0.5
0
0
0.05
0.1
0.15
Scorrimento
[mm]
Università degli Studi
di δPalermo
12
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
MTS
camera
Digital Image Correlation
90°
P
buffer
luci bianche
campione
computer
9,000
9,0 00
9,000
9,000
9,000
9,000
9,000
8,000
8,0 00
8,000
8,000
8,000
8,000
8,000
7,000
7,0 007,000
7,000
7,000
7,000
7,000
6,000
6,6,000
0 006,000
6,000
6,000
6,000
5,5,000
0 005,000
5,000
5,000
5,000
5,000
4,000
4,4,000
0 004,000
4,000
4,000
4,000
3,3,000
0 003,000
3,000
3,000
3,000
3,000
2,2,000
0 002,000
2,000
2,000
2,000
2,000
1,000
1,1,000
0 001,000
1,000
1,000
1,000
0,000
0,000
0,000
0,0,000000
0,000
0
0,000
0,00000
00
-1,000
1
,
0
00
0
-1,000
-1,0 00 0
-1,000
-1,000
-1,000
Prof. Lidia La Mendola
10
101010
10
1010
20
20
20
20
2020
20
30
303030
30
3030
40
40
40
40
4040
40
50
50
50
5050
50
50
60
60
60
6060
60
60
70
70
70
7070
70
70
Università degli Studi di Palermo
80
8080
80
8080
80
90
9090
90
9090
90
100
100
100
100
100100
100
13
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
τ Γ F = kG ⋅ kb ⋅ f ck ⋅ f ctm [ N mm ]
Fmax = bf 2 E f t f Γ F
Fmax = bf
Γf ≈ 0.06 fb
τmax
2 ⋅ E f ⋅ t f ⋅ kG ⋅ k b fck ⋅ fctm
Fm ax = 0.427 ⋅ kb ⋅ b f E f ⋅ t f
fb
CNR DT2002004
s
s1
s0
fk
ε m,u
0.8 x
x
b
t
ε frp,u
lb>Leff
Leff =
Ef tf
2 fctm
Prof. Lidia La Mendola
γm
ε fdd =
f fdd
Ef
=
1
γ f ,d γ m
f frp
γ F ⋅ A frp
2ΓF
Eftf
Università degli Studi di Palermo
14
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Pareti in muratura
sottoposte a carichi
ortogonali al piano
medio
Volte a botte
sottoposte a carichi
concentrati ad ¼ della
luce
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
15
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
4,5
forza orizzontale (KN)
4,0
P
3,5
3,0
2,5
F
2,0
P
δ
1,5
rinforzata con 4 strisce
1,0
non rinforzata
F
0,5
0,0
δ
0,0
10,0
20,0
40,0
30,0
spostamento (mm )
3500
3000
strain (μm/m)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
CFRP length (mm)
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
16
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
B
C
A
D
24000
22000
20000
Load at 1/4 of the span (N)
18000
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
Integer vault
2000
Vault retrofitted with exstrados CFRP sheets
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Displacement (mm)
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
17
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Rinforzo per azioni nel piano
Carico-spostamento verticale
20000
18000
16000
14000
F [daN]
12000
10000
8000
Campione A
6000
Campione B
Campione C
Campione D
Campione E
Campione F
Campione G
4000
2000
0
0
Prof. Lidia La Mendola
0,1
0,2
0,3
0,4
δv [mm]
0,5
Università degli Studi di Palermo
0,6
0,7
0,8
0,9
18
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Comportamento e rinforzo di pilastri e travi
Progetto di Ricerca in ambito Reluis
Gruppo di Ricerca: Prof. Maurizio Papia,
Prof. Giuseppe Campione, Prof. Liborio
Cavaleri, Prof. Lidia La Mendola
Prof. Piero Colajanni (Università di Messina)
Ing. Marinella Fossetti (Università Kore di Enna)
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
19
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Ambito della ricerca
- Miglioramento sismico di strutture lievemente o non
danneggiate
