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Analisi strutturale di un ponte in ferro esistente: collaudo, modellazione BIM ed analisi agli elementi finiti

L’analisi strutturale dei ponti storici rappresenta nei giorni d’oggi uno dei problemi maggiormente affrontati nel campo delle infrastrutture esistenti.
L’analisi di queste strutture è molto complicata, a causa di diversi fattori:
- un ponte realizzato più di 50 anni fa non possiede le stesse condizioni iniziali per effetto del degrado del tempo, di eventuali danneggiamenti subiti per effetti naturali, come cedimenti di fondazioni, spostamento delle spalle o anche interventi umani, come gli eventi bellici;
- la documentazione tecnica di progettazione della struttura, nella maggior parte dei casi è di difficile reperibilità;
- le proprietà meccaniche dei materiali, la geometria e i collegamenti utilizzati sono fondamentali, ma purtroppo non hanno una definizione certa.

Il collaudatore si trova quindi a dover effettuare analisi di sicurezza con maggior difficoltà, poiché tutte le variazioni descritte dovranno essere introdotte nel modello strutturale agli elementi finiti per renderlo più rispondente al comportamento reale della struttura.
Purtroppo non è possibile scegliere una procedura standard per effettuare le verifiche, poiché sappiamo che nel campo delle strutture esistenti, entrano in gioco molte variabili che modificano il criterio di rilevamento e di collaudo.

Questa tesi si occuperà di un caso studio specifico: l’analisi strutturale del ponte in ferro di Amantea, risalente al 1930.
Le attività svolte avranno lo scopo di affrontare tutte le tematiche necessarie per fornire al collaudatore quante più informazioni possibili per poter effettuare le necessarie analisi strutturali.

Nel 1° capitolo si introdurranno concetti basilari che riguardano le strutture portanti metalliche con profili e lamiere collegate tramite chiodature, per dare un’idea generale del tipo di costruzione che stiamo studiando.
Il 2° capitolo descriverà dettagliatamente tutte le fasi di rilievo e di collaudo del ponte di Amantea svolti dall’azienda: per la parte di rilievo topografico e di collaudo termico sarà utilizzata una stazione totale, in combinazione con una strumentazione GNSS che permetterà la georeferenziazione dei dati, per il rilievo globale della struttura sarà utilizzato un laser scanner, mentre per i collaudi statici e dinamici sarà utilizzato sia un velocimetro triassiale che un interferometro radar terrestre.
Il 3° capitolo riguarderà la post-elaborazione dei dati desunti dai vari rilievi e collaudi, nonché la successiva modellazione tridimensionale BIM: qui saranno riportati numerosi elaborati e grafici, per fornire un’ampia gamma di informazioni che descrivano accuratamente la struttura.
Il 4° capitolo riguarderà la modellazione agli elementi finiti della struttura, testando l’interoperabilità diretta e inversa tra i software BIM e FEM: infine si cercherà di calibrare il modello FEM grazie ai risultati prodotti dai collaudi, in modo da fornire al collaudatore un modello di base su cui effettuare le analisi per determinare la capacità portante e la vita residua del ponte.

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1 INTRODUZIONE L’analisi strutturale dei ponti storici rappresenta nei giorni d’oggi uno dei problemi maggiormente affrontati nel campo delle infrastrutture esistenti. L’analisi di queste strutture è molto complicata, a causa di diversi fattori:  un ponte realizzato più di 50 anni fa non possiede le stesse condizioni iniziali per effetto del degrado del tempo, di eventuali danneggiamenti subiti per effetti naturali, come cedimenti di fondazioni, spostamento delle spalle o anche interventi umani, come gli eventi bellici;  la documentazione tecnica di progettazione della struttura, nella maggior parte dei casi è di difficile reperibilità;  le proprietà meccaniche dei materiali, la geometria e i collegamenti utilizzati sono fondamentali, ma purtroppo non hanno una definizione certa. Il collaudatore si trova quindi a dover effettuare analisi di sicurezza con maggior difficoltà, poiché tutte le variazioni descritte dovranno essere introdotte nel modello strutturale agli elementi finiti per renderlo più rispondente al comportamento reale della struttura. Purtroppo non è possibile scegliere una procedura standard per effettuare le verifiche, poiché sappiamo che nel campo delle strutture esistenti, entrano in gioco molte variabili che modificano il criterio di rilevamento e di collaudo. Questa tesi si occuperà di un caso studio specifico: l’analisi strutturale del ponte in ferro di Amantea, risalente al 1930. Le attività svolte dallo scrivente all’interno dell’azienda Nhazca S.r.l. avranno lo scopo di affrontare tutte le tematiche necessarie per fornire al collaudatore quante più informazioni possibili per poter effettuare le necessarie analisi strutturali. Esso sarà possibile grazie al rilievo e al monitoraggio strutturale eseguito dall’azienda nel mese di Agosto 2014.

Tesi di Laurea Magistrale

Facoltà: Ingegneria

Autore: Gabriele Lantini Contatta »

Composta da 197 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 2054 click dal 20/04/2015.

 

Consultata integralmente una volta.

Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.