Lo studio condotto sulla struttura ha per obiettivo la cosiddetta verifica dell’opera di Livello 4 nelle more delle “Linee guida MIT per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza e il monitoraggio dei ponti esistenti” e il progetto degli interventi di adeguamento degli eventuali elementi critici, quelli definiti dalle suddette linee guida come gli elementi dell’opera soggetti ai fenomeni di degrado, i cui eventuali malfunzionamenti possono incidere significativamente sul comportamento strutturale globale .

Perché MIDAS Civil?

Per l’analisi globale dell’opera si implementa un modello tridimensionale agli elementi finiti con il programma di calcolo MIDAS Civil.

In generale, la scelta progettuale alla base della modellazione è quella di considerare la struttura come un graticcio equivalente con l’impiego di soli elementi monodimensionali, longitudinali e trasversali. Ciò, in quanto l’uso degli elementi, appunto, di tipo “beam” facilita l’interpretazione finale dei risultati, sia in termini di sollecitazione che di deformazione.

Il software consente di introdurre una determinata fase in successione alla precedente, già caricata e deformata per rispondere alla suddetta esigenza. A titolo di esempio, la soletta in calcestruzzo viene implementata dopo le parti di struttura in carpenteria metallica e ciò determina una variazione della rigidezza dell’impalcato sia in senso longitudinale, con il passaggio delle travi principali da acciaio a sezione mista, che in senso trasversale, in quanto gli elementi “beam” identificativi della soletta stessa connettono trasversalmente le travi principali. In aggiunta, l’opzione di introdurre le relazioni reologiche per il calcestruzzo permette di considerare le proprietà del materiale in ragione al tempo della fase.

Un altro aspetto che giustifica la scelta di MIDAS Civil è la gestione delle problematiche relative all’azione della temperatura. In particolare, nel caso delle sezioni composte come quelle in progetto, risulta immediata l’applicazione del gradiente termico sulla sezione mediante attribuzione di profili sezionali di temperatura in accordo con la normativa vigente. Allo stesso modo, è possibile applicare all’elemento il carico termico costante lungo lo sviluppo della trave per valutare le dilatazioni lungo l’asse dell’opera.

DESCRIZIONE DELLA MODELLAZIONE FEM

In generale, il modello FEM del cavalcavia comprende la sovrastruttura (impalcato) e la sottostruttura (pile) con l’esclusione delle spalle e delle opere fondali, entrambe sostituite da opportuni vincoli fissi a terra. Ciò, in quanto la tipologia di fondazione su micropali e i relativi cedimenti attesi giustificano la suddetta semplificazione del modello di calcolo. In sintesi:

Si introducono i diversi materiali in uso, acciaio da carpenteria e calcestruzzo. Nello specifico, per quanto concerne il calcestruzzo dell’impalcato due sono le tipologie: uno per gli elementi longitudinali (travi composte) privo di peso proprio ma dotato di reologia, gli effetti sono trattati utilizzando curve di dipendenza dal tempo del materiale, e uno per quelli trasversali (soletta) senza né peso né reologia. Una terza tipologia, infine, descrive il calcestruzzo costituente le strutture in elevazione.

La soletta dell’impalcato è composta da elementi tipo “beam” trasversali rispetto all’asse longitudinale del ponte, aventi sezione di base unitaria ed altezza pari a quella del getto in opera;

Le travi a sezione mista acciaio-calcestruzzo sono modellate con elementi tipo “beam”, previa definizione della larghezza di soletta collaborante, utilizzando l’apposito modulo del software dedicato, appunto, alle sezioni composte;

Traversi, diaframmi e controventi di piano sono modellati con elementi tipo “beam” e associati al materiale acciaio già definito;

I fusti delle pile sono modellati con elementi tipo “beam”;

Per gli appoggi delle travi principali di impalcato sulle pile e sulle spalle si utilizzano opportuni “link elastici” attribuendo i valori delle costanti elastiche orizzontali e verticali in accordo con le proprietà dei dispositivi in uso;

Le fondazioni su micropali sono considerate infinitamente rigide e, pertanto, sono tradotte nella modellazione da vincoli fissi di incastro per tutte le possibili componenti di spostamento;

I carichi sulla struttura sono applicati nel rispetto del suddetto principio della costruzione per fasi;

Le fasi sono tre. Nella prima fase si introduce la struttura metallica soggetta al solo peso proprio;

nella seconda si introducono gli elementi “beam” trasversali costituenti la soletta, con il calcestruzzo soggetto a maturazione e peso; nella terza fase avviene la trasformazione della sezione delle travi principali da acciaio a composta e l’applicazione alla struttura dei sovraccarichi permanenti quali, per esempio, il pacchetto di finitura stradale;

Un’analisi appositamente dedicata consente l’applicazione dei sovraccarichi mobili da traffico veicolare e la restituzione della configurazione peggiorativa in termini di sollecitazioni.