- Capacità deformative di pilastri (duttilità in traslazione)
Strumenti per la valutazione dei livelli prestazionali
(capacità portante e deformazione plastica)
Obiettivi
- già disponibili nella situazione attuale dell’edificio
- conseguibili attraverso interventi di confinamento (da
staffe, incamiciatura metallica, fasciatura con FRP)
Prodotti
- Espressioni analitiche facilmente implementabili
- Grafici, Tabelle per verifica e progetto
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
20
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
FASI DELLA RICERCA
1. Scelta di un legame
costitutivo per il cls
(fase di studio completata)
COMMENTI
¾ da calibrare facilmente in funzione del confinamento
¾ applicabile come σ-ε locale in pressoflessione
¾ forma analitica semplice
¾ curve in forma adimensionale (ruolo dei parametri)
2. Costruzione analitica
dei domini di resistenza
e curvatura
(fase di studio in corso)
3. Verifiche sperimentali
(parzialmente programmata)
Prof. Lidia La Mendola
¾ includere gli effetti di
- incrudimento dell’acciaio di armatura
- presenza e distribuzione dell’armatura secondaria
¾ compressione centrata ed eccentrica di pilastri rinforzati
e non
¾ pressoflessione deviata
Università degli Studi di Palermo
21
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Fase 1: Scelta del legame σ-ε per il calcestruzzo
~E
0 ≤ε≤ 1
~
~
1 ≤ε≤ μ
= 1 + ︵ ε − 1︶
c
~
~
c
~f
~
~fc
2 β
︵= 2 ε − ε︶
0>
- distribuzione armatura long. e trasv.
.
I valori
0 5 ≤ β ≤1
Parametri
dipendono da
- rapporto meccanico armatura trasv.
.
~E
≥ −0 3
Saaltcioglu e Razvi (1992)
Parametri
~
Eh = Eh / E s
y
s
A s1
ε
u
s
A s1
μ =ε
f
Acciaio
/
Modellazione della sezione
duttilità
incrudimento
h1
xc h
A s2
d1
2
h d
A s2
G
h
Armatura
secondaria
2
rapporto meccanico
λ ︵=
−
︶
α= ︵
+︶
1
fattore di distribuzione
d
/
d
Prof. Lidia La Mendola
︵
ω2 =2
h
Geometria
ω 1 = A s1 fy /(b d fcco ) ⇒ rapporto meccanico
nb
/
nb
b
d1
o
c
a)
G
~
εsy = ε sy / ε cco ⇒ rapporto di deformazione
fc
d
b
/
fy
s
A
b
d1
Acciaio calcestruzzo
Armatura
principale
︶
Università degli Studi di Palermo
22
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
23
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Fase 2: Costruzione analitica dei domini di resistenza e curvatura
ESEMPIO : Influenza dell’armatura secondaria (rapporto mecc. ω2 e param. distribuzione α)
~Eh
ε
=05
/
.
λ = 0 05
= −0 08
y
=0
c
μ = 25
. .
.
μ =4
f
β = 0 65
~E ~ s
Per la classe di sezioni con
α=3 4
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
24
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
3Ø14
22
300
0
30 0
900
a
P
M
.
o
c
fc
= 41 26
15
200
Fase 3: Indagine sperimentale
2Ø12
200
Ø8
.
/
y
/
α =1 2
x
α =2 3
.
y
.
x
λ = 0 0643
= 0 336
y
h
f
λ = 0 0438
.
y
y
.
.
x
x
.
ω 2 = 0 075
Dir. Y-Y: ω 1 = 0 130
ε
= 0 01
μ = 30
ω 2 = 0 108
Dir. X-X: ω 1 = 0 110
220
0
~s
= −0 041
32
.
.
μ = 3 73
~E
.
β = 0 513
c
.
Parametri:
~E
400
Primi risultati sull’efficacia del confinamento (Compressione centrata)
Pilastro in prova
Prof. Lidia La Mendola
Pilastro a fine prova
Effetti del confinamento
Università degli Studi di Palermo
25
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
3000
L’impiego di angolari e piatti per il
rinforzo di pilastri in c.a.
Specimen BD
Adam et al.
(2009)
2500
Experimental
Whole response
2000
N (kN)
N
M
1500
Angles contribution
steel plate
Confined core
1000
L1
2L2
L1
500
Longitudinal bars
t1
L1
0
s'
t2
0
b
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
0.012
0.014
0.016
ε
L1
3000
b
Exp. Garzon-Roca et al. (2010)
Current
2500
steel angles
Eurocodice 4 (1994)
Li et al. (2009)
Montuori and Piluso (2009)
2000
M
N
N (kN)
s=s1
2L2
1500
1000
y
Nu
Mu(N)
500
fy
0
fy
0
50
100
150
200
250
M (kNm)
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
26
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
pilastri compressi in c.a ad alta resistenza
γ
R
Nu
Mu(N)
fy
fy
10000
D=500 mm
s= 52 mm
fc0=31 MPa fys=296 MPa
Øs=12 mm Ølon=28 mm
P [kN]
8000
6000
4000
Mander et al. (Exp.7)
2000
Proposed model
0
0
0.01
0.02
0.03
ε
0.04
Prof. Lidia La Mendola
0.05
0.06
0.07
Università degli Studi di Palermo
27
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Identificazione strutturale di telai con
tamponamenti soggetti ad azioni laterali
Gruppo di Ricerca: Prof. Maurizio Papia,
Prof. Liborio Cavaleri Ing. Calogero Cucchiara
Prof. Piero Colajanni (Università di Messina)
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
28
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
MOTIVAZIONI
Evidenza di effetti di interazione non previsti in presenza di azioni laterali con alterazione
dei meccanismi di collasso normalmente previsti allo slu:
-alterazione gerarchia delle resistenze taglio/flessione
-alterazione naturale collocazione delle plasticizzazioni sugli elementi strutturali
OBIETTIVI
-Confronti teorici sperimentali per la definizione di legami ciclici per i puntoni;
-Valutazione delle reali capacità dei sistemi mediante analisi statiche non lineari e
dinamiche non lineari;
- Definizione di correlazioni fra caratteristiche della murature di tamponamento e quelle
dei suoi componenti
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
29
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Campione a fine prova
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
30
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Immagini della sperimentazione
Confronti teorico sperimentali
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
31
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Caratterizzazione meccanica di pannelli murari
in regime di taglio
Gruppo di Ricerca: Prof. Liborio Cavaleri,
Prof. Maurizio Papia, Ing. Fabio Di Trapani,
Ing. Giuseppe Macaluso
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
32
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
MOTIVAZIONI
-Presenza in letteratura di indicazioni basate su assunzioni convenzionali ed empiriche per la
valutazione del modulo di elasticità tangenziale basate su ipotesi di omogeneità e isotropia
pur trattandosi di materiale non omogeneo e non isotropo
OBIETTIVI
-Definizione della caratteristiche elastiche e di resistenza ai fini della verifica
dell’attendibilità dei modelli normativi;
- Valutazione delle capacità post elastiche in regime di taglio;
-Implementazione del database sperimentale presente in letteratura
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
33
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Schemi di prova e di misura
Campioni durante la prova
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
34
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Campioni a fine prova
Risultati delle prove
1.4
muratura di calcarenite - malta M3
muratura di calcarenite - malta M9
1.4
1.4
1.2
1.2
1
1
1
1
0.6
0.8
0.6
0.8
0.6
0.4
0.4
0.4
0.2
0.2
0.2
0
0
0
0.001
γ
0.002
0.003
muratura di laterizio forato
distribuzione simmetrica
dei giunti
distribuzione non simmetrica
dei giunti
τ
0.8
2
(N/mm )
1.2
τ (N/mm2)
1.2
τ (N/mm2)
τ (N/mm2)
1.4
Prof. Lidia La Mendola
0.001
γ
0.002
0.003
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
0
muratura di calcestruzzo
alleggerito
0
0.001
γ
0.002
0.003
0
Università degli Studi di Palermo
0.001
γ
0.002
0.003
35
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
La sequenza e le modalità di tesatura
nella costruzione dei ponti a cavi
Il metodo delle matrici di trasferimento e le applicazioni
nell’analisi della sequenza costruttiva dei ponti
Gli effetti della viscosità sui ponti in cemento armato
precompresso.
Ponti funicolari e durabilità
Gruppo di Ricerca: Prof. Marcello Arici,
Ing. Michele F. Granata, Ing. Piercarlo Margiotta
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
36
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Sequenze
costruttive
Ing. Antonino Recupero
(Università di Messina)
La ricerca mira allo studio delle sequenze costruttive di ponti strallati, ponti ad
arco costruiti per sbalzi successivi con l’ausilio di tiranti e ponti bowstring con
impalcati in calcestruzzo o misti
Lo scopo è quello di individuare una sequenza di tesatura ottimale sia dal punto
di vista del funzionamento strutturale che della tecnologia di realizzazione, in
relazione alle fasi costruttive di queste tipologie di ponte
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
37
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Per quanto riguarda i ponti strallati, costruiti per sbalzi
successivi, si sono aperte due linee di studio:
- Ponti con impalcato in calcestruzzo (c.a.p.)
- Ponti con impalcato misto acciaio-calcestruzzo
L’obiettivo principale è quello di minimizzare, fin dalle fasi costruttive, gli effetti dei
fenomeni lenti nel tempo (ritiro e viscosità), attraverso una sequenza di tesatura degli
stralli che miri al raggiungimento della configurazione geometrica voluta e dello stato di
sollecitazione ottimale per l’impalcato e le torri. Tale sequenza deve tenere conto anche
delle esigenze tecnologiche limitando le operazioni di regolazione degli stralli dopo la
messa in opera e la prima tesatura.
new stays to be stressed
pylon control points
staged-construction
Fi
Fi
ΔFj
deck control points
ΔFj
previous stays to be adjusted
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
38
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Per quanto riguarda i ponti ad arco inferiore, si è
studiata la sequenza di tesatura per il caso della
costruzione a sbalzo con tiranti, applicando le stesse
metodologie già sviluppate per i ponti strallati.
Anche in questo caso sono stati sviluppati modelli di calcolo con diverse ipotesi di sequenza
costruttiva. La determinazione degli sforzi iniziali negli stralli viene effettuata a partire da
semplici schemi elastici parziali di ogni fase costruttiva
Sforzi assiali nei tiranti [kN]
3500
3000
Cavo A
Cavo B
2500
Cavo 1
Cavo 2
2000
Cavo 3
1500
Cavo 4
Cavo 5
1000
Cavo 6
Cavo 7
500
0
0
2
4
6
8
10
12
Fasi costruttive
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
39
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Per il caso dei ponti bowstring invece, l’obiettivo è stato
quello di individuare e proporre una procedura per
migliorare il comportamento in esercizio dei ponti ad arco
a spinta eliminata. Essa prevede l’introduzione, nei pendini
di sospensione, di pretensioni opportunamente valutate.
Si tratta di ottenere una distribuzione dei momenti flettenti
sull’impalcato il più possibile uniforme, senza aggravare lo
stato tensionale dell’arco. Ciò permette anche di
ridurre il tasso di precompressione nell’impalcato.
Si è applicata la procedura su modelli di ponte bowstring
con impalcato in calcestruzzo di cui uno con 60 metri di
luce, attualmente in fase di progetto.
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
40
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Metodo delle matrici di
trasferimento
N
S1 = F01 S0 = FN1 PN FN-1
PN-1 ... FAB PA F0A S0
last segment
to be launched
S0
0
A
PK
FJK
B
J
K
SJ
SK
advancing deck
N-1
launching nose
N
1
S1
lJK=RγJK
L=Rω
s=R
θ
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
41
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
La ricerca mira allo sviluppo del metodo delle matrici di trasferimento (TMM) per travi
con geometria comunque complessa nello spazio, tramite un approccio energetico.
Il metodo può essere utilizzato in modo vantaggioso per l’analisi delle sequenze
costruttive di ponti, in particolare nei ponti costruiti per spinte successive, sia
rettilinei che in curva.
Lo scopo è quello di implementare dei software di calcolo che garantiscano efficienza
ed affidabilità nell’analisi delle sequenze costruttive di questi tipi di ponte.
Il metodo delle matrici di trasferimento garantisce una maggiore velocità di risoluzione
con un onere computazionale ridotto, rispetto ai metodi classici agli elementi finiti.
last segment
to be launched
0
A
advancing deck
B
J
K
N-1
launching nose
N
1
lJK=RγJK
L=Rω
s =R
θ
SR N = FRNA SR A = FRNN-1FRN-1
...FRBA SR A
N-2
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
42
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
I risultati delle analisi permettono anche la corretta valutazione della precompressione da
introdurre nei ponti a spinta in c.a.p., sia essa nelle fasi costruttive (precompressione
provvisoria) che in quella di esercizio (precompressione definitiva).
0
1
A
4
(var)
B
20
C
44
D
44
E
44
F
44
G
26
0
1
A
4
(var)
B
20
C
D
E
44
44
44
44
44
44
F
G
44
44
26
44
44
264
Diagramma di inviluppo dei momenti flettenti
e torcenti durante le fasi di spinta del ponte
Prof. Lidia La Mendola
Studi parametrici per la valutazione della
lunghezza dell’avambecco metallico
Università degli Studi di Palermo
43
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Viscosità e durabilità
in collaborazione con il gruppo “Creep analysis research”
del Politecnico di Torino, Prof. Mario Chiorino.
La ricerca mira allo studio dei fenomeni lenti ed in particolare dell’ influenza
della viscosità sulle strutture in cemento armato precompresso. Si è
focalizzata l’attenzione sugli effetti della viscosità nei ponti a conci e nei ponti
a piastra.
Sono stati presentati studi sulla sicurezza di servizio nella progettazione dei
ponti a conci in c.a.p. con schemi a trave continua ed a telaio
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
44
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
M [MNm]
40
35
30
GL2000
B3
CEB
25
B3
20
σs= Rck/γc
GL2000
CEB
15
σi = 0
10
5
N [MN]
0
0
10
20
30
40
M
50
60
70
80
90
100
110
[M N m ]
130
TR A V E k=1
100
arco
4
2
3
T R A V E k = 0 .5
e ARC O k=1
A R C O k = 0 .5
1
50
trave
k=0
-5 0
147
50
N
[M N ]
100
ARCO
TRAVE
-5 0
i
Sequenze costruttive di un
ponte a telaio a conci con
variazione di vincoli.
Prof. Lidia La Mendola
Dominio M-N nella sezione di mezzeria per lo
schema a telaio allo SLE e allo SLU. Confronto tra
diversi modelli di viscosità
Università degli Studi di Palermo
45
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Sono stati condotti alcuni studi sui ponti funicolari, in
particolare sui ponti a piastra con precompressione
bilanciata.
g(x)
Q
p
h0
h(x)
d
x
e(x)
y
L
qp (x)
Il bilanciamento della precompressione viene
effettuato tramite un’opportuna sagoma della
piastra e dei cavi di precompressione, allo
scopo di indurre stati di sollecitazione
prevalentemente assiali
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
46
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
La precompressione bilanciata limita fortemente le deformazioni elastiche ed è
estremamente utile per il controllo delle deformazioni differite dovute alla viscosità.
Questo aspetto ha immediate conseguenze sulla durabilità.
Sono stati visitati ed analizzati alcuni ponti a piastra costruiti 25 anni fa in Arabia Saudita, in
zone lagunari (altamente aggressive) su progetto del prof. Marcello Arici per la valutazione
dello stato deformativo, della fessurazione e della conservazione dei materiali. Le visite
hanno confermato la bontà delle previsioni progettuali, con ottimi risultati sulla durabilità di
questo tipo di strutture in ambiente aggressivo.
14.00
24+14 cavi p arabolici
24 cavi parabolici
cavi au siliari
0.8
0.6
e sup
0.4
e [m]
0.2
M max / N
0
M min / N
-0.2
e inf
-0.4
-0.6
f ct =
f
ctk
/
c=
curva delle
pressioni
1,35 MPa
-0.8
0
5
10
15
20
25
30
x [m]
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
47
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Foto dello stato attuale dopo 25 anni
Condizioni
dell’impalcato, delle
pile e delle selle
Gerber
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
48
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Comportamento di travi forate in c.a. soggette a
flessione e taglio
Effetti del carotaggio sullo stato tensionale e
deformativo dei pilastri in c.a.
Gruppo di Ricerca: Prof. Giuseppe Campione,
Ing. Giovanni Minafò
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
49
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
273
274
a = 131
1400
Steel plate
(200x100x20)
t = 200
1+1φ 8 /165
d = 100
Yo
H = 480
1+1φ 8 /165
Steel plate
(200x100x20)
2 φ 18
Total applied load [kN]
273
1000
Specimen 5
800
600
400
Experimental
ATENA2D (FE)
200
Analytical
0
Xo
141
1200
l = 538
0
141
0.5
1
1.5
2
Mid-span deflection [mm]
L = 820
a
V1
V1
Web reinforcement
c
C
2b
Hole
C
α
T
V1
Prof. Lidia La Mendola
C
d
sh
z
sv
H
C
T
Tie reinforcement
V1
Università degli Studi di Palermo
50
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
24
Solid column
Over-cored column (40%)
20
Over-cored column (20%)
Drilled column
σ [MPa]
16
12
8
4
Plain concrete columns
0
0
1
0.1
0.2
3
2
0.3
ion
2b
Analytical
0.8
d
Experimental
o -v
ers
0.7 (strengh.red.fact)
E
i
t l
Reduction of gross-area
σc / fc
0.6
0.4
0.5
0.6
3
1
ε (%)
2
75
1
52
64
6
4
Numerical (ATENA 2D)
0.4
dem
86
0.2
Y
1
0
1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
d/2b
Prof. Lidia La Mendola
0.6
0.7
0.8
0.9
1
X
1
3
4
Università degli Studi di Palermo
51
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
L’impiego del vetro strutturale per la realizzazione di
elementi strutturali e problematiche legate alle
connessioni
Gruppo di Ricerca: Prof. Giuseppe Campione,
Ing. Giovanni Minafò, Prof. Nunzio Scibilia
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
52
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
160
140
Load (kN)
120
100
80
60
40
Specimen 1
20
Specimen 2
0
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
Displacement (mm)
5.00
6.00
2000
M=1.33 Nm
TYPE B - 2 L 54X54X32X3
M=0.83 Nm
F [N]
1500
1000
500
0
0
Prof. Lidia La Mendola
3
6
δ[mm]
9
Università degli Studi di Palermo
12
53
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Indagini teoriche e sperimentali su pareti sismiche in
acciaio - SPSW
Gruppo di Ricerca: Prof. Nunzio Scibilia
Ing. Elio Lo Giudice (laboratorio DISMAT)
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
54
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
Rispetto ai tradizionali muri in c.a., il sistema SPSW è più leggero con
minor aggravio per le strutture di fondazione ed ha cicli di isteresi stabili e
dissipativi.
Programmi sperimentali sono stati condotti in Giappone, USA e Canada su
sistemi a pannelli in acciaio (SPSW), mostrando considerevole resistenza e
duttilità.
Campagna di prove sperimentali condotta presso il Lab. DISMAT negli anni
2005-2010 su cui si riferisce.
Indagini presso l’Università di Napoli Federico II – Mazzolani et al.
Le lastre sottili, dimensionate per assorbire le tensioni tangenziali,
sbandano fuori piano (imbozzamento), ed occorre tener conto del
comportamento post-critico.
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
55
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
INCREMENTO DELLA RIGIDEZZA DEL SISTEMA,
DISSIPAZIONE PLASTICA NEI PANNELLI, RITARDANDO LA FORMAZIONE
DELLE CERNIERE PLASTICHE NELLE TRAVI
(Interventi di adeguamento sismico)
• Pannelli 1500 x 1150 x t mm – t variabile
da 1.1 a 3.0 mm.
Telaio a 4 cerniere con profili HEA 160
• Connessione pannello-telaio bullonate con
angolari
Prof. Lidia La Mendola
ROSETTE ESTENSIMETRICHE PER
VALUTARE LA DIREZIONE DELLE
TENSIONI PRINCIPALI
Università degli Studi di Palermo
56
Ricerche condotte dai docenti di Tecnica delle Costruzioni
presso l’Università di Palermo
FASI DI PROVA – PANNELLO CON t= 3 mm
Condizione a 230 kN=Vb
Condizione a 330 kN
Condizione a 440 kN
Condizione di collasso Vu= 560 kN – particolari a fine prova
Prof. Lidia La Mendola
Università degli Studi di Palermo
57
GRAZIE PER L’ ATTENZIONE
Contatto: [email protected]